1、第3课时 物质的量浓度 课前自主学习 学习任务一 物质的量浓度 任务驱动:在生产和科学研究中,很多时候都会用到“物质的量浓度”这一概念,什么是物质的量浓度呢?【想一想】将1 mol NaOH加入1 L水中配成的溶液是1 molL-1吗?提示:不是,根据c=知,V是溶液的体积而不是溶剂的体积。nV学习任务二 配制一定物质的量浓度的溶液 任务驱动:实验室购进的硫酸为浓硫酸,化学实验中需用0.5 molL-1H2SO4溶液,需要怎么配制呢?1.容量瓶的结构和用途 2.一定物质的量浓度溶液的配制过程(以配制100 mL 1.00 molL-1 NaCl溶液为例)【想一想】(1)若实验时需480 mL
2、Na2CO3溶液,需选用什么容量瓶?提示:500 mL容量瓶。(2)物质溶解或稀释能否在容量瓶中操作?提示:不能。物质溶解和稀释在烧杯中进行,待冷却至室温后转移至容量瓶中。(3)用浓硫酸配制与用固体NaOH配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器有何不同?提示:两种方法的不同之处在于称量药品时仪器不同,一种用量筒量取液体的体积,一种用托盘天平称量固体的质量。用浓溶液配制时,不用托盘天平和药匙。课堂合作探究 探究任务一物质的量浓度的计算【生活情境】葡萄糖注射液,经静脉注射,葡萄糖直接进入血液循环。葡萄糖在体内完全氧化生成CO2和水,经肺和肾排出体外,同时产生能量。溶质的质量分数为10%,如果转化为物质
3、的量浓度,应如何计算?【问题探究】1.物质的量浓度的简单计算。(1)已知V L溶液中溶质的摩尔质量为M,质量为m,则溶质的物质的量浓度为_。提示:(2)若已知V L溶液中溶质的某粒子数为N,则溶质的物质的量浓度为_。提示:(3)已知在AlCl3溶液中Al3+的物质的量浓度为1 molL-1,则Cl-的物质的量浓度 是多少?提示:在溶液中,阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中离子个数之比,据此可 根据已知一种离子的浓度求算其他离子浓度,所以c(Cl-)=3c(Al3+)=3 molL-1。(4)将3 molL-1的NaCl溶液稀释到原来的3倍,稀释后的溶液的浓度是多少?提示:1 molL-1。2
4、.98 g H2SO4溶于1 L水配成溶液即得到H2SO4的浓度是1 molL-1吗?提示:单位体积溶液强调的是溶液的体积,不是溶剂的体积。将98 g H2 SO4(即 1 mol)溶于1 L水后,得到的溶液体积不再为1 L,故H2SO4的物质的量浓度不是 1 molL-1。3.溶质的质量分数与物质的量浓度之间的换算。(1)同一溶液中,试证明c=molL-1(单位:gmL-1)。提示:设溶液的体积为1 L,溶液的密度为 gmL-1,溶质的质量分数为w。推导 过程如下:计算溶质的质量:m=1 L1 000 mLL-1溶液的密度(gmL-1)溶质的质 量分数=1000 w(g)。计算溶质的物质的量
5、:n=。计算溶质的物质的量浓度:c=molL-1。1 000 wMm1 000 w molMM1 000 w moln1 000 wMV1 LM(2)若 单位为gL-1,则物质的量浓度与溶质的质量分数之间的换算公式又如 何表示?提示:设溶液的体积为1 L,溶液的密度为 gL-1,溶质的质量分数为w。推导 过程如下:计算溶质的质量:m=1 L溶液的密度(gL-1)溶质的质量分数=w(g)。计算溶质的物质的量:n=mol。计算溶质的物质的量浓度:c=molL-1。mwMMw molnwMV1 LM【探究总结】1.物质的量浓度概念的理解(1)一个基本公式。进行物质的量浓度的有关计算时,各种情况下最终
