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133物质的量浓度
第3课时 物质的量浓度
[目标导航] 1.理解物质的量浓度的含义并掌握简单计算,了解化学中引入物质的量浓度的含义。
2.初步掌握配制一定物质的量浓度溶液的步骤。
3.掌握重要计量仪器容量瓶的使用方法。
一、物质的量浓度
二、一定物质的量浓度溶液的配制
以配制100mL1.00mol·L-1NaCl溶液为例。
1.主要仪器
(1)托盘天平、药匙、烧杯、量筒、、、。
(2)容量瓶
2.实验步骤
[议一议]
1.将1molNaCl加到1L水中,得到的NaCl溶液的浓度是1mol·L-1吗?
答案 不是。
1L水是溶剂的体积而不是溶液体积,应该先根据溶液密度求出溶液的体积,才能得出结论。
2.从1L1mol·L-1的NaCl溶液中取出10mL,取出的溶液中NaCl的物质的量浓度是多少?
NaCl的物质的量是多少?
1mol·L-1表示的含义是什么?
答案 从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,其浓度不变,但所含溶质的量因体积不同而不同。
故取出的溶液中NaCl的物质的量浓度是1mol·L-1,NaCl的物质的量为0.01mol,1mol·L-1表示1L该溶液中含有溶质的物质的量为1mol。
3.将5mol·L-1盐酸10mL稀释到200mL,再取出5mL,这5mL溶液的物质的量浓度是( )
A.0.05mol·L-1B.0.25mol·L-1
C.0.1mol·L-1D.0.5mol·L-1
4.下列溶液中氯离子浓度与50mL1mol·L-1AlCl3溶液中Cl-浓度相等的是( )
A.150mL1mol·L-1的NaCl溶液
B.75mL2mol·L-1的NH4Cl溶液
C.150mL3mol·L-1的KCl溶液
D.75mL2mol·L-1的FeCl3溶液
5.用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液,该容量瓶必须是( )
A.干燥的
B.瓶塞不漏水
C.用与所配溶液同浓度的溶液润洗过的
D.以上三项都符合的
6.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( )
一、物质的量浓度的计算
1.已知一定体积的溶液中溶质的量,计算物质的量浓度(c)
(1)已知溶质的质量
(2)已知溶液中某种粒子的数目
2.标准状况下,气体溶液的物质的量浓度(c)的计算
(1)若已知溶液的体积
(2)若已知溶液的密度
标准状况下,VL气体(摩尔质量为Mg·mol-1)溶于V(H2O)L中,所得溶液密度为ρ(g·moL-1),则:
①气体的物质的量:
n=
②溶液体积:
V(溶液)=
×10-3L·mol-1
③再根据c=
知,
c=
3.物质的量浓度与溶质的质量分数的换算
(1)换算公式:
cB=
mol·L-1。
M:
溶质B的摩尔质量 ρ:
溶液密度(g·mL-1)
w:
溶质的质量分数
(2)推导方法
设溶液体积为1L,则
①溶质的质量:
m=1L×1000mL·L-1×ρ(溶液的密度,g·mL-1)×w(溶质的质量分数)=1000ρw(g)。
②溶质的物质的量:
n=
=
(mol)。
③溶质的物质的量浓度:
c=
=
=
(mol·L-1)。
4.溶液稀释与混合的计算
(1)浓溶液稀释
溶质的物质的量不变:
c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀);
溶质的质量不变:
m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀);
溶液的质量守恒:
m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
(2)相同溶质的两溶液混合
溶质的物质的量不变:
c1V1+c2V2=c(混)·V(混)
溶质的质量不变:
m1w1+m2w2=m(混)·w(混)
注:
混合后溶液的体积:
①若题目中指出不考虑溶液体积的改变,可认为是原两溶液的体积之和;②若题目中给出混合后溶液的密度,应根据V(混)=
=
来计算。
5.已知溶液中某种离子的物质的量浓度,求其他离子的物质的量的浓度
解答该类题目通常依据定组成规律和电荷守恒规律。
(1)定组成规律
电解质溶液中,阴、阳离子的物质的量浓度之比=化学组成中的离子个数之比。
例如,Na2SO4溶液中:
c(SO
