第二节 一定物质的量浓度的溶液及其配制(考点考法剖析)-【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案(全国通用)
展开【必备知识要求】
1.了解溶液的含义。了解溶解度、饱和溶液的概念。
2.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。
3.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。
【关键能力及高考要求】
关键能力要求:化学计算能力、实验和探究能力、微观想象能力
高考要求:1、溶质的物质的量浓度、溶液的体积、溶质的物质的量之间的换算;2、物质的量浓度与质量分数、溶解度之间的换算;3、溶液稀释的计算;4、几种溶液混合后浓度的计算;5、物质的量浓度与PH值以及在氧化还原反应中的计算;6、一定物质的量浓度溶液的配置等等。预计今后还是主要以穿插在生活、生产中的化学分析计算(如食品污染物空气污染物的测定、食品中的营养物质的测定、化工生产中的产品是否合格等等)为主。
解题时注意审题,构建好解题模型,用守恒法计算溶液稀释或混合后的物质的量浓度。
【学科核心素养解析】
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识物质的多样性,能根据溶液的体积和溶质的物质的量浓度计算溶质的物质的量、溶质的微粒数目。
2. 科学探究与创新意识:能从问题和实际出发,确定探究目的,设计配制一定物质的量浓度溶液的实验方案,进行实验探究;在探究中学会合作与交流,能够正确分析实验过程中可能存在的误差问题。
必备知识点1 物质的量浓度 溶解度
1.溶质的质量分数
(1)概念:以溶液中溶质质量与溶液质量的比值表示溶液组成的物理量,一般用百分数表示,符号为w(B)。
(2)表达式:w(B)=eq \f(mB,maq)×100%。
(3)关系:与物质的量浓度的换算关系为c(B)=eq \f(1 000ρwB,MB) ml·L-1。
2.物质的量浓度
(1)概念:表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量,符号为cB。
(2)表达式:cB=eq \a\vs4\al(\f(nB,V))。
(3)单位:ml·L-1或ml/L。
(4)相同浓度溶液中某些物理量之间的关系:
现有两种溶液:①1 ml·L-1KCl溶液、②1 ml·L-1 BaCl2溶液,请用“相同”或“不同”填写下表:
3.固体的溶解度
(1)概念:在一定温度下,某固体物质在100_g溶剂(通常是水)里达到饱和状态时所溶解的质量,叫作这种物质在该溶剂里的溶解度,其单位为“g”。
(2)表达式:固体物质溶解度(饱和溶液)S=eq \f(m溶质,m溶剂)×100 g。
(3)饱和溶液中存在的两比例:
a.eq \f(m溶质,m溶剂)=eq \f(S,100);
b.eq \f(m溶质,m溶液)=eq \f(S,100+S)。
(4)影响溶解度大小的因素
①内因:物质本身的性质(由结构决定)。
②外因
a.溶剂的影响(如NaCl易溶于水而不易溶于汽油)。
b.温度的影响:升温,大多数固体物质的溶解度增大,少数物质却相反,如Ca(OH)2;温度对NaCl溶解度的影响不大。
4、气体的溶解度
(1)表示方法:通常指该气体(其压强为101 kPa)在一定温度时溶解于1体积水里达到饱和状态时气体的体积,常记为1∶x。如NH3、HCl、SO2、CO2气体常温时在水中的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1。
(2)影响因素:气体溶解度的大小与温度和压强有关,温度升高,溶解度减小;压强增大,溶解度增大。
5.溶解度曲线
(1)常见物质的溶解度曲线
(2)溶解度曲线的意义
①点:曲线上的点叫饱和点。
a.曲线上任一点表示对应温度下该物质的溶解度;
b.两曲线的交点表示两物质在该交点的温度下溶解度相等,浓度相同。
②线:溶解度曲线表示物质的溶解度随温度变化的趋势,其变化趋势分为三种:
a.陡升型:大部分固体物质的溶解度随温度升高而增大,且变化较大,提纯时常采用降温结晶(冷却热饱和溶液)的方法;
b.下降型:极少数物质的溶解度随温度升高反而减小,如熟石灰的饱和溶液升温时变浑浊;
c.缓升型:少数物质的溶解度随温度变化不大,提纯时常采用蒸发结晶(蒸发溶剂)的方法。