6、落脚点是物质的量浓度的定义 式cB=,要充分利用有关物质的量的各种计算公式,发挥物质的量的桥梁作 用。(2)两点注意事项。以上公式中体积指的是溶液的体积,而不是指溶剂的体积。计算时要进行单位的换算,c的单位是molL-1,n的单位是mol,V的单位是L。BnV2.物质的量浓度计算的“四种类型”(1)物质的量浓度的简单计算及所用公式。c=n=V(溶液)=m(溶液)=m(溶质)+m(溶剂)(2)溶液稀释的有关计算:稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。c(浓)V(浓)=c(稀)V(稀)m(浓)w(浓)=m(稀)w(稀)nV()溶液AmNmV()NMV气体m()()溶液溶液(3)溶液混合的计算:混
7、合前后溶质的物质的量或质量不变。c1V1+c2V2=c(混)V(混)m1w1+m2w2=m(混)w(混)(4)物质的量浓度和溶质质量分数之间的关系。c=(:gmL-1)或c=(:gL-1)w=(此式中 的单位为gmL-1)1 000 wMwMcM1 000【拓展提升】物质的量浓度、质量分数、溶解度之间的换算【典例】如图是某校化学实验室中硫酸试剂标签上的部分内容。据此下列说法错误的是()硫酸 化学纯(CP)(500 mL)品名:硫酸 化学式:H2SO4 相对分子质量:98 密度:1.84 gmL-1 质量分数:98%A.该硫酸的物质的量浓度为9.2 molL-1 B.100 mL该硫酸的质量是1
8、84 g C.硫酸的摩尔质量与磷酸(H3PO4)的摩尔质量相同 D.取该硫酸62.5 mL稀释至250 mL,得到稀硫酸的浓度为4.6 molL-1【解题探究】解答本题需注意以下两点:(1)将溶质质量分数转化为物质的量浓度的计算公式的正确运用。(2)将浓溶液加水稀释,稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。【探究特训】1.无机药品及有机药物的生产等领域中,溶液的稀释都有广泛的应用。将5 mol L-1的Mg(NO3)2溶液a mL稀释至b mL,稀释后溶液中 的物质的量浓度为 ()【解析】选B。原溶液中硝酸根离子的物质的量浓度为c()=5 molL-12 =10 molL-1,稀释过程中硝酸根
9、离子的物质的量不变,设稀释后溶液中硝酸根 离子浓度为c,则:10 molL-1a10-3L=b10-3Lc,解得c=molL-1。11115a10aA.mol L B.mol LbbbaC.mol L D.mol L5a b3NO3NO10ab2.(2020宿州高一检测)下列溶液中,Cl-的物质的量浓度与50 mL 1 molL-1 AlCl3溶液中Cl-的物质的量浓度相等的是()A.75 mL 2 molL-1 KCl溶液 B.50 mL 1.5 molL-1 MgCl2溶液 C.150 mL 1 molL-1 NaCl溶液 D.25 mL 2 molL-1 AlCl3溶液【补偿训练】1.若
10、现有1 L 1 molL-1的稀盐酸,欲使其浓度增大1倍,采取的措施最合理的是()A.通入标准状况下HCl气体22.4 L B.将溶液加热浓缩至0.5 L C.往原溶液中加入5 molL-1盐酸0.6 L,再稀释至2 L D.往原溶液中加入1 L 3 molL-1盐酸混合均匀 2.下列所得溶液的物质的量浓度等于0.1 molL-1的是()A.将0.1 mol氨充分溶解在1 L水中 B.将10 g质量分数为98%的硫酸与990 g水混合 C.将8 g三氧化硫溶于水并配成1 L溶液 D.将0.1 mol氧化钠溶于水并配成1 L溶液【解析】选C。A项溶液的体积不等于1 L;B项无法确定溶液的体积;D
11、项0.1 mol Na2O溶于水,其溶质NaOH为0.2 mol。3.将24.4 g NaOH固体溶于水配成100 mL溶液,其密度为1.219 gmL-1。(1)该溶液中NaOH的物质的量浓度为_。(2)该溶液中NaOH的质量分数为_。(3)从该溶液中取出10 mL,其中NaOH的物质的量浓度为_,NaOH的质量分数为_,溶液的密度为_,含NaOH的质量为_,含NaOH的物质的量为_。(4)将取出的10 mL溶液加水稀释到100 mL,稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为_。探究任务二配制一定物质的量浓度的溶液【实验情境】实验室需要用浓硫酸配制250 mL 2 molL-1稀硫酸,用氢氧化钠
