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2020版化学新增分大一轮人教版(全国)讲义:第一章从实验学化学第4讲
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第4讲 一定物质的量浓度的溶液及其配制
考纲要求 1.了解溶液的含义。2.了解溶解度、饱和溶液的概念。3.了解溶液浓度的表示方法。理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的概念,并能进行有关计算。4.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。
考点一 物质的量浓度及相关计算
1.物质的量浓度
(1)概念:表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量。
(2)表达式:cB=。
(3)单位:mol·L-1(或 mol/L)。
2.溶质的质量分数
溶质的质量分数
w(B)=×100%
(1)1 mol·L-1 NaCl溶液是指此溶液中含有1 mol NaCl( )
(2)用100 mL水吸收0.1 mol HCl气体所得溶液的物质的量浓度恰好是1 mol·L-1( )
(3)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成的溶液的物质的量浓度是0.1 mol·L-1( )
(4)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%( )
(5)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶质的质量分数为49%( )
(6)同浓度的三种溶液:Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3,其体积比为3∶2∶1,则SO浓度之比为3∶2∶3( )
(7)0.5 mol·L-1的稀H2SO4溶液中c(H+)为1.0 mol·L-1( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
1.在标准状况下,将V L氨气溶于0.1 L水中,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,则此氨水的物质的量浓度为____________ mol·L-1。
答案
解析 n(NH3)= mol,
溶液体积:V=×10-3 L
c= mol·L-1
= mol·L-1。
2.将32.2 g Na2SO4·10H2O溶于水配成1 L溶液。
(1)该溶液中Na2SO4的物质的量浓度为____________,溶液中Na+的物质的量浓度为____________。
(2)向该溶液中加入一定量NaCl固体,使溶液中Na+的物质的量浓度为0.4 mol·L-1(假设溶液体积不变)需加入NaCl的质量为__________,Cl-的物质的量浓度为____________。
答案 (1)0.1 mol·L-1 0.2 mol·L-1 (2)11.7 g 0.2 mol·L-1
解析 (1)n(Na2SO4)=n(Na2SO4·10H2O)==0.1 mol,
c(Na2SO4)=0.1 mol·L-1,c(Na+)=0.2 mol·L-1。
(2)n(Na+)=0.4 mol·L-1×1 L=0.4 mol,
则加入n(NaCl)=0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,
m(NaCl)=0.2 mol×58.5 g·mol-1=11.7 g,
c(Cl-)==0.2 mol·L-1。
1.正确判断溶液的溶质并计算其物质的量
(1)与水发生反应生成新的物质,如Na、Na2O、Na2O2NaOH;SO3H2SO4;NO2HNO3。
(2)特殊物质:如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时仍以NH3作为溶质。
(3)含结晶水的物质:CuSO4·5H2O―→CuSO4;Na2CO3·10H2O―→Na2CO3。
2.准确计算溶液的体积
不能用水的体积代替溶液的体积,尤其是固体、气体溶于水,一般根据溶液的密度进行计算:
V=×10-3 L。
3.注意溶质的浓度与溶液中某离子浓度的关系
溶质的浓度和离子浓度可能不同,要注意根据化学式具体分析。如1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液中c(SO)=3 mol·L-1,c(Al3+)=2 mol·L-1(考虑Al3+水解时,则其浓度小于2 mol·L-1)。
题组一 有关物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
1.[2016·全国卷Ⅱ,36(5)节选]一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm-3),其浓度为________mol·L-1。
答案 8.9
解析 假设溶液的体积为1 L,则1 L溶液中含H2O2的质量:
m=1 000 mL×1.10 g·cm-3×27.5%=1.10×275 g
c(H2O2)==≈8.9 mol·L-1。
2.某氯化镁溶液的密度为1.18 g·cm-3,其中镁离子的质量分数为5.1%,300 mL该溶液中Cl-的物质的量浓度为____________。
答案 5 mol·L-1
解析 300 mL溶液中n(Mg2+)=≈0.75 mol,
依据MgCl2的化学式可知n(Cl-)=0.75 mol×2=1.5 mol,
c(Cl-)==5 mol·L-1。
3.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL,密度为ρ g·cm-3,质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,溶液中含NaCl的质量为m g。
(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度:
________________________________________________________________________。
(2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度:
________________________________________________________________________。
(3)用c、ρ表示溶质的质量分数:
________________________________________________________________________。
(4)用w表示该温度下NaCl的溶解度:
________________________________________________________________________。
答案 (1) mol·L-1 (2) mol·L-1 (3)×100% (4) g
解析 (1)c= mol·L-1= mol·L-1
(2)c== mol·L-1。
(3)w=×100%=×100%。
(4)=,S= g。
从定义式出发进行物质的量浓度、质量分数、溶解度的换算
(1)由定义式出发,运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式c=、质量分数=×100%进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(2)在进行物质的量浓度、质量分数、溶解度三者之间的转换时,除利用上述方法外,我们还可以运用假设法,使问题简单化。
例如:已知溶质的质量分数w,溶液的密度为ρ g·cm-3,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,求物质的量浓度c。
我们可以假设溶液为1 L,所以溶液质量为1×1 000×ρ g,溶质的质量为1×1 000×ρ×w g,溶质的物质的量为 mol,这样我们就很容易求出该溶液的物质的量浓度c= mol·L-1。
题组二 溶液的稀释与混合
4.V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+m g,取 mL该溶液用水稀释至4V mL,则SO物质的量浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案 A
解析 mL溶液中Al3+的物质的量为= mol,稀释后溶液中Al3+的物质的量浓度为c(Al3+)== mol·L-1,c(SO)=c(Al3+)=× mol·L-1= mol·L-1。
5.现有V L 0.5 mol·L-1的盐酸,欲将其浓度扩大一倍,以下方法中最宜采用的是( )
A.加热浓缩到原来体积的一半
B.加入5 mol·L-1的盐酸0.125V L
C.加入10 mol·L-1的盐酸0.1V L,再稀释至1.5V L
D.标况下通入11.2 L氯化氢气体
答案 C
解析 加热蒸发,HCl挥发,溶液浓度降低,故A错误;溶液的体积不具有加和性,故B错误;混合后溶液中的HCl的物质的量为 0.5 mol·L-1×V L+10 mol·L-1×0.1V L=1.5V mol,所以混合后HCl的浓度为=1 mol·L-1,故C正确;通入氯化氢气体,溶液的体积发生变化,无法求出浓度,故D错误。
6.(1)在100 g物质的量浓度为c mol·L-1,密度为ρ g·cm-3的硫酸中加入一定量的水稀释成 mol·L-1的硫酸,则加入水的体积________(填“=”“>”或“<”,下同)100 mL。
(2)若把(1)中的H2SO4改成氨水,应加入水的体积______ 100 mL。
(3)若把(1)(2)中的物质的量的浓度均改为溶质的质量分数,则加入水的体积________ 100 mL。
答案 (1)< (2)> (3)=
解析 (1)·c=·
V水=-100
由于ρ′<ρ,所以V水<100 mL。
(2)由于ρ′>ρ,所以V水>100 mL。
(3)根据质量分数=×100%知,溶质不变,质量分数减半,则溶液质量加倍,所以均应加入100 mL水。