6.利用溶解度受温度影响不同进行除杂的方法
(1)溶解度受温度影响较小的物质采取蒸发结晶的方法,如NaCl中含有KNO3,应采取加水溶解、蒸发结晶、趁热过滤的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的物质(或带有结晶水的物质)采取加热浓缩、冷却结晶的方法,如KNO3中含有NaCl,应采取加水溶解、加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法。
6.气体的溶解度
通常指该气体(其压强为101 kPa)在一定温度时溶解于1体积水里达到饱和状态时气体的体积,常记为1∶x。如NH3、HCl、SO2、CO2等气体在常温时的溶解度分别为1∶700、1∶500、1∶40、1∶1。
气体溶解度的大小与温度和压强的关系:温度升高,溶解度减小;压强增大,溶解度增大。
【知识理解提点】
1.溶液中溶质的判断
2.混淆溶液的体积和溶剂的体积
①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和总质量进行计算:
V=eq \f(m(溶液),ρ)=eq \f(m(气体或固体)+m(溶剂),ρ)。
②两溶液混合,溶液的体积并不是两液体体积的加和,应依据混合溶液的密度进行计算。(若题目说忽略体积变化,则总体积可由混合前体积直接相加)
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.将90 g葡萄糖溶于1 L水制成0.5 ml·L-1的葡萄糖溶液。( )
2.50 mL 1 ml·L-1氯化铝溶液与150 mL 3 ml·L-1氯化钾溶液的c(Cl-)相等。( )
3.31.0 g Na2O溶于水制成1 L溶液,c(Na2O)=0.5 ml·L-1。( )
4.将22.4 L氨气溶于水制成1 L溶液时,其物质的量浓度是1 ml·L-1。( )
5.25.0 g CuSO4·5H2O晶体溶于75.0 g水中,所得溶质的质量分数为25%。( )
6.将10 mL 1 ml·L-1的H2SO4溶液稀释成0.1 ml·L-1的H2SO4溶液,可向该溶液中加入100 mL水。( )
【答案】:1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.×
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】 有关物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
例1、某同学购买了一瓶“84消毒液”,包装说明如下:
eq \x(\a\al(主要成分:25%NaClO、1 000 mL、密度1.19 g·cm-3,使用方法:稀释100倍体积比后使用,注意事项:密封保存,易吸收空气中的CO2变质))
根据以上信息和相关知识判断,下列分析不正确的是( )
A.该“84消毒液”的物质的量浓度为4.0 ml·L-1
B.一瓶该“84消毒液”能吸收空气中44.8 L的CO2(标准状况)而变质
C.取100 mL该“84消毒液”稀释100倍后用以消毒,稀释后的溶液中c(Na+)约为0.04 ml·L-1
D.参阅该“84消毒液”的配方,欲用NaClO固体配制480 mL含25% NaClO的消毒液,需要称量的NaClO固体质量为143 g
【答案】D
【解析】A项:根据c=eq \f(1 000ρw,M)得,c(NaClO)=eq \f(1 000×1.19×25%,74.5) ml·L-1≈4.0 ml·L-1,A正确;
B项:一瓶该“84消毒液”含有的n(NaClO)=1 L×4.0 ml·L-1=4.0 ml,根据反应:CO2+NaClO+H2O===NaHCO3+HClO,吸收CO2的物质的量最多为4.0 ml,即标准状况下V(CO2)=4.0 ml×22.4 L·ml-1=89.6 L,则能吸收空气中44.8 L的CO2而变质,B正确;
C项:根据稀释前后溶质的物质的量不变有100 mL×4.0 ml·L-1=100 mL×100×c(NaClO),解得稀释后c(NaClO)=0.04 ml·L-1,c(Na+)=c(NaClO)=0.04 ml·L-1,C正确;
D项:应选取500 mL的容量瓶进行配制,然后取出480 mL,所以需要NaClO的质量为0.5 L×4.0 ml·L-1×74.5 g·ml-1=149 g,D错误。