12、固体配制 450 mL 1 molL-1氢氧化钠溶液。【问题探究】1.容量瓶有25、50、100、250、500、1 000 mL等数种规格,配制450 mL 0.5 molL-1 NaOH溶液,应选择哪种规格的容量瓶?所需NaOH的质量是多少?提示:500 mL;10.0 g。2.向容量瓶中转移液体时应注意哪些问题?定容时应注意哪些?提示:转移液体时,(1)应用玻璃棒引流,且玻璃棒前端应靠在刻度线下方;(2)烧杯、玻璃棒应洗涤23次,洗涤液一并转移至容量瓶中。定容时,(1)胶头滴管须悬空滴入;(2)视线平视,凹液面最低点与刻度线相切时停止滴加。3.配制一定物质的量浓度溶液时,为什么一定要洗涤
13、烧杯和玻璃棒?提示:因为移液后的烧杯内壁和玻璃棒上沾有少量的溶质,必须用蒸馏水洗涤,使溶质全部转入容量瓶中,否则会造成实验误差。4.定容时俯视或仰视刻度线,会影响配制的结果吗?提示:会。俯视浓度偏高;仰视浓度偏低。5.定容时,若不慎加水超过了刻度线,应如何处理?提示:重新配制。【探究总结】1.一定物质的量浓度溶液配制过程中的误差分析 误差分析的关键是抓住原理:cB=其中MB不变,不规范的操作过程会导致mB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。BBBnmVMV，(1)称量误差分析。能引起误差的一些操作因变量c/molL-1mV天平的砝码沾有其他物质或已生锈增大不变偏大药品、
14、砝码左右位置颠倒,且使用了游码减小不变偏小称量易潮解的物质(如NaOH)时间过长减小不变偏小用滤纸称易潮解的物质(如NaOH)减小不变偏小(2)读数误差分析。能引起误差的一些操作因变量c/molL-1mV用量筒量取液体时,仰视读数增大不变偏大用量筒量取液体时,俯视读数减小不变偏小定容时,俯视刻度线不变减小偏大定容时,仰视刻度线不变增大偏小2.容量瓶的选择与溶质质量的计算 如“需要480 mL上述溶液”,因无480 mL容量瓶,应选择500 mL容量瓶,所需溶质的物质的量应按配制500 mL溶液计算。3.容量瓶的使用和注意事项(1)容量瓶的查漏方法:使用容量瓶的第一步操作是检查是否漏水:注水盖塞
15、倒立观察正立旋180倒立观察。(2)选择容量瓶的原则“大而近”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。(3)容量瓶使用时的注意事项:不能用容量瓶溶解固体;不能用容量瓶稀释浓溶液;容量瓶不能加热;不能把容量瓶当作反应容器;不能用容量瓶长期存放溶液;不能将瓶塞互换。【拓展提升】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,刻度线低于液面,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,
16、故加水量偏少,导致溶液体积偏小,浓度偏大。【探究特训】1.(2020天津南开区高一检测)实验室要配制2 molL-1稀硫酸 250 mL。(1)需要量取质量分数为98%密度为1.84 gmL-1的浓硫酸_mL。(2)配制过程中需要下列仪器中的_(填选项的标号)。A.托盘天平 B.烧杯 C.量筒 D.烧瓶 E.玻璃棒F.胶头滴管 G.试管 H.250 mL容量瓶(3)下列实验操作中,按先后顺序排列为_。A.将稀释、冷却后的硫酸沿玻璃棒注入250 mL容量瓶中 B.将洗涤液也注入容量瓶中,轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀 C.将量取的浓硫酸沿玻璃棒缓慢注入烧杯中,搅拌并冷却至室温 D.向烧杯中加入约