1.溶液稀释定律(守恒观点)
(1)溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
(2)溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
(3)溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
2.同溶质不同物质的量浓度溶液的混合计算
(1)混合后溶液体积保持不变时,c1V1+c2V2=c混×(V1+V2)。
(2)混合后溶液体积发生改变时,c1V1+c2V2=c混V混,其中V混=。
3.不同溶质溶液混合反应,有关物质浓度的计算
(1)明确各反应物、产物之间的物质的量之比。
(2)巧用电荷守恒思想:电解质溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。
4.溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律(教师用书独具)
同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。
(1)等质量混合
两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),则混合后溶液中溶质的质量分数w=(a%+b%)。
以上规律概括为“计算推理有技巧,有大必有小,均值均在中间找,谁多向谁靠”。
(2)等体积混合
①当溶液密度大于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越大(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液),等体积混合后,质量分数w>(a%+b%)。
②当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小(如酒精、氨水溶液),等体积混合后,质量分数w<(a%+b%)。
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制
1.容量瓶的构造及使用
(1)容量瓶上标有温度、规格和刻度线。常用规格有100 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL等。
(2)容量瓶在使用前要检查是否漏水,其操作顺序为装水盖塞→倒立→正立→玻璃塞旋转180°→倒立。
2.配制过程
以配制500 mL 1.0 mol·L-1 NaCl溶液为例:
特别提醒:(回顾对比)
质量百分比浓度、体积比浓度溶液的配制
(1)配制100 g 10%的NaCl溶液。用托盘天平称取10.0 g NaCl固体,放入烧杯中,再用100 mL量筒量取90.0 mL的水注入烧杯中,然后用玻璃棒搅拌使之溶解。
(2)用浓硫酸配制1∶4的稀硫酸50 mL。用50 mL的量筒量取40.0 mL的水注入100 mL的烧杯中,再用10 mL 的量筒量取10.0 mL浓硫酸,然后沿烧杯内壁缓缓注入烧杯中,并用玻璃棒不停地搅拌。
(1)容量瓶在使用前要检查是否漏水( )
(2)用固体NaCl配制0.5 mol·L-1的溶液,所用的仪器只有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶( )
(3)向容量瓶转移液体时,导流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁( )
(2016·海南,8D)
(4)用量筒量取20 mL 0.500 0 mol·L-1 H2SO4溶液于烧杯中,加水80 mL,配制成0.100 0 mol·L-1 H2SO4溶液( )
(5)如图A配制0.1 mol·L-1NaOH溶液( )
(6)如图B配制一定浓度的NaCl溶液( )
(7)用如图C装置配制溶液( )
(8)NaOH在烧杯里刚完全溶解时,立即将溶液转移到容量瓶( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
解析 (2)必须用托盘天平。(5)不能在容量瓶中直接溶解固体。(6)应平视刻度线。(7)接近刻度线时应用胶头滴管定容。(8)应恢复至室温后再定容。
(1)配制100 mL 1.0 mol·L-1的H2SO4溶液,需要18 mol·L-1的浓硫酸的体积是________,该实验过程中所需要的玻璃仪器有___________________________________________。
(2)配制0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液50 mL,计算出需要称取固体Na2CO3的质量是________,用托盘天平称取固体Na2CO3的质量是________。
答案 (1)5.6 mL 10 mL量筒、100 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管 (2)1.06 g 1.1 g
解析 注意量筒与托盘天平的精确度。
题组一 一定物质的量浓度的溶液配制题的规范书写
1.实验室需要配制0.50 mol·L-1 NaCl溶液480 mL。
按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。
(1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有:托盘天平(带砝码、最小砝码为5 g)、药匙、烧杯、________、________、________以及等质量的两片同种纸片。
(2)计算。配制该溶液需取NaCl晶体______ g。
(3)称量。
①天平调平之后,应将天平的游码调至某个位置,请在下图中用一根竖线标出游码左边缘所处的位置:
②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,将药品倒入烧杯中。
(4)溶解、冷却。该步实验中需要使用玻璃棒,目的是___________________________________
________________________________________________________________________。
(5)转移、洗涤。在转移时应使用玻璃棒引流,需要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了________________________________________________________________________。
(6)定容。向容量瓶中加水至液面接近刻度线________处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀、装瓶。
答案 (1)500 mL容量瓶 胶头滴管 玻璃棒
(2)14.6
(3)①
②左盘
(4)搅拌,加速NaCl溶解
(5)保证溶质全部转入容量瓶中
(6)1~2 cm 胶头滴管
解析 配制480 mL 0.50 mol·L-1的NaCl溶液,必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol·L-1×0.5 L×58.5 g·mol-1≈14.6 g(托盘天平精确到0.1 g)。用托盘天平称量时,物品应放在左盘。配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶贴签。
1.找出某一考生答卷中的错误(前2个小题)
失分原因分析:
(1)中没有指明容量瓶的规格。
(2)中[案例1]没有注意托盘天平的精确度;[案例2]忽略了没有480 mL的容量瓶,必须配制500 mL的溶液,按500 mL溶液中的溶质进行计算。
2.解决方案与规范指导
配制一定物质的量浓度溶液时应注意:
(1)做需要补充仪器的实验题时,要学会“有序思考”——即按照实验的先后顺序、步骤,思考每一步所需仪器,然后与已知仪器对比,就一定不会漏写某种仪器;
(2)容量瓶的规格,常见的有100 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL;
(3)所用定量仪器量筒、托盘天平的精确度。
题组二 学会从2个角度分析误差的原因
2.从溶质改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)
(1)配制450 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8 g:________。
(2)配制500 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾8.0 g:________。
(3)配制NaOH溶液时,托盘天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片,其他操作均正确:________。
(4)配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时物码放置颠倒:________。
(5)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:________。
(6)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线:________。
(7)经洗涤烧杯及玻璃棒:________。
答案 (1)偏小 (2)偏小 (3)偏小 (4)偏小 (5)偏大 (6)偏小 (7)偏小
解析 (2)胆矾的摩尔质量为250 g·mol-1,所需质量为0.5 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。
(3)NaOH易吸水潮解。
(4)实际称量质量为4 g-0.4 g=3.6 g。
3.从溶液改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)
(1)配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容:________。
