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專題05 物質(zhì)的量在化學(xué)實驗中的應(yīng)用 【知識回放】 一、已知溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量求溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) （1）溶液的質(zhì)量=溶質(zhì)的質(zhì)量+溶劑的質(zhì)量； （2）溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=溶質(zhì)的質(zhì)量/溶液的質(zhì)量100%。 二、配制一定質(zhì)量和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，所需溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量的計算 （1）溶質(zhì)的質(zhì)量=溶液的質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)； （2）溶劑的質(zhì)量=溶液的質(zhì)量－溶質(zhì)的質(zhì)量。 三、有關(guān)溶液稀釋的計算 m（濃）a%=m（?。゜%， 其中m（濃）、a%分別表示濃溶液的質(zhì)量及其溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；m（?。%分別表示稀溶液對應(yīng)的量?！∷?、溶解度與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相互換算 　 飽和溶液中，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=溶解度/（100g+溶解度）100%。 五、配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的溶液時，一般分為以下三個步驟： （1）計算；（2）稱量；（3）溶解。 【新知精講】 一、物質(zhì)的量濃度 二、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制 1.主要儀器 (1)天平:應(yīng)使用分析天平或電子天平,也可以用托盤天平。 (2)容量瓶: (3)其他儀器:量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管等。 2.配制過程 以配制100 mL 1.00 molL-1NaCl溶液為例。 如圖所示: 【科學(xué)探究】 探究一 物質(zhì)的量濃度及有關(guān)計算 問題導(dǎo)引 1.若已知一定體積的溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量,如何求溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度? 提示c= 2.同一溶質(zhì)的不同濃度的兩溶液混合,混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量(或質(zhì)量)與混合前兩溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量(或質(zhì)量)有何關(guān)系? 提示 同一溶質(zhì)的不同濃度的兩溶液相混合,混合后,溶質(zhì)的總物質(zhì)的量(或總質(zhì)量)等于混合前兩溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量(或質(zhì)量)之和,即溶液混合存在的關(guān)系如下: c1V1+c2V2=c(混)V(混) m1w1+m2w2=m(混)w(混) 探究二 一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制 問題導(dǎo)引 如圖是實驗室配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的操作過程: 1.在上圖操作中,向容量瓶中轉(zhuǎn)移溶液時玻璃棒的作用是什么?玻璃棒的下端為什么應(yīng)靠在容量瓶刻度線以下的內(nèi)壁上? 