【跟踪演练】
1.美国UNC化学教授Thmas J. Meyer等研发了环境友好、安全型的“绿色”引爆炸药,其中一种可表示为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 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 ml·L-1 B.eq \f(N,1.204×1022) ml·L-1
C.eq \f(N,6.02×1021) ml·L-1 D.eq \f(N,6.02×1025) ml·L-1
【答案】B
【解析】10 mL该Na2R溶液中含Na+的数目为N,则Na2R的物质的量为eq \f(N,2×6.02×1023) ml,Na2R的物质的量浓度为eq \f(N,2×6.02×1023) ml÷0.01 L=eq \f(N,1.204×1022) ml·L-1。
必备知识点2 一定物质的量浓度溶液的配制
1.主要仪器
天平(固体溶质)、药匙(固体溶质)、量筒(液体溶质)、烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管。
2.容量瓶
(1)结构及使用注意事项
(2)查漏
①具体操作如下:
②检查合格后,用蒸馏水洗涤干净。
3.溶液的配制
(1)过程图示
(2)配制过程
以配制100 mL 1.00 ml·L-1 NaCl溶液为例
4.溶液配制过程中的易错操作及误差分析
(1)分析方法
(2)常见不当操作及造成的误差
(3)容量瓶读数所造成的误差图示
图1使所配溶液体积偏大,浓度偏小;图2使所配溶液体积偏小,浓度偏大。
【知识理解提点】
1.配制一定物质的量浓度的溶液,是将一定质量或体积的溶质在选定的容量瓶中定容,不必计量水的用量。
2.配制NaOH溶液时,必须用小烧杯快速称量NaOH固体,不能将NaOH直接放在称量纸上称量,因NaOH固体易潮解,易与空气中的CO2反应。
3.质量分数浓度溶液的配制: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。
4.体积比浓度溶液的配制: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。
【惑点辨析】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
1.配制950 mL某浓度的溶液,应选用1 000 mL的容量瓶。( )
2.用固体NaCl配制0.5 ml·L-1的溶液,所用的仪器有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶。( )
3.配制0.1 ml·L-1的H2SO4溶液时,将量取的浓硫酸放入容量瓶后加水稀释。( )
4.NaOH在烧杯里恰好完全溶解时,应立即将溶液转移至容量瓶中。( )
5.定容时,往容量瓶中缓慢滴加蒸馏水,等液面离容量瓶刻度线1~2 mL时,改用胶头滴管滴加蒸馏水。( )
6.配制溶液时,若加水超过容量瓶刻度线,应用胶头滴管将多余溶液吸出。( )
【答案】:1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.×
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】一定物质的量浓度的溶液配制题的规范书写
例2、实验室需要配制0.50 ml·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 ml·L-1的NaCl溶液,必须用500 mL的容量瓶。m(NaCl)=0.50 ml·L-1×0.5 L×58.5 g·ml-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。
【跟踪演练】
2.用NaOH固体配制450mL0.2ml/L的NaOH溶液。请回答
(1)用托盘天平称量的NaOH的质量为___________
(2)定容时的操作:当液面接近容量瓶刻度线时,___________,再将容量瓶塞盖好,反复上下颠倒摇匀。
(3)下列操作会使配制的NaOH溶液浓度偏低的是___________
A.定容时仰视容量瓶的刻度线
B.用已经部分变质了的固体试样进行配制
