2018版高中化学研究物质的实验方法第4课时物质的量浓度的计算学案苏教版.docx

第4课时物质的量浓度的计算学习目标定位1.能够根据物质的量浓度的概念表达式进行简单的计算。2.掌握溶质的物质的量浓度与质量分数的换算。3.学会有关物质的量浓度的简单计算。一、溶质物质的量浓度的求算1游泳池里的水一般常加适量的CuSO4，用以杀灭其中的细菌，而对游泳者的身体无害。现取一水样300 mL，经分析其中含有0.019 2 g Cu2，则水样中CuSO4的物质的量浓度为_molL1。答案0.001解析c(CuSO4)c(Cu2)0.001 molL1。2已知V L Fe2(SO4)3溶液中含Fe3 m g，则该溶液中Fe3的物质的量浓度为_molL1，SO的物质的量浓度为_molL1，溶质的物质的量浓度为_molL1。答案解析解答本题应注意两点：一是溶液中某离子的物质的量浓度的计算依然从定义出发，即c；二是Fe2(SO4)3电离后n(Fe3)n(SO)23，那么c(Fe3)c(SO)23，同时还有cFe2(SO4)3c(Fe3)c(SO)。因n(Fe3) mol，c(Fe3) molL1，c(SO)c(Fe3) molL1，cFe2(SO4)3c(Fe3) molL1。计算物质的量浓度的依据及关键计算溶质的物质的量浓度的基本依据是其概念，数学表达式为cB。关键是从已知条件中找出溶质的物质的量(mol)和溶液的体积(L)，据此求出溶质的物质的量浓度cB。1用1 L水吸收560 L氨气(标准状况)，所得氨水的密度是0.90 gmL1。求：(1)氨气的物质的量是_。(2)所得氨水溶液的物质的量浓度是_。答案(1)25 mol(2)15.8 molL1解析要求氨水溶液的物质的量浓度，需知溶质氨气的物质的量和溶液的体积(溶液的体积并不是水的体积，必须依据溶液的质量和密度计算求出)。氨气的物质的量n(NH3)25 mol，氨水溶液的体积V LmL1 L，氨水溶液的物质的量浓度c(NH3)15.8 molL1。二、溶液的稀释或混合1从1 L 1 molL1 NaOH溶液中取出100 mL：(1)取出的这100 mL NaOH溶液的物质的量浓度是_，含NaOH的质量是_。(2)若将取出的这100 mL NaOH溶液加水稀释至500 mL，所得溶液的物质的量浓度是_。答案(1)1 molL14 g(2)0.2 molL1解析(1)m0.1 L1 molL140 gmol14 g。(2)100 mL NaOH溶液加水稀释至500 mL，NaOH的物质的量不变，由c(浓)V(浓)c(稀)V(稀)可知c(稀)0.2 molL1。2欲将0.10 molL1的NaOH溶液和0.60 molL1的NaOH溶液混合成0.20 molL1的NaOH溶液。求两种溶液的体积比(忽略混合时溶液体积变化)。答案41解析本题有以下两种解法。方法1(根据混合前后溶质的物质的量不变，列式求解)：设所需0.10 molL1的NaOH溶液及所需0.60 molL1的NaOH溶液的体积分别是V1和V2，根据混合前后溶质的物质的量不变列式得：010 molL1V10.60 molL1V20.20 molL1(V1V2)解得：。方法2(十字交叉法)：将以上方法换种方式表述，将三个浓度十字交叉可得体积比。溶液的稀释或混合(1)浓溶液加水稀释后，溶质的物质的量不变：c(浓)V(浓)c(稀)V(稀)。(2)同一溶质、不同浓度溶液的混合，溶质为原来各溶液中所含溶质的物质的量之和：c1V1c2V2c(混)V(混)。注意混合后溶液的体积：若指出不考虑溶液体积改变，可认为是原溶液的体积之和；若给出混合后溶液的密度，应根据V(混)来计算。2(1)用14.2 g无水硫酸钠配制成500 mL溶液，其物质的量浓度为_molL1。(2)若从中取出50 mL，其物质的量浓度为_molL1；溶质的质量为_g。(3)若将这50 mL溶液用水稀释到100 mL，所得溶液中Na的物质的量浓度为_molL1，SO的物质的量浓度为_molL1。答案(1)0.2(2)0.21.42(3)0.20.1解析(1)n(Na2SO4)0.1 mol，c(Na2SO4)0.2 molL1。(2)从中取出50 mL溶液，浓度仍为0.2 molL1，溶质的质量为mnMcVM0.2 molL10.05 L142 gmol11.42 g。(3)50 mL溶液用水稀释到100 mL，据c(浓)V(浓)c(稀)V(稀)，Na2SO4的浓度变为原来的，即0.1 molL1，故Na浓度为0.2 molL1，SO浓度为0.1 molL1。三、物质的量浓度与溶质的质量分数、溶解度之间的相互求算1市售浓硫酸中溶质的质量分数为98%，密度为1.84 gcm3。