(2)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线:________。
(3)定容时仰视刻度线:________。
(4)定容摇匀后少量溶液外流:________。
(5)容量瓶中原有少量蒸馏水:________。
答案 (1)偏大 (2)偏小 (3)偏小 (4)无影响 (5)无影响
解析 (1)NaOH溶于水放热,溶液的体积比室温时大,应恢复室温后再移液、定容。
(2)溶液的总体积超出了刻度线。
误差判断分析技巧
(1)误差分析的思维流程
(2)视线引起误差的分析方法
①仰视容量瓶刻度线[图(a)],导致溶液体积偏大,结果偏低。
②俯视容量瓶刻度线[图(b)],导致溶液体积偏小,结果偏高。
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,就能配得浓度为0.010 mol·L-1的KMnO4溶液( )
(2017·全国卷Ⅲ,9D)
(2)容量瓶和滴定管使用前均需要检漏( )
(2017·海南,12B)
(3)为准确配制一定物质的量浓度的溶液,定容过程中向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线( )
(2016·浙江理综,8D)
(4)因为Ca(OH)2能制成澄清石灰水,所以可配制2.0 mol·L-1的Ca(OH)2溶液( )
(2014·广东理综,9D)
(5)用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小( )
(2013·天津理综,4B)
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2.(2013·江苏,5)用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
答案 B
解析 A项,托盘天平使用时应“左物右码”,图为“左码右物”,错误;C项,移液时不能将烧杯中的溶液直接倒入容量瓶,应用玻璃棒引流,错误;D项,胶头滴管应在容量瓶口垂直正上方,不能伸入瓶口,错误。
3.[2016·天津理综,7(6)]铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸铜,同时生成的两种气体均由下表中两种元素组成,气体的相对分子质量都小于50。为防止污染,将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐,消耗1 L 2.2 mol·L-1 NaOH溶液和1 mol O2,则两种气体的分子式及物质的量分别为_______________________________________,生成硫酸铜的物质的量为________。
碳
氮
Y
X
硫
Z
答案 NO:0.9 mol,NO2:1.3 mol 2 mol
解析 铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应可能生成NO和NO2,相对分子质量都小于50,符合题意,1 mol O2参与反应转移电子的物质的量为4 mol。设NO2的物质的量为x,NO的物质的量为y,则x+y=2.2 mol,x+3y=4 mol,解得x=1.3 mol,y=0.9 mol。根据转移电子守恒知,参与反应的铜的物质的量为 mol=2 mol,因此生成硫酸铜的物质的量为2 mol。
4.[2018·全国卷Ⅲ,26(2)①]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的________中,加蒸馏水至________。
答案 烧杯 容量瓶 液面与刻度线相切
解析 配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。
1.(2018·长春质检)下列关于容量瓶及其使用方法的叙述,正确的是( )
A.是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器
B.容量瓶可以用来加热
C.能用容量瓶贮存配制好的溶液
D.可以用500 mL容量瓶配制250 mL溶液
答案 A
解析 容量瓶是用来配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,故A正确;容量瓶不能用来加热,故B错误。
2.(2019·抚顺高三模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列对0.3 mol·L-1K2SO4溶液的叙述正确的是( )
A.1 L溶液中含有0.3NA个K+
B.1 L溶液中含有K+和SO的总数为0.9NA
C.2 L溶液中K+的浓度为1.2 mol·L-1
D.将0.3 mol硫酸钾溶于1 L水中,所得硫酸钾溶液的浓度为0.3 mol·L-1
答案 B
解析 0.3 mol·L-1K2SO4溶液中,c(K+)=0.6 mol·L-1,c(SO)=0.3 mol·L-1,则1 L溶液中含K+的数目为0.6NA,K+和SO的总数为0.9NA,A项错误,B项正确;物质的量浓度表示的是1 L溶液中所含溶质的物质的量,不受溶液体积大小的影响,2 L 0.3 mol·L-1K2SO4溶液中K+的浓度为0.6 mol·L-1,C项错误;物质的量浓度中的体积指的是溶液体积而不是溶剂的体积,D项错误。
3.用质量分数为98%的浓硫酸(ρ=1.84 g·cm-3)配制240 mL 1.84 mol·L-1稀硫酸,下列操作正确的是( )
A.将蒸馏水缓慢注入盛有一定量浓硫酸的烧杯中,并不断搅拌至冷却
B.必需的定量仪器有50 mL量筒、250 mL容量瓶和托盘天平
C.量取浓硫酸的体积为25.0 mL
D.先在容量瓶中加入适量水,将量好的浓硫酸注入容量瓶,加水定容
答案 C
解析 稀释浓硫酸时,应将浓硫酸缓慢注入水中并不断搅拌,A项错误;该实验不需要托盘天平,B项错误;根据稀释前后溶质质量不变知,配制该稀硫酸需要浓硫酸的体积为V==25.0 mL,C项正确;不能在容量瓶里稀释浓硫酸,在烧杯里稀释并冷却后,再转移到容量瓶中,最后加水定容,D项错误。
4.美国UNC化学教授Thomas J.Meyer等研发了环境友好、完全型的“绿色”引爆炸药,其一种可表示为Na2R,它保存在水中可以失去活性,爆炸后不会产生危害性残留物。已知10 mL某Na2R溶液含Na+的数目为N,该Na2R溶液的物质的量浓度为( )
A.N×10-2 mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案 B
解析 10 mL该Na2R溶液中含Na+的数目为N,Na2R的物质的量= mol,Na2R的物质的量浓度= mol÷0.01 L= mol·L-1。
5.实验室里需要配制480 mL 0.10 mol·L-1硫酸铜溶液,下列实验用品及实验操作正确的是( )
选项
容量瓶容积
溶质质量
实验操作
A
480 mL
硫酸铜:7.68 g
加入500 mL水
B
480 mL
胆矾:12.0 g
配成500 mL溶液
C
500 mL
硫酸铜:8.0 g
加入500 mL水
D
500 mL
胆矾:12.5 g
配成500 mL溶液
答案 D
解析 实验室里没有480 mL规格的容量瓶。根据“大而近”的原则,故需选择500 mL容量瓶;溶质若为CuSO4,则需要8.0 g;若是胆矾,则需要12.5 g,应配成500 mL溶液而不是加入500 mL水。
6.在配制一定物质的量浓度的盐酸时,下列错误操作可使所配制溶液浓度偏高的是( )
A.用量筒量取浓盐酸时仰视读数
B.稀释搅拌时有液体飞溅
C.定容时仰视容量瓶刻度线
D.定容摇匀后液面下降,再加水至刻度线
答案 A
解析 用量筒量取浓盐酸时仰视读数会导致溶质体积偏大,溶质的物质的量偏大,所配制溶液浓度偏高,A项正确;稀释搅拌时有液体飞溅,会导致溶质的物质的量偏小,所配制溶液浓度偏低,B项错误;定容时仰视容量瓶刻度线,会导致溶液的体积偏大,所配制溶液浓度偏低,C项错误;定容摇匀后液面下降为正常现象,如果再加水至刻度线,会导致溶液体积偏大,浓度偏低,D项错误。
7.把如图标签所示的两份溶液注入如图容量瓶中并达到图示状态。
则该瓶溶液中H+的物质的量浓度是( )
A.0.21 mol·L-1 B.0.42 mol·L-1
C.0.56 mol·L-1 D.0.26 mol·L-1
答案 B
解析 c(H+)==0.42 mol·L-1。
8.将物质的量均为a mol的Na和Al一同投入m g足量水中,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,则此溶液的物质的量浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案 A
解析 Na和Al一同投入m g足量水中时,发生反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。由于Na、Al的物质的量均为a mol,结合化学方程式可知生成2a mol H2,所得溶液中只有NaAlO2一种溶质,其物质的量为a mol。所得溶液的质量为m(Na)+m(Al)+m(H2O)-m(H2)=(46a+m)g,所得溶液的体积为 L,所得溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
9.(2019·福州高三质量调研)把200 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成两等份,取一份加入含a mol NaOH的溶液恰好反应完全;取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全。该混合溶液中c(Na+)为( )
A.(10b-5a)mol·L-1 B.(2b-a)mol·L-1
C.(-)mol·L-1 D.(5b-)mol·L-1
答案 A
解析 NH4HCO3和a mol NaOH恰好完全反应,则NH4HCO3的物质的量为0.5a mol,取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全,由NH4HCO3反应掉的盐酸为0.5a mol,则由Na2CO3反应掉的盐酸为b mol-0.5a mol,Na2CO3的物质的量为(b mol-0.5a mol)×0.5,则c(Na+)=(b mol-0.5a mol)÷0.1 L=(10b-5a)mol·L-1。