C.摇匀后发现液面低于容量瓶的刻度线,再滴加蒸馏水至刻度线
D.转移洗涤液时不小心将液体洒到容量瓶外,重新配制时继续使用该未清洗的容量瓶
【答案】(1)4.0g
(2)改用胶头滴管,滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切
(3)ABC
【解析】(1) 用NaOH固体配制450mL0.2ml/L的NaOH溶液应选用500mL的容量瓶,需要NaOH的质量为500mL×10-3L×0.2ml/L×40g/ml=4.0g,故答案为:4.0;
(2) 定容时的操作:当液面接近容量瓶刻度线时, 改用胶头滴管,滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切, 再将容量瓶塞盖好,反复上下颠倒摇匀,故答案为:改用胶头滴管,滴加蒸馏水至溶液的凹液面与刻度线相切;
(3)A.定容时仰视容量瓶的刻度线,所配制溶液体积偏大,配制的NaOH溶液浓度偏低,故A正确;B.用已经部分变质了的固体试样进行配制,氢氧化钠质量变小,配制的NaOH溶液浓度偏低,故B正确;C.摇匀后发现液面低于容量瓶的刻度线,再滴加蒸馏水至刻度线,所配置溶液体积偏大,配制的NaOH溶液浓度偏低,故C正确;D.转移洗涤液时不小心将液体洒到容量瓶外,重新配制时继续使用该未清洗的容量瓶,溶质质量增大,配制的NaOH溶液浓度偏高,故D错误;故选ABC。
【基础例析】溶液配制的误差分析
例3.某学生配制一定物质的量浓度的氯化钠溶液,其中不会使溶液浓度偏低的是( )
A.没有用蒸馏水洗涤烧杯2~3次,并将洗涤液移入容量瓶中
B.容量瓶刚用蒸馏水洗净,没有烘干
C.定容时,加蒸馏水先使液面略高于刻度线,再吸出少量水使凹液面与刻度线相切
D.定容时仰视刻度线
【答案】B
【解析】 A项:没有进行洗涤操作,导致浓度偏低;
B项:对所配溶液浓度无影响;
C项:吸出一部分溶质,导致浓度偏低;
D项:仰视刻度线导致加水量过多,使浓度偏低。
【跟踪演练】
3.现要配制0.01 ml·L-1的KMnO4溶液,下列操作导致所配溶液浓度偏高的是( )
A.称量时,左盘高,右盘低
B.定容时俯视容量瓶刻度线
C.原容量瓶洗净后没有干燥
D.摇匀后见液面下降,再加水至刻度线
【答案】B
【解析】A项:称量时,左盘高,右盘低,溶质的质量偏小,溶液浓度偏低;
B项:定容时俯视容量瓶刻度线,溶液体积偏小,溶液浓度偏高;
C项:对所配溶液的浓度无影响;
D项:导致所配溶液浓度偏低。
必备知识点3有关物质的量浓度计算的五大类型
类型一:溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算
(1)计算公式:c=eq \f(1 000ρw,M)(c为溶质的物质的量浓度,单位为ml·L-1;ρ为溶液的密度,单位为g·cm-3;w为溶质的质量分数;M为溶质的摩尔质量,单位为g·ml-1)。
当溶液为饱和溶液时,因为w=eq \f(S,S+100),可得c=eq \f(1 000ρS,M(100+S))。
(2)公式的推导(按溶液体积为V L推导)
c=eq \f(n,V)=eq \f(1 000ρ×V×w,M×V)=eq \f(1 000ρw,M)或w=eq \f(m(溶质),m(溶液))=eq \f(V×c×M,V×1 000ρ)=eq \f(cM,1 000ρ)。
类型二:标准状况下,气体溶于水所得溶液的溶质的物质的量浓度的计算
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(溶质的物质的量n=\f(V气体,22.4 L·ml-1),溶液的体积V=\f(m,ρ)=\f(m气体+m水,ρ))) c=eq \f(n,V)
类型三:溶液稀释和同种溶质的溶液混合的计算
(1)溶液稀释
①溶液质量守恒,即m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
③溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
(2)同种溶质不同物质的量浓度的溶液混合
①混合前后溶质的物质的量保持不变,即c1V1+c2V2=c混V混。
②混合前后溶质的质量保持不变,即m1w1+m2w2=m混w混。
类型四:应用电荷守恒式求算未知离子的浓度
溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。
例如:CH3COONa和CH3COOH的混合溶液中存在
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。
类型五:同一溶质、溶质质量分数分别为a%和b%的两溶液混合规律
(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),混合后溶液中溶质的质量分数w=12(a%+b%)。
(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、NaOH等溶液),等体积混合后,溶质质量分数w>12(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,溶质质量分数w<12(a%+b%)。
【知识理解提点】
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、Na2O2eq \(――→,\s\up7(水))NaOH;SO3eq \(――→,\s\up7(水))H2SO4;NO2eq \(――→,\s\up7(水))HNO3。
(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=eq \f(m(气体或固体)+m(溶剂),ρ)×10-3 L。
注意:溶液稀释或混合时,若题中注明“忽略混合后溶液体积变化”,则溶液的总体积一般按相加计算。
【夯基例析·跟踪演练】
【基础例析】溶液的稀释与混合
例4.现有100 mL 1 ml·L-1稀盐酸,欲将其浓度变为2 ml·L-1,可以采取的措施为( )
A.向其中通入标准状况下体积为22.4 L的HCl气体
B.加热蒸发使溶液体积变为50 mL
C.加热蒸发掉50 mL水
D.加入5 ml·L-1盐酸100 mL,再将溶液体积稀释到300 mL
【答案】D
【解析】A项:原稀盐酸中n(HCl)原=1 ml·L-1×0.1 L=0.1 ml。通入标准状况下体积为22.4 L的HCl气体,通入的n(HCl)=eq \f(22.4 L,22.4 L·ml-1)=1 ml,通入气体后溶液中n(HCl)后=1.1 ml,通入HCl气体后溶液体积发生变化,体积未知,无法确定浓度,A错误;
B项:加热蒸发溶液时由于HCl的挥发,溶质质量减小,溶液体积变为原来的一半,稀盐酸浓度比2 ml·L-1小,B错误;
C项:加热蒸发掉水时由于HCl的挥发,且加热后溶液体积未知,无法确定浓度,C错误;
D项:混合后溶液中n(HCl)=0.1 ml+5 ml·L-1×0.1 L=0.6 ml,稀释到溶液体积为300 mL,c(HCl)=eq \f(0.6 ml,0.3 L)=2 ml·L-1,D正确。
【跟踪演练】
4.(2022·四川雅安中学模拟)(1)将3p%的硫酸与等体积的p%的硫酸混合得到q%的稀硫酸,则p、q的关系正确的是________。
①q=2p ②q>2p
③q<2p ④无法确定
(2)若上题中的溶质是乙醇而非硫酸,则p、q的关系是________。
①q=2p ②q>2p
③q<2p ④无法确定
【答案】(1)② (2)③
【解析】当两者等体积混合时,设浓溶液的密度为ρ1,稀溶液的密度为ρ2,体积各为1 L,则混合后
w=eq \f(ρ1×1 L×3p%+ρ2×1 L×p%,(ρ1+ρ2)×1 L)=(eq \f(3ρ1+ρ2,ρ1+ρ2))×p%=(1+eq \f(2,1+\f(ρ2,ρ1)))p%,当ρ1>ρ2时,如H2SO4溶液、HNO3溶液,w>2p%;当ρ1<ρ2时,如氨水、酒精溶液,w <2p%。
【基础例析】气体溶于水溶液浓度的计算
例5、在t ℃时,将a g NH3完全溶于水,得到V mL溶液,假设该溶液的密度为ρ g/mL,溶质质量分数为w,其中含有NHeq \\al(+,4)的物质的量是b ml,下列叙述正确的是( )
A.溶质的质量分数w=eq \f(a,ρV-a)×100%
B.溶质的物质的量浓度c=eq \f(1 000a,35V) ml/L
C.溶液中c(OH-)=eq \f(1 000b,V) ml/L+c(H+)
D.向上述溶液中加入V mL水,所得溶液的溶质质量分数大于0.5w
【答案】C
【解析】A项:溶质的质量分数w=eq \f(a,ρV)×100%,A错误;