计算市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度。答案解法一1 000 mL浓硫酸中H2SO4的质量为m(H2SO4)H2SO4(aq)VH2SO4(aq)w(H2SO4)1.84 gcm31 000 mL98%1 803.2 g。1 803.2 g H2SO4的物质的量为n(H2SO4)18.4 mol。因为1 000 mL浓硫酸中含18.4 mol H2SO4，所以市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度为18.4 molL1。解法二直接用公式c来计算，c(H2SO4)18.4 molL1。解析根据题意可以计算出1 000 mL浓硫酸中H2SO4的质量，然后将其换算成H2SO4的物质的量。220 ，某溶解度为25 g的固体物质完全溶解于水，配制成密度为1.5 gmL1的饱和溶液，求20 时该饱和溶液的物质的量浓度 (该物质的摩尔质量为M gmol1)。答案 molL1解析该温度下此物质的溶解度为25 g，则：，V mLc molL1 molL1。(1)物质的量浓度与溶质的质量分数的相互求算物质的量浓度(molL1)(2)物质的量浓度与溶解度的相互求算物质的量浓度(molL1)(3)溶质的质量分数与溶解度的相互求算溶质的质量分数100%。3相对分子质量为Mr的气态化合物V L(标准状况)溶于m g水中，得到溶液的质量分数为w%，物质的量浓度为c molL1，密度为 gcm3，则下列说法正确的是()A溶液密度可表示为B物质的量浓度c可表示为C溶液的质量分数w%可表示为D相对分子质量Mr可表示为答案D解析A项，故A项不正确；B项，c，故B项不正确；C项，w%100%，故C项不正确；由上述C项整理，得Mr，故D项正确。理解感悟物质的量浓度与溶质的质量分数、溶解度之间求算题目的解题思路一般有两个出发点：(1)由“定义式”出发：物质的量浓度定义的数学表达式为c，由此知，欲求c，先求n及V。(2)由“变换式”出发：已知质量分数w和溶液密度(或质量与体积)，由换算公式c计算c。四、物质的量浓度应用于化学方程式的计算对于溶液中的化学反应，将反应物或生成物的物质的量表示为ncV，则可列入化学方程式中依据反应物和生成物的量之间的关系列比例式进行计算。4某化工厂分析人员从生产车间取过氧化氢样品1.00 mL于锥形瓶中，加25 mL水稀释，再用稀H2SO4酸化后，逐滴加入0.1 molL1的KMnO4溶液。当反应完全时，消耗KMnO4溶液20.20 mL。化学方程式为2KMnO45H2O23H2SO4=K2SO42MnSO45O28H2O。试计算该过氧化氢样品的物质的量浓度。答案过氧化氢样品的物质的量浓度为5.05 molL1。解析依据题意，有 2KMnO4 5H2O2 2 mol 5 mol 0.1 molL120.20 mL c1.00 mL25(0.1 molL120.20 mL)(c1.00 mL)解得c5.05 molL1。1将5 molL1的盐酸10 mL稀释到200 mL，再取出5 mL，这5 mL溶液的物质的量浓度是()A0.05 molL1 B0.25 molL1C0.1 molL1 D0.5 molL1答案B解析根据稀释定律，c(浓溶液)V(浓溶液)c(稀溶液)V(稀溶液)，得：5 molL110 mLc(稀溶液)200 mL，解得c(稀溶液)0.25 molL1，从中取出5 mL溶液，其浓度不变。2某氯化镁溶液的密度为1.18 gcm3，其中镁离子的质量分数为5.1%,300 mL该溶液中Cl的物质的量约为()A0.37 mol B0.63 molC0.74 mol D1.5 mol答案D解析由物质的量浓度和质量分数的换算关系式可知：c(Mg2)2.51 molL1，所以n(Mg2)2.51 molL10.3 L0.75 mol，n(Cl)0.75 mol21.5 mol。3今有0.1 molL1 Na2SO4溶液300 mL、0.1 molL1 MgSO4溶液200 mL和0.1 molL1 Al2(SO4)3溶液100 mL，这三种溶液中硫酸根离子的浓度之比是()A111 B113C323 D322答案B解析0.1 molL1 Na2SO4溶液、0.1 molL1 MgSO4溶液和0.1 molL1 Al2(SO4)3溶液中，SO浓度分别为0.1 molL1、0.1 molL1、0.3 molL1，故选B。