10.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,4.48 L Cl2溶于水所得氯水中含氯的微粒总数为0.4NA
B.5.6 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含碳原子数为0.4NA
C.常温下,pH=2的盐酸溶液中含有的H+数目为0.02NA
D.常温下,1 L 0.5 mol·L-1的FeCl3溶液中,所含Fe3+数为0.5NA
答案 B
解析 Cl2和H2O反应是可逆反应;乙烯和环丁烷的实验式都是CH2;缺少盐酸溶液的体积,无法计算; Fe3+发生水解反应。
11.(2018·江西十校联考)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,4.48 L Cl2通入水中,反应转移的电子数为0.2NA
B.常温下1 L pH=3的FeCl3溶液中由水电离出的H+的数目为0.001NA
C.273 K、101 kPa下,22.4 L甲烷完全燃烧后,所得产物中气体分子总数为3NA
D.1 L 0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液中含有的H—O键的数目为0.1NA
答案 B
解析 氯气溶于水,只有少量的氯气与水反应,且该反应为可逆反应,故无法计算转移的电子数目,A项错误;FeCl3属于强酸弱碱盐,溶液的pH=3,溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,溶液中的H+完全是由水电离产生的,因此水电离产生的H+的物质的量为1×10-3 mol=0.001 mol,B项正确;甲烷完全燃烧的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O,标准状况下,H2O不是气体,故完全燃烧后所得产物中气体分子总数为NA,C项错误;溶剂水中也含有H—O键,因此1 L 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中含有H—O键的物质的量大于0.1 mol,D项错误。
12.NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.取50 mL 14.0 mol·L-1浓硝酸与足量的铜片反应,生成气体分子的数目为0.35NA
B.1 L pH=6的纯水中含有OH-的数目为10-8NA
C.常温下,1 L pH=2的H2SO4溶液中,硫酸和水电离的H+总数为0.01NA
D.1 L 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液中含有的氧原子数为0.4NA
答案 C
解析 A项,浓硝酸与足量的铜片反应,随着反应的进行,浓硝酸变为稀硝酸,按浓硝酸与铜反应生成0.35 mol二氧化氮,按稀硝酸与铜反应,生成0.175 mol一氧化氮,因此生成气体的物质的量在0.175 mol与0.35 mol之间,错误;B项,pH=6的纯水中OH-的浓度是10-6 mol·L-1,1 L pH=6的纯水中含有OH-的数目为10-6NA,错误;D项,忽视了水中含有的氧原子,错误。
13.某结晶水合物的化学式为R·nH2O,其相对分子质量为M。25 ℃时,a g该晶体能够溶于b g水中形成V mL溶液,下列关系中不正确的是( )
A.该溶液中溶质的质量分数为w=%
B.该溶液的物质的量浓度为c= mol·L-1
C.该溶液中溶剂与溶质的质量比为m(水)∶m(溶质)=(+b)∶(a-)
D.该溶液的密度为ρ= g·L-1
答案 A
解析 A项,R的质量为×a g,溶液总质量为(a+b) g,可知该溶液质量分数为×100%=%,错误;B项,n(R)=n(R·nH2O)= mol,该溶液的物质的量浓度= mol·L-1,正确;C项,R·nH2O中结晶水的质量为 g,故R的质量为(a-) g,溶液中溶剂的质量为(+b) g,则溶液中m(水)∶m(溶质)=(+b)∶(a-),正确;D项,溶液总质量为(a+b) g,根据ρ=可知,溶液密度为 g·mL-1= g·L-1,正确。
14.(2018·莱芜一中检测)在标准状况下,将224 L HCl气体溶于635 mL水中,所得盐酸的密度为1.18 g·cm-3。试计算:
(1)所得盐酸的质量分数和物质的量浓度分别是________、________。
(2)取这种盐酸100 mL,稀释至1.18 L,所得稀盐酸的物质的量浓度是________。
(3)在40.0 mL 0.065 mol·L-1Na2CO3溶液中,逐滴加入上述稀释后的稀盐酸,边加边振荡。若使反应不产生CO2气体,加入稀盐酸的体积最多不超过________mL。
(4)将不纯的NaOH样品1 g(样品含少量Na2CO3和水),放入50 mL 2 mol·L-1的盐酸中,充分反应后,溶液呈酸性,中和多余的酸又用去40 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液。蒸发中和后的溶液,最终得到________g固体。
答案 (1)36.5% 11.8 mol·L-1 (2)1 mol·L-1 (3)2.6 (4)5.85
解析 (1)n(HCl)==10 mol,
m(HCl)=10 mol×36.5 g·mol-1=365 g,
盐酸的质量分数w=×100%=36.5%,
c(HCl)=
==11.8 mol·L-1。
(2)由c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)可知,
c(稀)=11.8 mol·L-1×=1 mol·L-1。
(3)n(Na2CO3)=0.040 L×0.065 mol·L-1=0.002 6 mol,设加入稀盐酸的体积最多不超过x mL,则n(HCl)=1 mol·L-1×0.001x L=0.001x mol,根据反应:Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl得0.002 6=0.001x,x=2.6。
(4)经过反应,蒸发中和后的溶液,最后所得固体为NaCl,根据氯原子守恒:n(NaCl)=n(HCl)=0.050 L×2 mol·L-1=0.1 mol,m(NaCl)=0.1 mol×58.5 g·mol-1=5.85 g。
15.(2019·长沙高三阶段性考试)某研究性学习小组欲测定室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积。该小组设计的简易实验装置如图所示:
该实验的主要操作步骤如下:
①用已知浓度的浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸(需要用到的仪器有量筒、烧杯、____________);
②用10 mL的量筒量取8.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸加入锥形瓶中;
③准确称取a g已除去表面氧化膜的镁条,并系于铜丝末端,为使HCl全部参加反应,a的数值至少为_____________________________________________________________;
④往广口瓶中装入足量水,按上图连接好装置,检查装置的气密性;
⑤反应结束后待体系温度恢复到室温,读出量筒中水的体积为V mL。
请回答下列问题:
(1)步骤①中,配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸时,下列会使所配制溶液的浓度偏小的操作有_______________________________________________________________(填字母)。
A.用量筒量取浓盐酸时,俯视量筒的刻度线
B.容量瓶未干燥即用来配制溶液
C.浓盐酸在烧杯中稀释时,搅拌时间过长
D.定容完成后,将容量瓶倒置摇匀后,发现液面低于刻度线未做处理
E.在容量瓶中定容时俯视容量瓶刻度线
F.烧杯中有少量水
G.未冷却至室温即定容
(2)请填写操作步骤中的空格:
步骤①:________________________________________________________________________;
步骤③:________________________________________________________________________。
(3)实验步骤⑤中应选用的量筒规格是___________________________________________。
(4)读数时需要注意(至少写两点):______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)忽略水蒸气影响,在该条件下测得气体摩尔体积的计算式为Vm=________L·mol-1。
答案 (1)AC (2)玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管 0.096 (3)100 mL (4)①恢复到室温再读数;②调节量筒高度,使量筒内的液面与集气瓶内的液面相平;③读数时视线应与量筒中液体的凹液面最低处保持相平(任写两点即可) (5)0.25V
解析 (2)步骤①用浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸时,需用量筒量取浓盐酸,在烧杯中稀释,要用玻璃棒不断搅拌,最后用胶头滴管对100 mL容量瓶进行定容。步骤③Mg与盐酸发生的反应为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,8.0 mL 1.0 mol·L-1盐酸中n(HCl)=8.0×10-3 L×1.0 mol·L-1=8.0×10-3 mol,完全反应时消耗Mg为4.0×10-3 mol,其质量为m(Mg)=4.0×10-3 mol×24 g·mol-1=0.096 g。
(3)8.0×10-3 mol HCl与Mg完全反应放出4.0×10-3 mol H2,其在标准状况下的体积为4.0×10-3 mol×22.4 L·mol-1=0.089 6 L=89.6 mL,故应选取体积为100 mL的量筒。