)=1mol·L-1,则c(Na+)=2mol·L-1,c(Na2SO4)=1mol·L-1。
(2)电荷守恒规律
电解质溶液中阳离子所带的正电荷总数=阴离子所带的负电荷总数,溶液呈电中性。
例如,在KCl、Al2(SO4)3混合溶液中:
c(K+)×1+c(Al3+)×3=c(Cl-)×1+c(SO
)×2
例1
(1)用14.2g无水硫酸钠配制成500mL溶液,其物质的量浓度为________mol·L-1。
(2)若从中取出50mL溶液,其物质的量浓度为________mol·L-1;溶质的质量为________g。
(3)若将这50mL溶液用水稀释到100mL,所得溶液中Na+的物质的量浓度为________mol·L-1,SO
的物质的量浓度为________mol·L-1。
解题反思
(1)注意整体与部分的关系,如:
0.2mol·L-1的Na2SO4溶液中―→
(2)从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,物质的量浓度、溶质的质量分数、离子浓度均不发生变化。
(3)带有结晶水的物质作为溶质时,其“物质的量”的计算,用带有结晶水的物质的质量除以带有结晶水的物质的摩尔质量即可,例如,ag硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)溶于水后形成的溶液,溶质是CuSO4,而不是CuSO4·5H2O,其物质的量为n(CuSO4)=
=
mol。
(4)某些物质溶于水后与水发生反应生成了另一种物质,此时溶质为反应后的生成物,如CaO、Na2O溶于水后分别形成Ca(OH)2和NaOH的溶液。
(5)特殊物质:
如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时是以NH3分子作为溶质。
二、容量瓶的使用及一定体积一定物质的量浓度溶液的配制
1.容量瓶使用时要注意“一查五忌一原则”
(1)第一步操作——查漏
关键词:
注水→盖塞→倒立→观察→正立→旋180°→倒立→观察。
具体操作:
往瓶内加入一定量水,塞好瓶塞。
用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立过来,观察瓶塞周围是否有水漏出。
如果不漏水,将瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧,仍把瓶倒立过来,再检查是否漏水。
(2)使用容量瓶注意“五忌”
一忌用容量瓶溶解固体;二忌用容量瓶稀释浓溶液;三忌把容量瓶加热;四忌把容量瓶当作反应容器;五忌用容量瓶长期存放溶液。
(3)选择容量瓶的原则
选择容量瓶遵循“大而近”原则:
所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。
因为容量瓶的规格是固定的,配制溶液时要根据溶液的体积选择匹配的容量瓶。
如配制480mL1mol·L-1NaOH溶液时需选择500mL容量瓶,称量NaOH固体20.0g。
2.一定体积一定物质的量浓度溶液的配制
(1)一定物质的量浓度溶液的配制步骤
配制溶液“十字”表达:
算(计算)→量(称量或量取)→溶(溶解)→冷(冷却)→移(移液)→洗(洗涤)→振(振荡)→定(定容)→摇(摇匀)→贴(转入试剂瓶,贴标签)。
(2)配制过程中的重要操作
①复温
溶液注入容量瓶前需恢复到常温,因为溶质在烧杯内稀释或溶解时会吸热或放热,而容量瓶必须在常温下使用。
②移液
向容量瓶中注入液体时,应沿玻璃棒注入,且玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下的内壁上,以防注入操作时液体流出,造成溶质损失。
③洗液
用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次,将洗涤液都注入容量瓶中。
④定容
将蒸馏水注入容量瓶,至液面离容量瓶刻度线下2~3cm时,改用胶头滴管加蒸馏水至凹液面与刻度线相切。
⑤读数
读数时,要平视刻度线,使刻度线与瓶内凹液面的最低处相切。
例2
(1)用18mol·L-1硫酸溶液配制100mL1mol·L-1硫酸溶液,若实验仪器有:
A.100mL量筒B.托盘天平
C.玻璃棒D.50mL容量瓶
E.10mL量筒F.胶头滴管
G.50mL烧杯H.100mL容量瓶
实验时应选用仪器的先后顺序是(填入编号)________。
(2)在容量瓶的使用方法中,下列操作不正确的是________(填字母)。
A.使用容量瓶前检查它是否漏水