4等体积的硫酸铝、硫酸锌、硫酸钠溶液分别与足量氯化钡溶液反应，若生成硫酸钡沉淀的质量比为123，则三种硫酸盐的物质的量浓度之比为()A123 B169C133 D136答案B解析设Al2(SO4)3、ZnSO4、Na2SO4生成BaSO4的物质的量分别为3 mol、6 mol、9 mol，则Al2(SO4)3为1 mol，ZnSO4为6 mol，Na2SO4为9 mol，所以三种硫酸盐的物质的量浓度之比为169。5把1.0 molL1 CuSO4溶液和0.50 molL1 H2SO4溶液等体积混合(假设混合后的溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之和)，计算：(1)混合溶液中CuSO4和H2SO4的物质的量浓度c(CuSO4)_；c(H2SO4)_。(2)混合液中H、SO的物质的量浓度：c(H)_；c(SO)_。(3)向溶液中加入铁粉，经过足够长的时间，铁粉有剩余。此时溶液中Fe2的物质的量浓度c(Fe2)_。答案(1)0.50 molL10.25 molL1(2)0.50 molL10.75 molL1(3)0.75 molL1解析1.0 molL1CuSO4溶液和0.50 molL1 H2SO4溶液等体积混合，假设混合前溶液的体积都为V，则混合后溶液的体积为2V。(1)在混合溶液中CuSO4的物质的量为(1.0 molL1V)，H2SO4的物质的量为(0.50 molL1V)，则溶液中CuSO4的物质的量浓度c(CuSO4)0.5 molL1，H2SO4的物质的量浓度 c(H2SO4)0.25 molL1。(2)由电解质的电离方程式H2SO4=2HSO可知，在混合溶液中H的物质的量浓度为c(H)2c(H2SO4)20.25 molL10.5 molL1，SO的物质的量浓度为c(SO)0.75 molL1。(3)向溶液中加入铁粉后，Fe与混合溶液中的CuSO4和H2SO4发生如下反应：FeCuSO4=FeSO4Cu、FeH2SO4=FeSO4H2。经过足够长的时间，铁粉有剩余，则CuSO4和H2SO4反应完全，生成的Fe2的物质的量浓度c(Fe2)c(SO)0.75 molL1。基础过关题组一溶液物质的量浓度的计算1若20 g密度为 gcm3的Ca(NO3)2溶液中含有2 g Ca(NO3)2，则溶液中NO的物质的量浓度为()A. molL1 B. molL1C. molL1 D. molL1答案C解析Ca(NO3)2的物质的量浓度为 molL1，NO的物质的量浓度为 molL1。2在标准状况下的a L HCl气体溶于1 000 g水中，得到的盐酸密度为b gcm3，则该盐酸的物质的量浓度是()A. molL1B. molL1C. molL1D. molL1答案D解析c molL1。题组二溶液的稀释与混合3常温下，欲配制密度为1.1 gcm3、浓度为6 molL1的稀盐酸，在体积为100 mL、密度为1.19 gcm3、浓度为12 molL1的浓盐酸中需加蒸馏水()A200 mL B100 mL C101 mL D120 mL答案C解析设加水x mL可配制成V mL 6 molL1稀盐酸，则100 mL12 molL16 molL1V mL，V200。体积不能直接加和，可利用质量守恒：200 mL1.1 gmL1100 mL1.19 gmL1x mL1 gmL1，x101，即需加蒸馏水101 mL。4有一瓶14%的KOH溶液，加热蒸发掉100 g水后，变为28%的KOH溶液80 mL，该80 mL溶液的物质的量浓度为()A5 molL1 B6 molL1C6.25 molL1 D6.75 molL1答案C解析设原溶液的质量为m，则m14%(m100 g)28%，解得m200 g，溶质的物质的量为0.5 mol，蒸发后溶液的体积为80 mL，可求出该溶液的物质的量浓度为6.25 molL1。题组三物质的量浓度与溶质的质量分数、溶解度之间的相互求算5下图是某市售盐酸试剂瓶标签上的部分数据。盐酸化学式：HCl相对分子质量：36.5外观：合格,密度：1.18 gcm3HCl的质量分数：36.5%符合GB62289则该盐酸的物质的量浓度是()A3 molL1 B8.4 molL1C11.8 molL1 D0.5 molL1答案C解析c11.8 molL1。620 时，饱和KCl溶液的密度为1.174 gcm3，物质的量浓度为4.0 molL1，则下列说法中正确的是 ()A25 时，饱和KCl溶液的浓度小于4.0 molL1B此溶液中KCl的质量分数为100%C20 时，密度小于1.174 gcm3的KCl溶液是不饱和溶液D将此溶液蒸发部分水，再恢复到20 时，溶液密度一定大于1.174 gcm3答案C解析随着温度的升高，氯化钾的溶解度增大，因此25 时，饱和氯化钾溶液的浓度大于4.0 molL1；20 时，不饱和溶液的密度小于1.174 gcm3；此溶液中氯化钾的质量分数为100%；此溶液蒸发掉部分水，再恢复到20 时会析出晶体，溶液仍为饱和溶液，剩余溶液的浓度、密度保持不变。