化学新教材人教必修第一册学案第2章第3节课时3　物质的量浓度Word版含解析【高考】

课时3物质的量浓度发展目标体系构建1.通过对比和演绎等思维活动，结合溶质的质量分数列出物质的量浓度，并理解其含义和进行物质的量为核心的相互推导计算。培养学生从定量的角度认识“宏观辨识和微观探析”的核心素养。2.结合仪器认识容量瓶，初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能。培养学生“实验探究与科学态度”的核心素养。一、物质的量浓度1．溶质的质量分数(1)定义：溶液中的溶质质量与溶液质量之比。(2)定义式：w＝eq\f(m溶质,m溶液)×100%。(3)20%的NaCl溶液可表示100gNaCl溶液中含有NaCl20g。将20gNaOH投入100gH2O中充分溶解，所得溶液的溶质质量分数为20%吗？为什么？[提示]不是，应为eq\f(20,100＋20)×100%≈16.7%2．物质的量浓度(1)定义：单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量。符号为cB。(2)定义式及单位：cB＝eq\f(nB,V)，单位mol/L。(3)意义：1mol/LNaCl溶液表示1LNaCl溶液中含有1molNaCl。(1)98gH2SO4溶于1L水中配成溶液即得到1mol·L－1的H2SO4溶液，这句话正确吗？为什么？[提示]不正确。单位体积溶液强调的是溶液的体积。将98gH2SO4(即1mol)溶于1L水后所得溶液体积不是1L，故H2SO4的物质的量浓度不是1mol·L－1。(2)从500mL2mol·L－1的NaCl溶液中，取出100mL，则这100mL溶液的物质的量浓度为多少？含有的NaCl的物质的量是多少？[提示]2mol·L－1；0.2mol。二、配制100mL1.00mol·L－1氯化钠溶液注意：为了与容量瓶的精度相匹配，称量时应用分析天平，限于实际，可暂用托盘天平代替。(1)配制时为什么要洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次？[提示]保证称量的溶质完全转移至容量瓶中。(2)定容时，仰视刻度线，最后所配溶液的体积有什么偏差？[提示]偏大。三、稀释定律浓溶液稀释时，溶液浓度与溶液体积的关系式为c(浓溶液)·V(浓溶液)＝c(稀溶液)·V(稀溶液)。用18.4mol·L－1的浓硫酸配制100mL1.84mol·L－1的稀硫酸，需要该浓硫酸的体积为多少？列式计算。[答案]18.4mol·L－1·V(浓)＝1.84mol·L－1×0.1LV(浓)＝0.01L＝10mL1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)将25gCuSO4·5H2O溶解在1L水中，所得溶液的物质的量浓度为0.1mol·L－1。 ()(2)从500mL0.5mol·L－1的NaCl溶液中取出50mL溶液，其中NaCl为浓度为0.05mol·L－1。 ()(3)0.1mol·L－1的Ca(NO3)2溶液中NOeq\o\al(－,3)的浓度为0.2mol·L－1。 ()(4)容量瓶可以配制任意体积的物质的量浓度溶液。 ()(5)配制一定物质的量浓度的溶液时，若液面超过刻度线，应立即用胶头滴管吸出多的部分。 ()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．将30mL0.5mol·L－1NaOH溶液加水稀释到500mL，稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为()A．0.3mol·L－1 B．0.03mol·L－1C．0.05mol·L－1 D．0.04mol·L－1[答案]B3．将190gMgCl2溶于水配制成1L溶液。(1)该溶液中MgCl2的物质的量浓度为________，溶液中Cl－的物质的量浓度为________。(2)从1L该溶液中取出10mL,10mL溶液中物质的量浓度为________，溶质的物质的量为________。[答案](1)2mol·L－14mol·L－1(2)2mol·L－10.02mol物质的量浓度的有关计算1．在标况下，将3.36LHCl通入500mL水中完全被吸收，所得溶液的密度若1.1g/cm3，则溶质的物质的量为多少？溶液体积为多少？溶液的物质的量浓度多少？[答案]n(HCl)＝eq\f(3.36L,22.4L·mol－1)＝0.15molV(溶液)＝eq\f(0.15×36.5g＋500×1g,1.1g·cm－3)＝460cm3＝0.46Lc(HCl)＝eq\f(0.15mol,0.46L)≈0.326mol/L2．检测人的血液中葡萄糖(简称血糖，葡萄糖的相对分子质量为180)的含量，参考指标常以两种计量单位表示，即“mmol/L”和“mg/dL”(1L＝10dL)。