(5)HCl完全反应时生成4.0×10-3 mol H2,实验中收集到V mL H2,则该条件下的气体摩尔体积为Vm==0.25V L·mol-1。
考纲要求 1.了解溶液的含义。2.了解溶解度、饱和溶液的概念。3.了解溶液浓度的表示方法。理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的概念,并能进行有关计算。4.掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。
考点一 物质的量浓度及相关计算
1.物质的量浓度
(1)概念:表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量。
(2)表达式:cB=。
(3)单位:mol·L-1(或 mol/L)。
2.溶质的质量分数
溶质的质量分数
w(B)=×100%
(1)1 mol·L-1 NaCl溶液是指此溶液中含有1 mol NaCl( )
(2)用100 mL水吸收0.1 mol HCl气体所得溶液的物质的量浓度恰好是1 mol·L-1( )
(3)1 L水中溶解5.85 g NaCl所形成的溶液的物质的量浓度是0.1 mol·L-1( )
(4)将25 g CuSO4·5H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%( )
(5)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶质的质量分数为49%( )
(6)同浓度的三种溶液:Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3,其体积比为3∶2∶1,则SO浓度之比为3∶2∶3( )
(7)0.5 mol·L-1的稀H2SO4溶液中c(H+)为1.0 mol·L-1( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
1.在标准状况下,将V L氨气溶于0.1 L水中,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,则此氨水的物质的量浓度为____________ mol·L-1。
答案
解析 n(NH3)= mol,
溶液体积:V=×10-3 L
c= mol·L-1
= mol·L-1。
2.将32.2 g Na2SO4·10H2O溶于水配成1 L溶液。
(1)该溶液中Na2SO4的物质的量浓度为____________,溶液中Na+的物质的量浓度为____________。
(2)向该溶液中加入一定量NaCl固体,使溶液中Na+的物质的量浓度为0.4 mol·L-1(假设溶液体积不变)需加入NaCl的质量为__________,Cl-的物质的量浓度为____________。
答案 (1)0.1 mol·L-1 0.2 mol·L-1 (2)11.7 g 0.2 mol·L-1
解析 (1)n(Na2SO4)=n(Na2SO4·10H2O)==0.1 mol,
c(Na2SO4)=0.1 mol·L-1,c(Na+)=0.2 mol·L-1。
(2)n(Na+)=0.4 mol·L-1×1 L=0.4 mol,
则加入n(NaCl)=0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,
m(NaCl)=0.2 mol×58.5 g·mol-1=11.7 g,
c(Cl-)==0.2 mol·L-1。
1.正确判断溶液的溶质并计算其物质的量
(1)与水发生反应生成新的物质,如Na、Na2O、Na2O2NaOH;SO3H2SO4;NO2HNO3。
(2)特殊物质:如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时仍以NH3作为溶质。
(3)含结晶水的物质:CuSO4·5H2O―→CuSO4;Na2CO3·10H2O―→Na2CO3。
2.准确计算溶液的体积
不能用水的体积代替溶液的体积,尤其是固体、气体溶于水,一般根据溶液的密度进行计算:
V=×10-3 L。
3.注意溶质的浓度与溶液中某离子浓度的关系
溶质的浓度和离子浓度可能不同,要注意根据化学式具体分析。如1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液中c(SO)=3 mol·L-1,c(Al3+)=2 mol·L-1(考虑Al3+水解时,则其浓度小于2 mol·L-1)。
题组一 有关物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
1.[2016·全国卷Ⅱ,36(5)节选]一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm-3),其浓度为________mol·L-1。
答案 8.9
解析 假设溶液的体积为1 L,则1 L溶液中含H2O2的质量:
m=1 000 mL×1.10 g·cm-3×27.5%=1.10×275 g
c(H2O2)==≈8.9 mol·L-1。
2.某氯化镁溶液的密度为1.18 g·cm-3,其中镁离子的质量分数为5.1%,300 mL该溶液中Cl-的物质的量浓度为____________。
答案 5 mol·L-1
解析 300 mL溶液中n(Mg2+)=≈0.75 mol,
依据MgCl2的化学式可知n(Cl-)=0.75 mol×2=1.5 mol,
c(Cl-)==5 mol·L-1。
3.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL,密度为ρ g·cm-3,质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,溶液中含NaCl的质量为m g。
(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度:
________________________________________________________________________。
(2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度:
________________________________________________________________________。
(3)用c、ρ表示溶质的质量分数:
________________________________________________________________________。
(4)用w表示该温度下NaCl的溶解度:
________________________________________________________________________。
答案 (1) mol·L-1 (2) mol·L-1 (3)×100% (4) g
解析 (1)c= mol·L-1= mol·L-1
(2)c== mol·L-1。
(3)w=×100%=×100%。
(4)=,S= g。
从定义式出发进行物质的量浓度、质量分数、溶解度的换算
(1)由定义式出发,运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式c=、质量分数=×100%进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(2)在进行物质的量浓度、质量分数、溶解度三者之间的转换时,除利用上述方法外,我们还可以运用假设法,使问题简单化。
例如:已知溶质的质量分数w,溶液的密度为ρ g·cm-3,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,求物质的量浓度c。
我们可以假设溶液为1 L,所以溶液质量为1×1 000×ρ g,溶质的质量为1×1 000×ρ×w g,溶质的物质的量为 mol,这样我们就很容易求出该溶液的物质的量浓度c= mol·L-1。
题组二 溶液的稀释与混合
4.V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+m g,取 mL该溶液用水稀释至4V mL,则SO物质的量浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案 A
解析 mL溶液中Al3+的物质的量为= mol,稀释后溶液中Al3+的物质的量浓度为c(Al3+)== mol·L-1,c(SO)=c(Al3+)=× mol·L-1= mol·L-1。
5.现有V L 0.5 mol·L-1的盐酸,欲将其浓度扩大一倍,以下方法中最宜采用的是( )
A.加热浓缩到原来体积的一半
B.加入5 mol·L-1的盐酸0.125V L
C.加入10 mol·L-1的盐酸0.1V L,再稀释至1.5V L
D.标况下通入11.2 L氯化氢气体
答案 C
解析 加热蒸发,HCl挥发,溶液浓度降低,故A错误;溶液的体积不具有加和性,故B错误;混合后溶液中的HCl的物质的量为 0.5 mol·L-1×V L+10 mol·L-1×0.1V L=1.5V mol,所以混合后HCl的浓度为=1 mol·L-1,故C正确;通入氯化氢气体,溶液的体积发生变化,无法求出浓度,故D错误。
6.(1)在100 g物质的量浓度为c mol·L-1,密度为ρ g·cm-3的硫酸中加入一定量的水稀释成 mol·L-1的硫酸,则加入水的体积________(填“=”“>”或“<”,下同)100 mL。
(2)若把(1)中的H2SO4改成氨水,应加入水的体积______ 100 mL。
(3)若把(1)(2)中的物质的量的浓度均改为溶质的质量分数,则加入水的体积________ 100 mL。
答案 (1)< (2)> (3)=
解析 (1)·c=·
V水=-100
由于ρ′<ρ,所以V水<100 mL。
(2)由于ρ′>ρ,所以V水>100 mL。
(3)根据质量分数=×100%知,溶质不变,质量分数减半,则溶液质量加倍,所以均应加入100 mL水。
1.溶液稀释定律(守恒观点)
(1)溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