17、100 mL蒸馏水 E.用适量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒23次 F.向容量瓶中加蒸馏水到液面接近刻度12 cm处 G.盖上瓶塞,并反复倒转摇匀 H.用胶头滴管加蒸馏水到瓶颈刻度处 【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)由浓溶液配制稀溶液不用托盘天平;(2)浓硫酸稀释时要将浓硫酸加入水中。2.(2020深圳高一检测)下列配制的溶液浓度偏高的是()A.配制盐酸用量筒量取浓盐酸时俯视刻度线 B.配制盐酸定容时,仰视容量瓶刻度线 C.称量10 g NaOH配制0.25 molL-1 NaOH溶液1 000 mL时,砝码错放左盘 D.NaOH溶解后未经冷却即注入容量瓶至刻度线【解析】选D。配制盐酸用量筒
18、量取浓盐酸时俯视刻度线,会导致溶液体积偏小,则浓度偏低,故A错误;定容时,仰视刻度线,会导致溶液浓度偏低,故B错误;称量10 g氢氧化钠,不使用游码,故砝码错放左盘,对浓度无影响,故C错误;NaOH溶解后未经冷却即注入容量瓶至刻度线,则冷却后溶液体积偏小,则浓度偏高,故D正确。3.(2020北京海淀区高一检测)某质检所检验乳制品中是否含有三聚氰胺,现需要配制500 mL 1 molL-1硫酸溶液。(1)需用质量分数为98%、密度为1.84 gcm-3的浓硫酸多少毫升?提示:27.2 mL。求需要的浓硫酸的体积,根据稀释前后溶质的质量不变来计算,设需浓硫酸的体积为x,则:0.5 L1 molL-
19、198 gmol-1=x1.84 gcm-398%,解得x=27.2 mL。(2)容量瓶使用前怎样检验是否漏水?提示:往容量瓶中加入适量的水,塞好瓶塞,用左手食指顶住瓶塞,用右手的五指托住瓶底,把瓶倒立过来,如不漏水,将其放正,把瓶塞旋转180后塞紧,再把瓶倒立过来,若不漏水,才能使用。(3)若实验遇到下列情况,对硫酸溶液的物质的量浓度有何影响?(填写“偏大”“偏小”或“不变”)稀释的硫酸转移到容量瓶中后未洗涤烧杯:_。趁热将溶液注入容量瓶中并定容:_。摇匀后发现液面低于刻度线于是又加水:_。容量瓶中原有少量蒸馏水:_。定容时俯视液面:_。【补偿训练】1.(2020杭州高一检测)某同学在配制1
20、00 mL 1 molL-1 NaOH溶液的系列操作中,正确的有()选刚用蒸馏水洗净过的100 mL容量瓶进行配制 称量时,将固体NaOH放在垫了白纸的托盘天平左盘上 将称量好的固体NaOH放入容量瓶中,加蒸馏水溶解 用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒两次,洗涤液都移入容量瓶中 使蒸馏水沿着玻璃棒注入容量瓶,直到溶液的凹液面恰好跟刻度线相切 由于不慎,液面超过容量瓶刻度线,直接用胶头滴管吸出超过的一部分即可 摇匀后发现水低于刻度线,用胶头滴管继续加水至液面与刻度相切 A.B.C.D.2.甲、乙两位同学分别用不同的方法配制100 mL 3.6 molL-1的稀硫酸。(1)甲同学:量取20 mL 18
21、molL-1浓硫酸,小心地倒入盛有少量水的烧杯中,搅拌均匀,待冷却至室温后转移到100 mL容量瓶中,用少量的水将烧杯等仪器洗涤23次,每次洗涤液也转移到容量瓶中,然后小心地向容量瓶加入水至刻度线定容,塞好瓶塞,反复上下颠倒摇匀。实验所用的玻璃仪器除烧杯和容量瓶外,还有_;将溶液转移到容量瓶中的正确操作是_;定容的正确操作是_。(2)乙同学:用100 mL量筒量取20 mL浓硫酸,并向其中小心地加入少量水,搅拌均匀,待冷却至室温后,再加入水至100 mL刻度线,再搅拌均匀。你认为此法是否正确?若不正确,指出其中错误之处_。1.(2020滨州高一检测)某校化学兴趣小组在实验中发现一瓶溶液,标签上
22、标有“CaCl2 0.1 molL-1”的字样,下面是该小组成员对溶液的叙述,正确的是()A.配制1 L该溶液时,可将0.1 mol的CaCl2固体溶于1 L水 B.取该溶液的一半,则所取溶液c(CaCl2)=0.05 molL-1 C.Ca2+和Cl-的浓度都是0.1 molL-1 D.取少量该溶液加水至溶液体积为原来的二倍,所得溶液c(Cl-)=0.1 molL-1 课堂素养达标 2.浓度指某物质在总量中所占的分量。浓度可直观反映某物质在体系中量的多少。1 molL-1硫酸溶液的含义是()A.1 L水中含有1 mol硫酸 B.1 L溶液中含有1 mol氢离子 C.将98 g硫酸溶于1 L水