B项:在计算时,氨水中的溶质是NH3而不是NH3·H2O,c=eq \f(n(NH3),V)=eq \f(\f(a,17),V×10-3) ml/L=eq \f(1 000a,17V) ml/L,B错误;
C项:氨水中含有的阳离子为H+和NHeq \\al(+,4),含有的阴离子只有OH-,根据电荷守恒可知 C正确;
D项:由于氨水的密度小于水的密度,与水等体积混合所得稀氨水的质量大于原氨水质量的2倍,故其溶质质量分数小于0.5w,D错误。
【跟踪演练】
5.在同温同压下用排气法收集NH3、HCl进行喷泉实验,其中图(a)中的烧瓶收集满了NH3,图(b)中的烧瓶HCl气体没有收集满,下列说法错误的是(不考虑溶质的扩散及静止时液面高度的影响)( )
(a) (b)
A.溶质的物质的量浓度均为eq \f(1,Vm) ml·L-1(Vm表示该温度、压强下的气体摩尔体积)
B.溶质物质的量浓度不相同
C.溶质的质量分数不同
D.图(a)、图(b)中喷泉的颜色分别为蓝色、红色
【答案】B
【解析】A项:由于实验中得到的溶液的体积与溶解了的气体体积相同,设溶解的气体体积为V L,则气体物质的量n(气)=eq \f(V,Vm) ml,气体物质的量浓度=eq \f(n气,V)=eq \f(1,Vm) ml·L-1,A项正确,
B项:溶质物质的量浓度相同,B项错误;
C项:因所得的溶液中溶质摩尔质量不同,故它们的质量分数不相同,C项正确;
D项:石蕊遇碱性溶液呈蓝色,遇酸性溶液呈红色,D项正确。
【高考应用】
高频考点1考查溶解度曲线的应用
1.重结晶原理是利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度不同或在同一溶剂中不同温度时的溶解度不同而使之分离。
2.两种结晶方式
①溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)采取蒸发结晶的方法;若NaCl溶液中含有KNO3,应采取蒸发结晶、趁热过滤的方法。
②溶解度受温度影响较大的物质(或带有结晶水或不稳定)采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法;若KNO3溶液中含有NaCl,应采取加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法。
【高考实例】
例(2015·江苏高考试题)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2MnSO4。
(3)下图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需控制结晶温度范围为____。
【答案】
(3)高于60℃
【解析】
(3)从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,根据图上信息,高于60℃以后MnSO4·H2O的溶解度减小,而MgSO4·6H2O的溶解度增大,因此控制结晶温度范围是高于60℃,这样可以得到纯净的MnSO4·H2O;
【考点演练】
1.(2022·上海高三)已知四种盐的溶解度(S)曲线如下图所示,下列说法不正确的是
A.将NaCl溶液蒸干可得NaCl固体
B.将MgCl2溶液蒸干可得MgCl2固体
C.Mg(ClO3)2中混有少量NaCl杂质,可用重结晶法提纯
D.可用MgCl2和NaClO3制备Mg(ClO3)2
【答案】B
【解析】A项:NaCl的溶解度随温度变化很小,而且NaCl是强酸强碱盐,不水解,所以将溶液蒸干可得NaCl固体,正确;
B项:MgCl2是强碱弱酸盐,盐酸很容易挥发,将MgCl2溶液蒸干只能得到Mg(OH)2 固体;所以B错误;
C项:Mg(ClO3)2的溶解度随温度变化很大,而NaCl的溶解度随温度变化很小,所以Mg(ClO3)2中混有少量NaCl杂质,可用重结晶法提纯,正确;
D项:MgCl2和NaClO3的溶解度随温度变化都没有Mg (ClO3)2大,所以可以在高温下将MgCl2和NaClO3配成饱和溶液,然后迅速降温即可制备Mg (ClO3)2,正确;答案选B。
2.(2022·河北高三)工业上用NaOH溶液进行脱硫并制备高纯PbO的过程为。已知;PbO的溶解度曲线如图所示。
下列说法正确的是
A.PbO在NaOH溶液中的溶解是放热反应
B.碱浸1适宜用高浓度的NaOH溶液
C.降低NaOH溶液的浓度有利于PbO溶解