(2)溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
(3)溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
2.同溶质不同物质的量浓度溶液的混合计算
(1)混合后溶液体积保持不变时,c1V1+c2V2=c混×(V1+V2)。
(2)混合后溶液体积发生改变时,c1V1+c2V2=c混V混,其中V混=。
3.不同溶质溶液混合反应,有关物质浓度的计算
(1)明确各反应物、产物之间的物质的量之比。
(2)巧用电荷守恒思想:电解质溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。
4.溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律(教师用书独具)
同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。
(1)等质量混合
两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),则混合后溶液中溶质的质量分数w=(a%+b%)。
以上规律概括为“计算推理有技巧,有大必有小,均值均在中间找,谁多向谁靠”。
(2)等体积混合
①当溶液密度大于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越大(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液),等体积混合后,质量分数w>(a%+b%)。
②当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小(如酒精、氨水溶液),等体积混合后,质量分数w<(a%+b%)。
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制
1.容量瓶的构造及使用
(1)容量瓶上标有温度、规格和刻度线。常用规格有100 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL等。
(2)容量瓶在使用前要检查是否漏水,其操作顺序为装水盖塞→倒立→正立→玻璃塞旋转180°→倒立。
2.配制过程
以配制500 mL 1.0 mol·L-1 NaCl溶液为例:
特别提醒:(回顾对比)
质量百分比浓度、体积比浓度溶液的配制
(1)配制100 g 10%的NaCl溶液。用托盘天平称取10.0 g NaCl固体,放入烧杯中,再用100 mL量筒量取90.0 mL的水注入烧杯中,然后用玻璃棒搅拌使之溶解。
(2)用浓硫酸配制1∶4的稀硫酸50 mL。用50 mL的量筒量取40.0 mL的水注入100 mL的烧杯中,再用10 mL 的量筒量取10.0 mL浓硫酸,然后沿烧杯内壁缓缓注入烧杯中,并用玻璃棒不停地搅拌。
(1)容量瓶在使用前要检查是否漏水( )
(2)用固体NaCl配制0.5 mol·L-1的溶液,所用的仪器只有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶( )
(3)向容量瓶转移液体时,导流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁( )
(2016·海南,8D)
(4)用量筒量取20 mL 0.500 0 mol·L-1 H2SO4溶液于烧杯中,加水80 mL,配制成0.100 0 mol·L-1 H2SO4溶液( )
(5)如图A配制0.1 mol·L-1NaOH溶液( )
(6)如图B配制一定浓度的NaCl溶液( )
(7)用如图C装置配制溶液( )
(8)NaOH在烧杯里刚完全溶解时,立即将溶液转移到容量瓶( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
解析 (2)必须用托盘天平。(5)不能在容量瓶中直接溶解固体。(6)应平视刻度线。(7)接近刻度线时应用胶头滴管定容。(8)应恢复至室温后再定容。
(1)配制100 mL 1.0 mol·L-1的H2SO4溶液,需要18 mol·L-1的浓硫酸的体积是________,该实验过程中所需要的玻璃仪器有___________________________________________。
(2)配制0.2 mol·L-1的Na2CO3溶液50 mL,计算出需要称取固体Na2CO3的质量是________,用托盘天平称取固体Na2CO3的质量是________。
答案 (1)5.6 mL 10 mL量筒、100 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管 (2)1.06 g 1.1 g
解析 注意量筒与托盘天平的精确度。
题组一 一定物质的量浓度的溶液配制题的规范书写
1.实验室需要配制0.50 mol·L-1 NaCl溶液480 mL。
按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。
(1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有:托盘天平(带砝码、最小砝码为5 g)、药匙、烧杯、________、________、________以及等质量的两片同种纸片。
(2)计算。配制该溶液需取NaCl晶体______ g。
(3)称量。
①天平调平之后,应将天平的游码调至某个位置,请在下图中用一根竖线标出游码左边缘所处的位置:
②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,将药品倒入烧杯中。
(4)溶解、冷却。该步实验中需要使用玻璃棒,目的是___________________________________
________________________________________________________________________。
(5)转移、洗涤。在转移时应使用玻璃棒引流,需要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了________________________________________________________________________。
(6)定容。向容量瓶中加水至液面接近刻度线________处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀、装瓶。
答案 (1)500 mL容量瓶 胶头滴管 玻璃棒
(2)14.6
(3)①
②左盘
(4)搅拌,加速NaCl溶解
(5)保证溶质全部转入容量瓶中
(6)1~2 cm 胶头滴管
解析 配制480 mL 0.50 mol·L-1的NaCl溶液,必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)=0.50 mol·L-1×0.5 L×58.5 g·mol-1≈14.6 g(托盘天平精确到0.1 g)。用托盘天平称量时,物品应放在左盘。配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶贴签。
1.找出某一考生答卷中的错误(前2个小题)
失分原因分析:
(1)中没有指明容量瓶的规格。
(2)中[案例1]没有注意托盘天平的精确度;[案例2]忽略了没有480 mL的容量瓶,必须配制500 mL的溶液,按500 mL溶液中的溶质进行计算。
2.解决方案与规范指导
配制一定物质的量浓度溶液时应注意:
(1)做需要补充仪器的实验题时,要学会“有序思考”——即按照实验的先后顺序、步骤,思考每一步所需仪器,然后与已知仪器对比,就一定不会漏写某种仪器;
(2)容量瓶的规格,常见的有100 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL;
(3)所用定量仪器量筒、托盘天平的精确度。
题组二 学会从2个角度分析误差的原因
2.从溶质改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)
(1)配制450 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8 g:________。
(2)配制500 mL 0.1 mol·L-1的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾8.0 g:________。
(3)配制NaOH溶液时,托盘天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片,其他操作均正确:________。
(4)配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4 g,称量时物码放置颠倒:________。
(5)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:________。
(6)定容时,加水超过刻度线,用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线:________。
(7)经洗涤烧杯及玻璃棒:________。
答案 (1)偏小 (2)偏小 (3)偏小 (4)偏小 (5)偏大 (6)偏小 (7)偏小
解析 (2)胆矾的摩尔质量为250 g·mol-1,所需质量为0.5 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=12.5 g。
(3)NaOH易吸水潮解。
(4)实际称量质量为4 g-0.4 g=3.6 g。
3.从溶液改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)
(1)配制NaOH溶液时,将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容:________。
(2)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线:________。