提示 向容量瓶中轉(zhuǎn)移溶液時玻璃棒的作用是引流,以防止溶液外灑而造成損失。如果玻璃棒下端靠在容量瓶刻度線以上的內(nèi)壁上,刻度線以上的內(nèi)壁上附著的液體不能及時流下,定容后造成溶液體積偏大,所以玻璃棒的下端應(yīng)靠在容量瓶刻度線以下的內(nèi)壁上。 2.(1)定容加蒸餾水時不慎超過了刻度線,是否可用膠頭滴管將超過了刻度線的液體吸出? (2)向容量瓶轉(zhuǎn)移溶液時不慎有液滴灑在容量瓶外面,應(yīng)如何處理?能否補加溶質(zhì)? 提示 均不可以。(1)因超過了刻度線的液體不是多加入的蒸餾水,而是含有溶質(zhì)的溶液,用膠頭滴管將其吸出,溶質(zhì)會減少,也無其他方法進行彌補處理,實驗失敗,只能重新配制;(2)因為灑落在容量瓶外的溶質(zhì)的量無法確定,所以無法進行補加溶質(zhì),只能重新配制。 【重點突破】 1.物質(zhì)的量濃度概念的理解 (1)一個基本公式: 進行物質(zhì)的量濃度的有關(guān)計算時,各種情況下最終落腳點是物質(zhì)的量濃度的定義式cB=,要充分利用有關(guān)物質(zhì)的量的各種計算公式,發(fā)揮物質(zhì)的量的橋梁作用。 (2)兩點注意事項: ①以上公式中體積指的是溶液的體積,而不是指溶劑的體積。 ②計算時要進行單位的換算,c的單位是molL-1,n的單位是mol,V的單位是L。 2.物質(zhì)的量濃度計算的“四種類型” (1)物質(zhì)的量濃度的簡單計算:cB=。 (2)溶液稀釋的有關(guān)計算:稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量和質(zhì)量都保持不變。 c(濃)V(濃)=c(稀)V(稀) m(濃)w(濃)=m(稀)w(稀) (3)溶液混合的計算:混合前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量或質(zhì)量不變。 c1V1+c2V2=c(混)V(混) m1w1+m2w2=m(混)w(混) (4)物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系: c=(ρ:gmL-1)或c=(ρ:gL-1) w=(此式中ρ的單位為gmL-1) 3.一定體積的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)溶于水后溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的計算方法 (1)若已知溶液的體積: V(氣體)nc (2)若已知溶液的密度:[假定氣體的摩爾質(zhì)量為M gmol-1,V L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)該氣體溶于1 L水中所得溶液的密度為ρ gcm-3] 計算過程: ①先計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量:n=mol ②再計算溶液的體積:V==110-3 Lcm-3= L ③最后計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度:c=molL-1 4.容量瓶的使用和注意事項 (1)容量瓶的查漏方法:使用容量瓶的第一步操作是檢查是否漏水: ①關(guān)鍵詞:注水→蓋塞→倒立→觀察→正立→旋180→倒立→觀察。 ②準(zhǔn)確描述:向容量瓶中注入一定量水,蓋好瓶塞。用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶倒立,觀察是否漏水。如不漏水,將瓶正立并將塞子旋轉(zhuǎn)180后塞緊,再檢查是否漏水。如不漏水,該容量瓶才能使用。 (2)選擇容量瓶的原則——“大而近”的原則:選擇容量瓶遵循“大而近”原則:所配溶液的體積等于或略小于容量瓶的容積。因為容量瓶的規(guī)格是固定的,配制溶液時要根據(jù)溶液的體積選擇匹配的容量瓶。 (3)容量瓶使用時的注意事項:①不能用容量瓶溶解固體;②不能用容量瓶稀釋濃溶液; ③不能把容量瓶加熱;④不能把容量瓶當(dāng)作反應(yīng)容器;⑤不能用容量瓶長期存放溶液。 5.誤差分析 （1）原理依據(jù)——公式法 誤差分析的關(guān)鍵是抓住原理: cB=,c(NaOH)= 其中M不變,不規(guī)范的操作過程會導(dǎo)致m(NaOH)和V的值發(fā)生變化,從而使所配制溶液的物質(zhì)的量濃度產(chǎn)生誤差。 （2）仰視或俯視刻度線圖解 a仰視刻度線(圖1)。由于操作時是以刻度線為基準(zhǔn)加水,從下向上看,最先看見的是刻度線,刻度線低于液面的實際刻度,故加水量偏多,導(dǎo)致溶液體積偏大,結(jié)果偏低。 b俯視刻度線(圖2)。恰好相反,刻度線高于液面的實際讀數(shù),使得加水量偏小,結(jié)果偏高。 【典題探究】 典例1將190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液。 (1)該溶液中MgCl2的物質(zhì)的量濃為　　　　,溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度為　　　　。 (2)配制1 molL-1的MgCl2溶液500 mL,需該溶液的體積為　　　　。 (3)向(2)中500 mL溶液中再通入一定量的HCl氣體后,溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度為3 molL-1(假設(shè)溶液體積不變),則溶液中H+的物質(zhì)的量濃度為　　　,通入HCl氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為　　　　。 【答案】:(1)2 molL-1　4 molL-1 (2)250 mL (3)1 molL-1　11.2 L n(HCl)=1molL-10.5L=0.5mol,V(HCl)=0.5mol22.4Lmol-1=11.2L。 方法技巧 (1)若遇到組成稍復(fù)雜的物質(zhì)時,要根據(jù)物質(zhì)組成的比例關(guān)系或電荷守恒進行求解。如Al2(SO4)3溶液中,c(S)=1molL-1時,求c(Al3+),此時易誤得c(Al3+)=molL-1,正確解法:,所以c(Al3+)=molL-1。 (2)應(yīng)用稀釋規(guī)律:c(濃)V(濃)=c(稀)V(稀)時,溶液的體積V不必?fù)Q算為L,只要V(濃)和V(稀)單位相同即可。 (3)在列電荷守恒規(guī)律的關(guān)系式時,勿漏離子所帶的電荷。 變式訓(xùn)練1-1 0.5 L AlCl3溶液中含Cl-為9.031022個,則溶液中AlCl3的物質(zhì)的量濃度為(　　) A.0.1 molL-1 B.1 molL-1 C.3 molL-1 D.1.5 molL-1 【答案】:A c==0.1molL-1。 變式訓(xùn)練1-2 1 molL-1 NaCl溶液表示(　　) A.1 mol NaCl溶于1 L水中 B.58.5 g NaCl溶于941.5 g水中 C.溶液中含1 mol NaCl D.1 L溶液里含NaCl 58.5 g 【答案】:D 【解析】:公式cB=中V指溶液的體積,非溶劑的體積,若水是1L,則溶液的體積不是1L,A錯誤;僅知道溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度,溶液的體積不確定,無法計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量,C錯誤;n=cV=1molL-11L=1mol,m=nM=1mol58.5gmol-1=58.5g,D正確;B項,溶液的體積不確定,故無法計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度,錯誤。 變式訓(xùn)練1-3.0.1 L某溶液中含有0.1 mol KCl和0.1 mol CaCl2,此溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度是(　　) A.3 molL-1 B.0.2 molL-1 C.0.3 molL-1 D.0.1 molL-1 【答案】:A 【解析】:溶液中Cl-的總物質(zhì)的量為0.1mol+0.1mol2=0.3mol,故其物質(zhì)的量濃度為=3molL-1。 典例2 實驗室需配制250 mL 0.1 molL-1的Na2CO3溶液,填空并回答下列問題: （1）)配制250 mL 0.1 molL-1的Na2CO3溶液 實際應(yīng)稱Na2CO3質(zhì)量/g 應(yīng)選用容量瓶的規(guī)格/mL （2）配制時,其正確的操作順序是　　　　(用字母表示,每個字母只能用一次)。 A.用30 mL水洗滌燒杯2~3次,洗滌液均注入容量瓶,并輕輕搖勻 B.將準(zhǔn)確稱量的Na2CO3固體倒入燒杯中,再加適量水溶解 C.