以“mmol/L”表示时，人的血糖正常值为3.9～6.1mmol/L。如果以“mg/dL”表示，血糖正常值范围是多少？[答案]最小值：eq\f(3.9×180mg,10dL)＝70.2mg/dL最大值：eq\f(6.1×180mg,10dL)＝109mg/dL即70.2～109mg/dL3．将3mol·L－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？[答案]1mol·L－1。稀释过程溶质的物质的量不变，溶液体积扩大3倍，浓度变为原来的三分之一。1．有关物质的量浓度的计算(1)计算的基本公式：c＝eq\f(n,V)＝eq\f(m,V·M)。(2)计算的基本类型和方法：③标准状况下，气体溶质的物质的量浓度的计算eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(溶质的物质的量n＝\f(V气体,22.4L·mol－1),溶液的体积V＝\f(m,ρ)＝\f(m气体＋m溶剂,ρ)))c＝eq\f(n,V)注意：①物质加入水中，注意溶质的判断。如SO3eq\o(→,\s\up10(H2O))H2SO4，Na2O或Na2O2eq\o(→,\s\up10(H2O))NaOH，Naeq\o(→,\s\up10(H2O))NaOH，NH3eq\o(→,\s\up10(H2O))NH3·H2O等。②溶液浓度与离子浓度的定量关系要注意电离程度与组成。如0.1mol·L－1的K2SO4溶液中c(K＋)＝0.2mol·L－1。2．物质的量浓度与溶质的质量分数的换算(1)换算公式：cB＝eq\f(1000ρw,M)mol·L－1。M：溶质B的摩尔质量ρ：溶液密度(g·mL－1)。(2)推导方法：设溶液体积为1L，则cB＝eq\f(nB,V)＝eq\f(\f(ρg·mL－1×1000mL×w,Mg·mol－1),1L)＝eq\f(1000ρw,M)mol·L－1。3．溶液稀释和混合的计算(1)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)。(2)溶液混合的计算：混合前后溶质的物质的量或质量不变。c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混)，m1·w1＋m2·w2＝m(混)·w(混)。注意：无特别指明时，V(混)≠V1＋V2；V(混)＝eq\f(m混,ρ混)，但溶液的质量守恒：m(混)＝m1＋m2。4．溶液的电荷守恒溶液呈电中性，溶液中阳离子带的正电荷总数等于阴离子带的负电荷总数。如MgSO4与KCl的混合液中：c(Mg2＋)×2＋c(K＋)×1＝c(SOeq\o\al(2－,4))×2＋c(Cl－)×1。【典例1】VmLAl2(SO4)3溶液中含有Al3＋mg，取eq\f(V,4)mL该溶液用水稀释至4VmL，则SOeq\o\al(2－,4)物质的量浓度为()A．eq\f(125m,36V)mol·L－1 B．eq\f(125m,9V)mol·L－1C．eq\f(125m,54V)mol·L－1 D．eq\f(125m,18V)mol·L－1A[c(Al3＋)＝eq\f(m×1000,27×V)mol·L－1，根据稀释定律：eq\f(1000m,27V)×eq\f(V,4)＝c′(Al3＋)·4V，c′(Al3＋)＝eq\f(1,16)×eq\f(1000m,27V)mol·L－1，c′(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(c′Al3＋,2)×3＝eq\f(1,16)×eq\f(1000m,27V)×eq\f(3,2)＝eq\f(125m,36V)mol·L－1。][借题发挥]原溶液与稀释后的溶液的物质的量浓度分别为______，________。[答案]eq\f(500m,27V)mol·L－1eq\f(125m,108V)mol·L－1Al2(SO4)3溶液中Al2(SO4)3与Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)的定量关系为：Al2(SO4)3—2Al3＋—3SOeq\o\al(2－,4)1mol2mol3mol1．下列说法正确的是()A．将22.4LHCl溶于水配制1L溶液，其溶液的物质的量浓度为1.0mol·L－1B．1mol·L－1的Na2CO3溶液中含有2molNa＋C．200mL0.2mol·L－1的NaCl溶液含有NaCl的物质的量与400mL0.1mol·L－1的NaCl溶液含有的NaCl的物质的量相同D．Na＋浓度为0.1mol·L－1的Na2SO4溶液中SOeq\o\al(2－,4)浓度为0.1mol·L－1C[A错，未说明标准状况下，无法求出HCl的物质的量，所以也就无法求出溶质的物质的量浓度。