题组四电荷守恒在溶液离子浓度计算中的应用7在NaCl、MgCl2、MgSO4形成的混合溶液中，c(Na)0.10 molL1，c(Mg2)0.25 molL1，c(Cl)0.20 molL1，则c(SO)为()A0.15 molL1 B0.10 molL1C0.25 molL1 D0.20 molL1答案D解析溶液为电中性，根据电荷守恒可得c(Na)2c(Mg2)c(Cl)2c(SO)。8有K2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液，已知其中Al3的物质的量浓度为0.4 molL1，SO的物质的量浓度为0.7 molL1，则此溶液中K的物质的量浓度(molL1)约为()A0.1 B0.15C0.2 D0.25答案C解析应用电荷守恒，c(K)3c(Al3)2c(SO)，即c(K)2c(SO)3c(Al3)20.7 molL130.4 molL10.2 molL1。9把500 mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份，取一份加入含a mol硫酸钠的溶液，恰好使钡离子完全沉淀；另取一份加入含b mol硝酸银的溶液，恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为()A0.1(b2a)molL1B10(2ab)molL1C10(ba)molL1D10(b2a)molL1答案D解析BaCl2与Na2SO4反应的物质的量之比为11，Cl与Ag反应的物质的量之比为11，故每份混合溶液中的BaCl2为a mol、Cl总物质的量为b mol，又因为在KCl中，钾离子与氯离子的物质的量相等，则每份溶液中KCl对应的氯离子为(b2a)mol，钾离子的物质的量也为(b2a)mol；总混合溶液中钾离子的浓度与每一等份混合溶液中的浓度相同，则c(KCl)10(b2a)molL1。10把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁；另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为()A. molL1 B. molL1C. molL1 D. molL1答案D解析混合液分成两等份，由Mg22OH=Mg(OH)2、Ba2SO=BaSO4可知原溶液中n(Mg2) mola mol、n(SO)2b mol，依据电荷守恒可知原溶液中n(K)2n(SO)2n(Mg2)2(2ba) mol。能力提升11(1)在Na2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，测得Al3浓度为0.1 molL1，加入等体积0.3 molL1的BaCl2溶液恰好使SO完全沉淀，则混合溶液中Na的浓度为_。(2)将0.1 molL1的K2SO4溶液、0.2 molL1的Al2(SO4)3溶液和纯水混合，要使混合液中K、Al3、SO的浓度分别为0.1 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1，则K2SO4溶液、Al2(SO4)3溶液、纯水三者的体积比_(忽略体积的变化)。答案(1)0.3 molL1(2)211解析(1)由电荷守恒可得：3c(Al3)c(Na)2c(SO)，所以c(Na)2c(SO)3c(Al3)20.3 molL130.1 molL10.3 molL1。(2)设K2SO4溶液、Al2(SO4)3溶液、纯水三者的体积分别是x L、y L、z L，则0.2x0.1(xyz)、0.4y0.1(xyz)、0.1x0.6y0.2(xyz)，解得x2y2z，所以K2SO4溶液、Al2(SO4)3溶液、纯水三者的体积比为211。12如下图所示是某品牌饮用矿泉水标签的部分内容。净含量：350 mL配料表：纯净水、硫酸镁、氯化钾保质期：12个月主要成分钾离子(K)：1.0 mgL127.3 mgL1镁离子(Mg2)0.1 mgL14.9 mgL1氯离子(Cl)10 mgL127.3 mgL1硫酸根离子(SO)0.4 mgL119.5 mgL1请认真阅读标签内容，计算：(1)镁离子的物质的量浓度的最大值。(2)一瓶合格的这种矿泉水中硫酸根离子的物质的量不能超过多少？答案(1)2.04104 molL1(2)7.11105 mol解析(1)镁离子的物质的量浓度的最大值c(Mg2)2.04104 molL1。(2)一瓶合格的这种矿泉