23、中配成溶液 D.1 L硫酸溶液中含98 g硫酸【解析】选D。1 molL-1硫酸溶液的含义是1 L该溶液(而不是1 L溶剂)中溶有1 mol的溶质硫酸,溶质的质量为98 g。3.下列实验操作中,正确的是()A.配制5%食盐溶液时,将称量的食盐放入烧杯中,加适量的水搅拌溶解 B.将氢氧化钠固体放在滤纸上称量 C.用10 mL的量筒量取8.58 mL浓盐酸 D.配制0.1 molL-1的硫酸溶液时,将量取的浓硫酸放入容量瓶中加水稀释【解析】选A。配制一定质量分数溶液时,只需将计算称量好的溶质溶于一定量的溶剂中即可,故A正确;氢氧化钠易潮解,具有腐蚀性,应放在玻璃容器中称取,故B错误;量筒的精度是0
24、.1 mL,可以用10 mL的量筒量取8.6 mL浓盐酸,故C错误;配制0.1 molL-1的硫酸溶液时,将浓硫酸加入盛有适量水的烧杯中稀释,冷却后移入容量瓶,故D错误。4.配制一定物质的量浓度的氢氧化钾溶液时,导致浓度偏低的原因可能是()A.用敞口容器称量氢氧化钾且时间过长 B.配制前先向容量瓶中加入少量蒸馏水 C.容量瓶盛过氢氧化钾溶液,使用前未洗涤 D.溶解后快速转移到容量瓶,然后加足量蒸馏水,定容【解析】选A。选项A中称量时间过长会有部分氢氧化钾变质,结果偏低;选项B中容量瓶中先加入蒸馏水对配制溶液的浓度无影响;选项C中溶质物质的量偏大,溶液浓度偏高;选项D中恢复室温后溶液液面低于刻度
25、线,溶液浓度偏高。5.下列溶液中 与20 mL 1 molL-1硝酸钠溶液中 的物质的量浓度相等 的是()A.10 mL 1 molL-1硝酸镁溶液 B.5 mL 0.8 molL-1硝酸铝溶液 C.10 mL 2 molL-1硝酸银溶液 D.10 mL 0.5 molL-1硝酸铜溶液【解析】选D。题干中 的物质的量浓度是1 molL-1,与溶液的体积无关,A、B、C、D四个选项中 的物质的量浓度数值分别是2、2.4、2、1,选D。3NO3NO3NO3NO【补偿训练】100 mL 0.30 molL-1Na2SO4溶液和50 mL 0.20 molL-1Al2(SO4)3溶液混合后,在相同温度
26、下溶液中 的物质的量浓度为()A.0.20 molL-1 B.0.25 molL-1 C.0.40 molL-1 D.0.50 molL-1 24SO 6.(2020张家口高一检测)某氯化镁溶液的密度为1.16 gcm-3,其中镁离子的 质量分数为4.1%,500 mL该溶液中Cl-的物质的量浓度约等于()A.4.0 molL-1 B.2.4 molL-1 C.2.1 molL-1 D.1.26 molL-1【解析】选A。溶液中Mg2+的浓度为c=2 molL-1,c(Cl-)=2c(Mg2+)=4 molL-1。1 000 1.16 4.1%247.(2020潍坊高一检测)某化学实验小组需要
27、1 molL-1的CuSO4溶液90 mL,现用CuSO45H2O晶体来配制,请回答下列问题:(1)实验时,应用托盘天平称取CuSO45H2O晶体_g。(2)配制过程中,不需要的仪器是_(填字母,下同)。A.药匙 B.量筒 C.烧杯 D.玻璃棒 E.蒸发皿 完成实验还缺少的玻璃仪器是_。(3)下列操作会使配得的CuSO4溶液浓度偏高的是_。A.CuSO45H2O已失去部分结晶水 B.定容时仰视容量瓶的刻度线 C.摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线,再滴加蒸馏水至刻度线 D.转移洗涤液时洒到容量瓶外,继续用该未清洗的容量瓶重新配制 E.容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理 【补偿训练】在0.2 L由NaCl、MgCl2、CaCl2组成的混合液中,部分离子浓度大小如图所示,回答下列问题:(1)该混合液中,NaCl的物质的量为_mol,含溶质MgCl2的质量为_g。(2)该混合液中CaCl2的物质的量为_mol,将该混合液加水稀释至体积为1 L,稀释后溶液中 Ca2+的物质的量浓度为_molL-1。