將已冷卻的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中 D.將容量瓶蓋緊,振蕩,搖勻 E.改用膠頭滴管加水,使溶液凹液面恰好與刻度線相切 F.繼續(xù)往容量瓶內(nèi)小心加水,直到液面接近刻度線1~2 cm處 （3）操作A中,將洗滌液都移入容量瓶,其目的是 　,溶液注入容量瓶前需恢復(fù)到室溫,這是因為________________________ （4）若出現(xiàn)如下情況,對所配溶液濃度將有何影響?(填“偏高”“偏低”或“無影響”) 若容量瓶中有少量蒸餾水　 ; 若定容時俯視刻度線　 。 【答案】:(1)2.7　250　 (2)B、C、A、F、E、D　 (3)保證溶質(zhì)全部轉(zhuǎn)入容量瓶　容量瓶盛放熱溶液時,體積不準(zhǔn)　 (4)無影響　偏高 (3)洗滌燒杯和玻璃棒的目的是保證溶質(zhì)全部轉(zhuǎn)入容量瓶。容量瓶盛放熱溶液時,體積不準(zhǔn),故溶液注入容量瓶前需恢復(fù)到室溫。 (4)若容量瓶中有少量蒸餾水,因定容時也需要加水,故對所配溶液無影響;若定容時俯視刻度線,則會使凹液面的最低點下移,所加水偏少,濃度偏高。 方法技巧 配制溶液時大致分為6步,各步操作及所用儀器如下: 變式訓(xùn)練2-1甲、乙兩人分別用不同的方法配制100 mL 3.6 molL-1的稀硫酸。 (1)甲:量取20 mL 18 molL-1濃硫酸,小心地倒入盛有少量水的燒杯中,攪拌均勻,待冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移到100 mL 容量瓶中,用少量的水將燒杯等儀器洗滌2~3次,每次洗滌液也轉(zhuǎn)移到容量瓶中,然后小心地向容量瓶加入水至刻度線定容,塞好瓶塞,反復(fù)上下顛倒搖勻。 ①實驗所用的玻璃儀器除燒杯和容量瓶外,還有　　　　　　　; ②將溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中的正確操作是　　　; ③定容的正確操作是　。 (2)乙:用100 mL量筒量取20 mL濃硫酸,并向其中小心地加入少量水,攪拌均勻,待冷卻至室溫后,再加入水至100 mL刻度線,再攪拌均勻。你認(rèn)為此法是否正確?若不正確,指出其中錯誤之處。 【答案】:(1)①量筒、玻璃棒、膠頭滴管?、趯⒉ＡО舨迦肴萘科靠潭染€以下,使溶液沿玻璃棒慢慢地倒入容量瓶中?、奂铀岭x刻度線1~2 cm時,改用膠頭滴管滴加水至凹液面與刻度線相切 (2)不正確。不能用量筒配制溶液;不能將水加入到濃硫酸中。 變式訓(xùn)練2-2 精確配制250mL一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液,下列實驗操作正確的是(　　) A.選擇儀器時,使用500mL容量瓶 B.將稱量好的氫氧化鈉固體放入容量瓶中,加入少量水溶解 C.在燒杯中溶解氫氧化鈉后,立即將所得溶液注入容量瓶中 D.將燒杯中的氫氧化鈉溶液冷卻后注入未經(jīng)干燥的潔凈容量瓶中 【答案】:D 【解析】:A項,應(yīng)選用250mL容量瓶;B項,容量瓶不能用作溶解的儀器,應(yīng)在燒杯中溶解;C項,應(yīng)將溶解NaOH后的溶液恢復(fù)到室溫后再向容量瓶中轉(zhuǎn)移;D項容量瓶未干燥對所配溶液濃度無影響,正確。 變式訓(xùn)練2-3.實驗中需0.1 molL-1的Na2CO3溶液950 mL,用容量瓶配制時應(yīng)稱取Na2CO3粉末的質(zhì)量為(　　) A.10.6 g B.10.1 g C.10.07 g D.12.0 g 【答案】:A 變式訓(xùn)練2-4.某學(xué)生用12 molL-1的濃鹽酸配制0.10 molL-1的稀鹽酸500 mL?；卮鹣铝袉栴}: (1)量取濃鹽酸的體積為　　　　 mL,應(yīng)選用的量筒規(guī)格為　　　　。 (2)配制時應(yīng)選用的容量瓶規(guī)格為　　　　。 (3)配制時(除容量瓶外)還需選用的儀器主要有量筒、　　　　、　　　　、　　　　和試劑瓶。 【答案】:(1)4.2　10 mL　 (2)500 mL　 (3)燒杯　玻璃棒　膠頭滴管 【解析】:設(shè)量取濃鹽酸的體積為V,根據(jù)稀釋前后HCl的物質(zhì)的量守恒建立關(guān)系式:12molL-1V=0.10molL-1500mL,V≈4.2mL;所以應(yīng)選取10mL量筒;結(jié)合配制步驟選取儀器。