D.M点溶液中存在
【答案】D
【解析】A项:由图可知,温度升高,PbO在NaOH溶液中的溶解度增大,所以PbO在NaOH溶液中的溶解是吸热反应,A错误;
B项:由图可知,浓度越大,PbO在NaOH溶液中的溶解度越大,碱浸1需要得到固体PbO,则应选择低浓度的NaOH溶液,B错误;
C项:由图可知,浓度越大,PbO在NaOH溶液中的溶解度越大,高浓度的NaOH溶液的浓度有利于PbO溶解,C错误;
D项: M点溶液中,,PbO溶解度为,根据反应可求出=,即存在,D正确;答案选D
高频考点2 在以阿伏加德罗常数(NA)为中心的计算中的应用
1.已知浓度、体积,计算微粒数目。
2.计算盐溶液的微粒数目,要注意阴、阳离子的水解和弱电解质的电离。
3.判断溶液中,各离子溶液的大小。
例【2020年浙江高考】NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.4MnO4-+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O,1ml4MnO4-+5HCHO完全反应转移的电子数为20NA
B.用电解粗铜的方法精炼铜,当电路中通过的电子数为NA时,阳极应有32gCu转化为Cu2+
C.常温下,pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的H+数为10-5NA
D.1 L浓度为0.100 ml⋅L-1的Na2CO3溶液中,阴离子数为0.100NA
【答案】A
【解析】A项:Mn元素的化合价由+7价降至+2价,则4mlMnO4-完全反应转移电子物质的量为4ml×[(+7)-(+2)]=20ml,即转移电子数为20NA,A正确;
B项:电解精炼铜时,阳极为粗铜,阳极发生的电极反应有:比铜活泼的杂质金属失电子发生氧化反应以及Cu失电子的氧化反应:Cu-2e-=Cu2+,当电路中通过的电子数为NA时,即电路中通过1ml电子,Cu失去的电子应小于1ml,阳极反应的Cu的物质的量小于0.5ml,则阳极反应的Cu的质量小于0.5ml×64g/ml=32g,B错误;
C项:溶液的体积未知,不能求出溶液中水电离出的H+数,C错误;
D项:n(Na2CO3)=0.100ml/L×1L=0.100ml,由于CO32-发生水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-、HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,故阴离子物质的量大于0.100ml,阴离子数大于0.100NA,D错误;答案选A。
【考点演练】
1.[2019新课标高考Ⅲ] 设NA为阿伏加德罗常数值。关于常温下pH=2的H3PO4溶液,下列说法正确的是
A.每升溶液中的H+数目为0.02NA
B.c(H+)= c()+2c()+3c()+ c(OH−)
C.加水稀释使电离度增大,溶液pH减小
D.加入NaH2PO4固体,溶液酸性增强
【答案】B
【解析】A项:常温下pH=2,则溶液中氢离子浓度是0.01ml/L,因此每升溶液中H+数目为0.01NA,A错误;
B项:根据电荷守恒可知选项B正确;
C项:加水稀释促进电离,电离度增大,但氢离子浓度减小,pH增大,C错误;
D项:加入NaH2PO4固体,H2PO4-浓度增大,抑制磷酸的电离,溶液的酸性减弱,D错误;答案选B。
2.(2021·湖南高考试题)为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.含有的中子数为
B.溶液中含有的数为
C.与在密闭容器中充分反应后的分子数为
D.和(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为
【答案】D
【解析】A项:的物质的量为=0.9ml,1个含0+(18-8)=10个中子,则含有的中子数为,A错误;
B项:未给溶液体积,无法计算,B错误;
C项:存在2NO+O2=2NO2,2NO2N2O4,因此与在密闭容器中充分反应后的分子数小于,C错误;