B错，1mol·L－1的Na2CO3溶液中Na＋的物质的量浓度为2mol·L－1，缺少溶液的体积，无法计算Na＋的物质的量。D错，由化学式可知，c(Na＋)∶c(SOeq\o\al(2－,4))＝2∶1，则c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.05mol·L－1。]2．取100mL0.3mol·L－1和300mL0.25mol·L－1的硫酸注入500mL容量瓶中，加水稀释至刻度线，该混合溶液中H＋的物质的量浓度是()A．0.21mol·L－1 B．0.42mol·L－1C．0.56mol·L－1 D．0.26mol·L－1B[容量瓶中H2SO4溶液的H＋的物质的量为n(H＋)＝(0.1L×0.3mol·L－1＋0.3L×0.25mol·L－1)×2＝0.21mol，所以c(H＋)＝eq\f(0.21mol,0.5L)＝0.42mol·L－1。]3．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()eq\x(\a\al(硫酸化学纯CP500mL,品名：硫酸化学式：H2SO4,相对分子质量：98密度：1.84g·mL－1,质量分数：98%))A．该硫酸的物质的量浓度为9.2mol·L－1B．100mL该硫酸的质量是184gC．硫酸的摩尔质量与磷酸(H3PO4)的摩尔质量相同D．取该硫酸62.5mL稀释至250mL，得到稀硫酸的浓度为4.6mol·L－1A[该H2SO4的物质的量浓度c＝eq\f(1000×1.84×98%,98)mol·L－1＝18.4mol·L－1，A项错误。该硫酸的密度为1.84g·mL－1，所以100mL该硫酸的质量为184g，B项正确。磷酸(H3PO4)的摩尔质量为98g·mol－1，与硫酸的相同，C项正确。根据稀释公式c1V1＝c2V2，可知0.25L×4.6mol·L－1＝0.0625L×18.4mol·L－1，D项正确。]4．市面上，有一种营养液可用于无土栽培，该营养液中有KCl和K2SO4，其中K＋的浓度为0.5mol·L－1，Cl－的浓度为0.1mol·L－1，则100mL该营养液中n(SOeq\o\al(2－,4))＝________mol。[解析]根据电荷守恒c(K＋)＝c(Cl－)＋2c(SOeq\o\al(2－,4))，c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.2mol·L－1，n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.2mol·L－1×0.1L＝0.02mol。[答案]0.02一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析配制250mL1.84mol·L－1的H2SO4溶液，需要密度为1.84g/cm3,98%的浓硫酸多少毫升？若配制时定容仰视刻度线有什么偏差？[答案]25mL，浓度偏小1．一定物质的量浓度溶液配制操作步骤及所用仪器注意：固体配制时要计算固体的质量，用天平称质量，然后溶解；溶液配制时要计算溶液的体积，用量筒量体积，然后稀释。2．容量瓶的使用注意事项(1)使用前用蒸馏水洗净。(2)用玻璃棒引流时，玻璃棒与容量瓶的接触点应在刻度线以下。(3)定容时要平视刻度线，使凹液面最低点与刻度线相切。(4)在容量瓶上标有一个刻度，两个数据(温度和体积)。在选择容量瓶时，应选用与所配溶液体积相等或稍大规格的容量瓶。(5)使用容量瓶的“五不”：不能进行加热；不能进行溶解；不能进行稀释；不能作为反应容器；不能久贮溶液，尤其是碱液。3．误差分析(1)根据c＝eq\f(n,V)＝eq\f(m,MV)，m偏大，c偏大；V偏大，c偏小。(2)注意事项：①在配制一定物质的量浓度的溶液时，定容时加蒸馏水，一旦超过刻度线，应洗净容量瓶，重配。②配制时完全不需要计算水的用量，因此容量瓶不必是干燥的，有少量蒸馏水不影响实验结果。③定容时俯视、仰视对结果的影响仰视刻度线(图1)，导致溶液体积偏大，所配浓度偏小。俯视刻度线(图2)，导致溶液体积偏小，所配浓度偏大。【典例2】实验室需配制250mL0.1mol·L－1的Na2CO3溶液，填空并回答下列问题：容量瓶规格：50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL(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洒在容量瓶外面_______________________________________________________。