B.容量瓶用蒸馏水洗净后,再用待配溶液润洗
C.配制溶液时,如果试样是固体,把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水至接近刻度线1~2cm处,用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线
D.配制溶液时,如果试样是液体,用量筒量取试样后直接倒入容量瓶中,缓慢加入蒸馏水至接近刻度线1~2cm处,用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线
E.盖好瓶塞,一只手拿住瓶颈,用食指顶住瓶塞,用另一只手的手指托住瓶底,把容量瓶倒转和摇动多次
解题反思
(1)转移溶液时,若有液体损失,要重新配制。
(2)定容加蒸馏水,一旦超过刻度线,要重新配制。
(3)定容反复摇匀、静置后,液面低于刻度线,是由于部分溶液附着在容量瓶刻度线以上内壁及塞上,不能再加蒸馏水,否则浓度偏低。
(4)使用前要检查容量瓶是否漏水。
变式训练2 实验室需配制250mL0.1mol·L-1的Na2CO3溶液,填空并回答下列问题:
(1)配制250mL0.1mol·L-1的Na2CO3溶液:
实际应称Na2CO3质量/g
应选用容量瓶的规格/mL
(2)配制时,其正确的操作顺序是(用字母表示,每个字母只能用一次)________。
A.用30mL水洗涤烧杯2~3次,洗涤液均注入容量瓶,振荡
B.将准确称量的Na2CO3固体倒入烧杯中,再加适量水溶解
C.将已冷却的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中
D.将容量瓶盖紧,振荡,摇匀
E.改用胶头滴管加水,使溶液凹液面恰好与刻度线相切
F.继续往容量瓶内小心加水,直到液面接近刻度线1~2cm处
(3)操作A中,将洗涤液都移入容量瓶,其目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
溶液注入容量瓶前需恢复到室温,这是因为
________________________________________________________________________。
(4)若出现如下情况,对所配溶液浓度将有何影响?
(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
若容量瓶中有少量蒸馏水
________________________________________________________________________;
若定容时俯视刻度线
________________________________________________________________________。
(5)若实验过程中出现如下情况如何处理?
加蒸馏水时不慎超过了刻度
________________________________________________________________________;
向容量瓶中转移溶液时不慎有液滴掉在容量瓶外面
________________________________________________________________________。
解题反思 配制物质的量浓度溶液时,注意选择容量瓶的规格。
如配制480mL溶液,则选择500mL容量瓶。
三、配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
1.原理依据
根据cB=
=
判断。
其他不变时:
(1)凡是使m或nB增大的因素,使cB偏大;
(2)凡是使m或nB减小的因素,使cB偏小;
(3)凡是使V增大的因素,使cB偏小;
(4)凡是使V减小的因素,使cB偏大。
2.误差分析
以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例。
c(NaOH)=
=
其中M(NaOH)不变,不规范的操作过程会导致m(NaOH)和V的值发生变化,从而使所配制溶液的物质的量浓度产生误差。
具体情况如下:
能引起误差的一些操作
因变量
c/mol·L-1
m
V
砝码与物品颠倒(使用游码)
减小
—
偏 低
称量时间过长
减小
—
用滤纸称NaOH
减小
—
向容量瓶注液时少量溅出
减小
—
未洗涤烧杯和玻璃棒
减小
—
定容时,水多用滴管吸出
减小
—
定容摇匀后液面下降再加水
—
增大
定容时仰视刻度线
—
增大