D项:甲烷和氯气在光照下发生取代,1ml氯气可取代1mlH,同时产生1mlHCl分子,标准状况下的物质的量为0.5ml,的物质的量为1ml,0.5mlCH4含4mlH,最多可消耗4mlCl2,因此CH4过量,根据1ml氯气可取代1mlH,同时产生1mlHCl分子可知1mlCl2完全反应可得1mHCl,根据C守恒,反应后含C物质的物质的量=甲烷的物质的量=0.5ml,因此和(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为,D正确;选D。
3.(2021·广东高考试题)设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.含有键的数目为
B.的盐酸含有阴离子总数为
C.与混合后的分子数目为
D.与足量反应生成的分子数目为
【答案】A
【解析】A项:1个分子中含有3个键,微粒个数与物质的量成正比,故含有3ml键,键的数目为,A正确;
B项:盐酸为氯化氢的水溶液,氯化氢会全部电离出阴离子Cl-,水会部分电离出阴离子OH-,水的质量及电离程度未知,故无法计算的盐酸含有阴离子总数,B错误;
C项:未提到具体的温度、压强(如标况下),故无法计算与混合后的分子数目,C错误;
D项:为1ml,钠与足量的水反应生成氢气的关系式为:,故1ml Na应对应生成0.5ml H2,分子数目应为0.5,D错误;故选A。
4.(贵州省黔东南州2021年高三3月模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值。关于常温下pH=10的Na2CO3~NaHCO3缓冲溶液,下列说法错误的是( )。
A.每升溶液中的OH-数目为0.0001NA
B.c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
C.当溶液中Na+数目为0.3NA时,n(H2CO3)+n(HCO3-)+n(CO32-)=0.3ml
D.若溶液中混入少量碱,溶液中变小,可保持溶液的pH相对稳定
【答案】C
【解析】A项:pH=10的溶液中,氢氧根浓度为10-4ml/L,故1L溶液中氢氧根的个数为0.0001NA,故A正确;
B项:溶液显电中性,根据溶液的电荷守恒可知c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),故B正确;
C项:在Na2CO3中,钠离子和碳原子的个数之比为2∶1,而在NaHCO3中,钠离子和碳原子的个数之比为1∶1,故此溶液中的当溶液中Na+数目为0.3NA时,n(H2CO3)+n(HCO3-)+n(CO32-)<0.3ml,故C错误;
D项:CO32-的水解平衡常数Kh=,故当加入少量的碱后,溶液中的c(OH-)变大,而Kh不变,故溶液中变小,故D正确。取不同体积的KCl溶液
取相同体积的两种溶液
c(溶质)
相同
相同
ρ(溶液)
相同
不同
n(溶质)
不同
相同
m(溶质)
不同
不同
Na、Na2O、Na2O2eq \(――→,\s\up7(H2O))NaOH
CO2、SO2、SO3eq \(――→,\s\up7(H2O),\s\d5(对应))H2CO3、H2SO3、H2SO4
NH3eq \(――→,\s\up7(H2O))NH3·H2O(但仍按NH3进行计算)
CuSO4·5H2Oeq \(――→,\s\up7(H2O))CuSO4,Na2CO3·10H2Oeq \(――→,\s\up7(H2O))Na2CO3
①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释;
②不能作为反应容器或用来长期贮存溶液;
③不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中,因为容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的;
④不能配制任意体积的溶液,只能配制容量瓶上规定容积的溶液。
引起误差的一些操作
因变量
c/(ml·L-1)
m
V
砝码与药品颠倒(使用游码)
减小
-
偏低
用滤纸称NaOH
减小
-
偏低
向容量瓶注液时少量溅出
减小
-
偏低
未洗涤烧杯和玻璃棒
减小
-
偏低
定容时,水多用滴管吸出
减小
-
偏低
定容摇匀后液面下降再加水
不变
增大
偏低
砝码沾有其他物质或已生锈
增大
-
偏高
未冷却至室温就注入容量瓶定容
-
减小
偏高
溶解前烧杯内有水
-
-
不变
定容后经振荡、摇匀、静置,液面下降
-
-
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