(3)定容时仰视刻度线:________。
(4)定容摇匀后少量溶液外流:________。
(5)容量瓶中原有少量蒸馏水:________。
答案 (1)偏大 (2)偏小 (3)偏小 (4)无影响 (5)无影响
解析 (1)NaOH溶于水放热,溶液的体积比室温时大,应恢复室温后再移液、定容。
(2)溶液的总体积超出了刻度线。
误差判断分析技巧
(1)误差分析的思维流程
(2)视线引起误差的分析方法
①仰视容量瓶刻度线[图(a)],导致溶液体积偏大,结果偏低。
②俯视容量瓶刻度线[图(b)],导致溶液体积偏小,结果偏高。
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,就能配得浓度为0.010 mol·L-1的KMnO4溶液( )
(2017·全国卷Ⅲ,9D)
(2)容量瓶和滴定管使用前均需要检漏( )
(2017·海南,12B)
(3)为准确配制一定物质的量浓度的溶液,定容过程中向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线( )
(2016·浙江理综,8D)
(4)因为Ca(OH)2能制成澄清石灰水,所以可配制2.0 mol·L-1的Ca(OH)2溶液( )
(2014·广东理综,9D)
(5)用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小( )
(2013·天津理综,4B)
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2.(2013·江苏,5)用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。下列图示对应的操作规范的是( )
答案 B
解析 A项,托盘天平使用时应“左物右码”,图为“左码右物”,错误;C项,移液时不能将烧杯中的溶液直接倒入容量瓶,应用玻璃棒引流,错误;D项,胶头滴管应在容量瓶口垂直正上方,不能伸入瓶口,错误。
3.[2016·天津理综,7(6)]铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸铜,同时生成的两种气体均由下表中两种元素组成,气体的相对分子质量都小于50。为防止污染,将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐,消耗1 L 2.2 mol·L-1 NaOH溶液和1 mol O2,则两种气体的分子式及物质的量分别为_______________________________________,生成硫酸铜的物质的量为________。
碳
氮
Y
X
硫
Z
答案 NO:0.9 mol,NO2:1.3 mol 2 mol
解析 铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应可能生成NO和NO2,相对分子质量都小于50,符合题意,1 mol O2参与反应转移电子的物质的量为4 mol。设NO2的物质的量为x,NO的物质的量为y,则x+y=2.2 mol,x+3y=4 mol,解得x=1.3 mol,y=0.9 mol。根据转移电子守恒知,参与反应的铜的物质的量为 mol=2 mol,因此生成硫酸铜的物质的量为2 mol。
4.[2018·全国卷Ⅲ,26(2)①]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的________中,加蒸馏水至________。
答案 烧杯 容量瓶 液面与刻度线相切
解析 配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。
1.(2018·长春质检)下列关于容量瓶及其使用方法的叙述,正确的是( )
A.是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器
B.容量瓶可以用来加热
C.能用容量瓶贮存配制好的溶液
D.可以用500 mL容量瓶配制250 mL溶液
答案 A
解析 容量瓶是用来配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,故A正确;容量瓶不能用来加热,故B错误。
2.(2019·抚顺高三模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列对0.3 mol·L-1K2SO4溶液的叙述正确的是( )
A.1 L溶液中含有0.3NA个K+
B.1 L溶液中含有K+和SO的总数为0.9NA
C.2 L溶液中K+的浓度为1.2 mol·L-1
D.将0.3 mol硫酸钾溶于1 L水中,所得硫酸钾溶液的浓度为0.3 mol·L-1
答案 B
解析 0.3 mol·L-1K2SO4溶液中,c(K+)=0.6 mol·L-1,c(SO)=0.3 mol·L-1,则1 L溶液中含K+的数目为0.6NA,K+和SO的总数为0.9NA,A项错误,B项正确;物质的量浓度表示的是1 L溶液中所含溶质的物质的量,不受溶液体积大小的影响,2 L 0.3 mol·L-1K2SO4溶液中K+的浓度为0.6 mol·L-1,C项错误;物质的量浓度中的体积指的是溶液体积而不是溶剂的体积,D项错误。
3.用质量分数为98%的浓硫酸(ρ=1.84 g·cm-3)配制240 mL 1.84 mol·L-1稀硫酸,下列操作正确的是( )
A.将蒸馏水缓慢注入盛有一定量浓硫酸的烧杯中,并不断搅拌至冷却
B.必需的定量仪器有50 mL量筒、250 mL容量瓶和托盘天平
C.量取浓硫酸的体积为25.0 mL
D.先在容量瓶中加入适量水,将量好的浓硫酸注入容量瓶,加水定容
答案 C
解析 稀释浓硫酸时,应将浓硫酸缓慢注入水中并不断搅拌,A项错误;该实验不需要托盘天平,B项错误;根据稀释前后溶质质量不变知,配制该稀硫酸需要浓硫酸的体积为V==25.0 mL,C项正确;不能在容量瓶里稀释浓硫酸,在烧杯里稀释并冷却后,再转移到容量瓶中,最后加水定容,D项错误。
4.美国UNC化学教授Thomas J.Meyer等研发了环境友好、完全型的“绿色”引爆炸药,其一种可表示为Na2R,它保存在水中可以失去活性,爆炸后不会产生危害性残留物。已知10 mL某Na2R溶液含Na+的数目为N,该Na2R溶液的物质的量浓度为( )
A.N×10-2 mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案 B
解析 10 mL该Na2R溶液中含Na+的数目为N,Na2R的物质的量= mol,Na2R的物质的量浓度= mol÷0.01 L= mol·L-1。
5.实验室里需要配制480 mL 0.10 mol·L-1硫酸铜溶液,下列实验用品及实验操作正确的是( )
选项
容量瓶容积
溶质质量
实验操作
A
480 mL
硫酸铜:7.68 g
加入500 mL水
B
480 mL
胆矾:12.0 g
配成500 mL溶液
C
500 mL
硫酸铜:8.0 g
加入500 mL水
D
500 mL
胆矾:12.5 g
配成500 mL溶液
答案 D
解析 实验室里没有480 mL规格的容量瓶。根据“大而近”的原则,故需选择500 mL容量瓶;溶质若为CuSO4,则需要8.0 g;若是胆矾,则需要12.5 g,应配成500 mL溶液而不是加入500 mL水。
6.在配制一定物质的量浓度的盐酸时,下列错误操作可使所配制溶液浓度偏高的是( )
A.用量筒量取浓盐酸时仰视读数
B.稀释搅拌时有液体飞溅
C.定容时仰视容量瓶刻度线
D.定容摇匀后液面下降,再加水至刻度线
答案 A
解析 用量筒量取浓盐酸时仰视读数会导致溶质体积偏大,溶质的物质的量偏大,所配制溶液浓度偏高,A项正确;稀释搅拌时有液体飞溅,会导致溶质的物质的量偏小,所配制溶液浓度偏低,B项错误;定容时仰视容量瓶刻度线,会导致溶液的体积偏大,所配制溶液浓度偏低,C项错误;定容摇匀后液面下降为正常现象,如果再加水至刻度线,会导致溶液体积偏大,浓度偏低,D项错误。
7.把如图标签所示的两份溶液注入如图容量瓶中并达到图示状态。
则该瓶溶液中H+的物质的量浓度是( )
A.0.21 mol·L-1 B.0.42 mol·L-1
C.0.56 mol·L-1 D.0.26 mol·L-1
答案 B
解析 c(H+)==0.42 mol·L-1。
8.将物质的量均为a mol的Na和Al一同投入m g足量水中,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,则此溶液的物质的量浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案 A
解析 Na和Al一同投入m g足量水中时,发生反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。由于Na、Al的物质的量均为a mol,结合化学方程式可知生成2a mol H2,所得溶液中只有NaAlO2一种溶质,其物质的量为a mol。所得溶液的质量为m(Na)+m(Al)+m(H2O)-m(H2)=(46a+m)g,所得溶液的体积为 L,所得溶液的物质的量浓度为 mol·L-1。
9.(2019·福州高三质量调研)把200 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成两等份,取一份加入含a mol NaOH的溶液恰好反应完全;取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全。该混合溶液中c(Na+)为( )
A.(10b-5a)mol·L-1 B.(2b-a)mol·L-1
C.(-)mol·L-1 D.(5b-)mol·L-1
答案 A
解析 NH4HCO3和a mol NaOH恰好完全反应,则NH4HCO3的物质的量为0.5a mol,取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全,由NH4HCO3反应掉的盐酸为0.5a mol,则由Na2CO3反应掉的盐酸为b mol-0.5a mol,Na2CO3的物质的量为(b mol-0.5a mol)×0.5,则c(Na+)=(b mol-0.5a mol)÷0.1 L=(10b-5a)mol·L-1。