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
定容时俯视刻度线
—
减小
称量前小烧杯内有水
—
—
不 变
定容后经振荡、摇匀,静置液面下降
—
—
方法点拔 定容时仰视或俯视刻度线产生的误差图解
(1)仰视刻度线(图1)。
由于操作时是以刻度线为基准加水,从下向上看,最先看见的是刻度线,刻度线低于液面的实际刻度,故加水量偏多,导致溶液体积偏大,浓度偏小。
(2)俯视刻度线(图2)。
与仰视刻度线恰好相反,刻度线高于液面的实际读数,使得加水量偏少,浓度偏大。
例3
在配制一定物质的量浓度溶液的实验中,下列操作对所配溶液浓度无影响的是________(填字母,下同);会使所配溶液的浓度偏大的是________;会使所配溶液的浓度偏小的是________。
A在烧杯中溶解溶质,搅拌时不慎溅出少量溶液
B.未将洗涤烧杯内壁的溶液转移入容量瓶
C.容量瓶中所配的溶液液面未到刻度线便停止加水
D.将配得的溶液从容量瓶转移到干燥、洁净的试剂瓶中时,有少量溅出
E.将烧杯中溶液转移到容量瓶之前,容量瓶中有少量蒸馏水
F.容量瓶中液面将达到刻度线时,俯视刻度线和液面
变式训练3 下列配制的溶液浓度偏高的是( )
A.配制盐酸用量筒量取盐酸时俯视刻度线
B.配制盐酸定容时,仰视容量瓶刻度线
C.称量4.0gNaOH配制0.1mol·L-1NaOH溶液1000mL时,砝码错放在左盘
D.NaOH溶解后未经冷却即注入容量瓶至刻度线
1.1mol·L-1硫酸溶液的含义是( )
A.1L水中含有1mol硫酸
B.1L溶液中含1molH+
C.将98g硫酸溶于1L水所配成的溶液
D.从1L溶液中取出500mL后,剩余溶液的浓度仍为1mol·L-1
2.在0.5L某浓度的NaCl溶液中含有0.5molNa+,下列对该溶液的说法中不正确的是( )
A.该溶液的物质的量浓度为1mol·L-1
B.该溶液中含有58.5gNaCl
C.配制100mL该溶液需用5.85gNaCl
D.量取100mL该溶液倒入烧杯中,烧杯中Na+的物质的量为0.1mol
3.实验室中需要配制2mol·L-1的NaOH溶液950mL,配制时应选用的容量瓶的规格和称取的NaOH的质量分别是( )
A.950mL,96.0gB.500mL,80.0g
C.1000mL,80.0gD.1000mL,76.0g
4.精确配制250mL一定物质的量浓度的NaOH溶液,下列实验操作正确的是( )
A.选择仪器时,使用500mL容量瓶
B.将称量好的氢氧化钠固体放入容量瓶中,加入少量水溶解
C.在烧杯中溶解氢氧化钠固体后,立即将所得溶液注入容量瓶中
D.将烧杯中的氢氧化钠溶液注入未经干燥的洁净容量瓶中
5.用容量瓶配制一定物质的量浓度的NaCl溶液的实验中,会使所配溶液浓度偏高的是( )
A.定容时加水加多了,用滴管吸出溶液至刻度线
B.定容时仰视刻度线
C.没有洗涤溶解NaCl固体的烧杯和玻璃棒
D.称量NaCl固体时砝码上有杂质
6.实验室用氢氧化钠固体配制1.00mol·L-1的NaOH溶液500mL,回答下列问题。
(1)关于容量瓶的使用,下列操作正确的是________。
a.使用前要检验容量瓶是否漏液
b.用蒸馏水洗涤后必须要将容量瓶烘干
c.为了便于操作,浓溶液稀释或固体溶解可直接在容量瓶中进行
d.为了使所配溶液浓度均匀,定容结束后,要摇匀
e.用500mL的容量瓶可以直接配制480mL溶液
f.当用容量瓶配制完溶液后,可用容量瓶存放配制的试剂
(2)请补充完整实验的简要步骤:
①计算;②称量NaOH固体________g;③溶解;④冷却并移液;⑤洗涤并转移;⑥________;⑦摇匀。
(3)本实验用到的基本仪器已有烧杯、天平(带砝码)、镊子、量筒、玻璃棒,还缺少的仪器是________、________。
(4)上述实验操作②③都要用到小烧杯,其作用分别是______________和______________。
(5)如图是该同学转移溶液的示意图,图中有两处错误,请写出:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
(6)在配制过程中,其他操作都是正确的,下列操作会引起浓度偏高的是________(填字母)。
A.转移溶液时不慎有少量液体洒到容量瓶外面
B.定容时俯视刻度线
C.未冷却到室温就将溶液转移到容量瓶并定容
D.定容后塞上瓶塞反复摇匀,静置后,发现液面低于刻度线,再加水至刻度线
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