10.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,4.48 L Cl2溶于水所得氯水中含氯的微粒总数为0.4NA
B.5.6 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含碳原子数为0.4NA
C.常温下,pH=2的盐酸溶液中含有的H+数目为0.02NA
D.常温下,1 L 0.5 mol·L-1的FeCl3溶液中,所含Fe3+数为0.5NA
答案 B
解析 Cl2和H2O反应是可逆反应;乙烯和环丁烷的实验式都是CH2;缺少盐酸溶液的体积,无法计算; Fe3+发生水解反应。
11.(2018·江西十校联考)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,4.48 L Cl2通入水中,反应转移的电子数为0.2NA
B.常温下1 L pH=3的FeCl3溶液中由水电离出的H+的数目为0.001NA
C.273 K、101 kPa下,22.4 L甲烷完全燃烧后,所得产物中气体分子总数为3NA
D.1 L 0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液中含有的H—O键的数目为0.1NA
答案 B
解析 氯气溶于水,只有少量的氯气与水反应,且该反应为可逆反应,故无法计算转移的电子数目,A项错误;FeCl3属于强酸弱碱盐,溶液的pH=3,溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,溶液中的H+完全是由水电离产生的,因此水电离产生的H+的物质的量为1×10-3 mol=0.001 mol,B项正确;甲烷完全燃烧的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O,标准状况下,H2O不是气体,故完全燃烧后所得产物中气体分子总数为NA,C项错误;溶剂水中也含有H—O键,因此1 L 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中含有H—O键的物质的量大于0.1 mol,D项错误。
12.NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.取50 mL 14.0 mol·L-1浓硝酸与足量的铜片反应,生成气体分子的数目为0.35NA
B.1 L pH=6的纯水中含有OH-的数目为10-8NA
C.常温下,1 L pH=2的H2SO4溶液中,硫酸和水电离的H+总数为0.01NA
D.1 L 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液中含有的氧原子数为0.4NA
答案 C
解析 A项,浓硝酸与足量的铜片反应,随着反应的进行,浓硝酸变为稀硝酸,按浓硝酸与铜反应生成0.35 mol二氧化氮,按稀硝酸与铜反应,生成0.175 mol一氧化氮,因此生成气体的物质的量在0.175 mol与0.35 mol之间,错误;B项,pH=6的纯水中OH-的浓度是10-6 mol·L-1,1 L pH=6的纯水中含有OH-的数目为10-6NA,错误;D项,忽视了水中含有的氧原子,错误。
13.某结晶水合物的化学式为R·nH2O,其相对分子质量为M。25 ℃时,a g该晶体能够溶于b g水中形成V mL溶液,下列关系中不正确的是( )
A.该溶液中溶质的质量分数为w=%
B.该溶液的物质的量浓度为c= mol·L-1
C.该溶液中溶剂与溶质的质量比为m(水)∶m(溶质)=(+b)∶(a-)
D.该溶液的密度为ρ= g·L-1
答案 A
解析 A项,R的质量为×a g,溶液总质量为(a+b) g,可知该溶液质量分数为×100%=%,错误;B项,n(R)=n(R·nH2O)= mol,该溶液的物质的量浓度= mol·L-1,正确;C项,R·nH2O中结晶水的质量为 g,故R的质量为(a-) g,溶液中溶剂的质量为(+b) g,则溶液中m(水)∶m(溶质)=(+b)∶(a-),正确;D项,溶液总质量为(a+b) g,根据ρ=可知,溶液密度为 g·mL-1= g·L-1,正确。
14.(2018·莱芜一中检测)在标准状况下,将224 L HCl气体溶于635 mL水中,所得盐酸的密度为1.18 g·cm-3。试计算:
(1)所得盐酸的质量分数和物质的量浓度分别是________、________。
(2)取这种盐酸100 mL,稀释至1.18 L,所得稀盐酸的物质的量浓度是________。
(3)在40.0 mL 0.065 mol·L-1Na2CO3溶液中,逐滴加入上述稀释后的稀盐酸,边加边振荡。若使反应不产生CO2气体,加入稀盐酸的体积最多不超过________mL。
(4)将不纯的NaOH样品1 g(样品含少量Na2CO3和水),放入50 mL 2 mol·L-1的盐酸中,充分反应后,溶液呈酸性,中和多余的酸又用去40 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液。蒸发中和后的溶液,最终得到________g固体。
答案 (1)36.5% 11.8 mol·L-1 (2)1 mol·L-1 (3)2.6 (4)5.85
解析 (1)n(HCl)==10 mol,
m(HCl)=10 mol×36.5 g·mol-1=365 g,
盐酸的质量分数w=×100%=36.5%,
c(HCl)=
==11.8 mol·L-1。
(2)由c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)可知,
c(稀)=11.8 mol·L-1×=1 mol·L-1。
(3)n(Na2CO3)=0.040 L×0.065 mol·L-1=0.002 6 mol,设加入稀盐酸的体积最多不超过x mL,则n(HCl)=1 mol·L-1×0.001x L=0.001x mol,根据反应:Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl得0.002 6=0.001x,x=2.6。
(4)经过反应,蒸发中和后的溶液,最后所得固体为NaCl,根据氯原子守恒:n(NaCl)=n(HCl)=0.050 L×2 mol·L-1=0.1 mol,m(NaCl)=0.1 mol×58.5 g·mol-1=5.85 g。
15.(2019·长沙高三阶段性考试)某研究性学习小组欲测定室温下(25 ℃、101 kPa)的气体摩尔体积。该小组设计的简易实验装置如图所示:
该实验的主要操作步骤如下:
①用已知浓度的浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸(需要用到的仪器有量筒、烧杯、____________);
②用10 mL的量筒量取8.0 mL 1.0 mol·L-1的盐酸加入锥形瓶中;
③准确称取a g已除去表面氧化膜的镁条,并系于铜丝末端,为使HCl全部参加反应,a的数值至少为_____________________________________________________________;
④往广口瓶中装入足量水,按上图连接好装置,检查装置的气密性;
⑤反应结束后待体系温度恢复到室温,读出量筒中水的体积为V mL。
请回答下列问题:
(1)步骤①中,配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸时,下列会使所配制溶液的浓度偏小的操作有_______________________________________________________________(填字母)。
A.用量筒量取浓盐酸时,俯视量筒的刻度线
B.容量瓶未干燥即用来配制溶液
C.浓盐酸在烧杯中稀释时,搅拌时间过长
D.定容完成后,将容量瓶倒置摇匀后,发现液面低于刻度线未做处理
E.在容量瓶中定容时俯视容量瓶刻度线
F.烧杯中有少量水
G.未冷却至室温即定容
(2)请填写操作步骤中的空格:
步骤①:________________________________________________________________________;
步骤③:________________________________________________________________________。
(3)实验步骤⑤中应选用的量筒规格是___________________________________________。
(4)读数时需要注意(至少写两点):______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)忽略水蒸气影响,在该条件下测得气体摩尔体积的计算式为Vm=________L·mol-1。
答案 (1)AC (2)玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管 0.096 (3)100 mL (4)①恢复到室温再读数;②调节量筒高度,使量筒内的液面与集气瓶内的液面相平;③读数时视线应与量筒中液体的凹液面最低处保持相平(任写两点即可) (5)0.25V
解析 (2)步骤①用浓盐酸配制100 mL 1.0 mol·L-1的盐酸时,需用量筒量取浓盐酸,在烧杯中稀释,要用玻璃棒不断搅拌,最后用胶头滴管对100 mL容量瓶进行定容。步骤③Mg与盐酸发生的反应为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,8.0 mL 1.0 mol·L-1盐酸中n(HCl)=8.0×10-3 L×1.0 mol·L-1=8.0×10-3 mol,完全反应时消耗Mg为4.0×10-3 mol,其质量为m(Mg)=4.0×10-3 mol×24 g·mol-1=0.096 g。
(3)8.0×10-3 mol HCl与Mg完全反应放出4.0×10-3 mol H2,其在标准状况下的体积为4.0×10-3 mol×22.4 L·mol-1=0.089 6 L=89.6 mL,故应选取体积为100 mL的量筒。
(5)HCl完全反应时生成4.0×10-3 mol H2,实验中收集到V mL H2,则该条件下的气体摩尔体积为Vm==0.25V L·mol-1。
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