[解析](1)称取固体Na2CO3的质量为0.25L×0.1mol·L－1×106g·mol－1≈2.7g；配制250mL0.1mol·L－1的Na2CO3溶液就用250mL容量瓶。(2)按十字方针“算、量、溶、冷、移、洗、振、定、摇、贴”排列实验步骤，确定为B→C→A→F→E→D。(3)洗涤烧杯和玻璃棒的目的是保证溶质全部转入容量瓶。容量瓶盛放热溶液时，由于热胀冷缩，体积不准，故溶液注入容量瓶前需恢复到室温。(4)若容量瓶中有少量蒸馏水，因定容时也需要加水，故对所配溶液无影响；若定容时俯视刻度线，则会使凹液面的最低点下移，所加水偏少，浓度偏高。(5)若实验中加蒸馏水时超了刻度线或移液时有液滴洒在外面，均要重新配制。[答案](1)2.7250(2)B、C、A、F、E、D(3)保证溶质全部转入容量瓶容量瓶盛放热溶液时，由于热胀冷缩，体积不准(4)无影响偏高(5)洗净容量瓶后重新配制洗净容量瓶后重新配制常见误差分析归类操作步骤引起误差的原因对结果的影响nVc称取计算结果为5.85g，实际称取5.9g偏大－偏高砝码生锈或沾有其他物质偏大－偏高需要使用游码且药品、砝码位置颠倒偏小－偏低称量易潮解物质(如NaOH)时使用滤纸偏小－偏低称量易潮解物质(如NaOH)时动作缓慢偏小－偏低用量筒量取浓溶液时仰视偏大－偏高用量筒量取浓溶液时俯视偏小－偏低将量取液体所用量筒洗涤，并将洗涤液注入容量瓶中偏大－偏高溶解不慎将溶液溅到烧杯外面偏小－偏低5．实验室中需要配制2mol·L－1的NaCl溶液950mL，配制时应选用的容量瓶的规格和称取的NaCl质量分别是()A．950mL,111.2g B．500mL,117gC．1000mL,117g D．1000mL,111.2gC[配制NaCl溶液950mL，应选择1000mL容量瓶，所称氯化钠的质量是1L×2mol·L－1×58.5g·mol－1＝117g，故C正确。]6．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．配制烧碱溶液时，没有洗涤溶解烧碱的烧杯和玻璃棒D．配制烧碱溶液时，烧碱溶解后未经冷却即注入容量瓶至刻度线D[A项，俯视刻度线，将会使量得的浓盐酸体积小于计算值，导致浓度偏低；B项，定容时仰视容量瓶刻度线，导致加水量增多，溶液浓度偏低；C项，未洗涤烧杯、玻璃棒，导致溶质减少，溶液浓度偏低；D项，溶液在容量瓶中冷却后液面低于刻度线，溶液体积减小，溶液浓度偏高。]素材1×××(饮用矿泉水)净含量：350mL配料表：纯净水、硫酸镁、氯化钾保质期：12个月主要成分：水钾离子(K＋)：1.0～27.3mg/L镁离子(Mg2＋)：0.1～4.8mg/L氯离子(Cl－)：10～27.3mg/L硫酸根离子(SOeq\o\al(2－,4))：0.4～19.5mg/L问题探究：(1)Mg2＋的物质的量浓度范围为多少？(2)Cl－的物质的量范围为多少？[答案](1)4.17×10－6～2×10－4mol·L－1。(2)9.9×10－5～2.7×10－4mol。素材2在花瓶中加入“鲜花保鲜剂”可延长鲜花的寿命。如表是1L“鲜花保鲜剂”的成分(其中阿司匹林不含K＋，其存在也不会干扰成分中其他离子的检验)。成分蔗糖硫酸钾阿司匹林高锰酸钾质量/g50.000.500.350.50摩尔质量/(g·mol－1)342174180158问题探究：(1)“鲜花保鲜剂”中物质的量浓度最大的成分是什么？其物质的量浓度为多少？(2)“鲜花保鲜剂”中SOeq\o\al(2－,4)、MnOeq\o\al(－,4)、K＋的物质的量浓度分别为多少？写出计算式。[答案](1)蔗糖，eq\f(25,171)mol·L－1或0.146mol·L－1(2)c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(0.50,174)mol·L－1＝eq\f(1,348)mol·L－1c(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\f(0.50,158)mol·L－1＝eq\f(1,316)mol·L－1c(K＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,4))＋c(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,174)＋\f(1,316)))mol·L－1通过素材1和素材2溶液浓度和离子浓度的计算，培养学生对实际问题情境“宏观辨识与微观探析和科学探究与证据推理”的核心素养。1．下列关于1mol·L－1的Na2SO4溶液的叙述正确的是()A．该溶液中含有1molNa2SO4B．1molNa2SO4溶于1L水中C．可与1mol·L－1BaCl2溶液完全反应D．1L溶液中含142gNa2SO4D[该溶液体积未知，溶液中不一定含有1molNa2SO4，A错误；1molNa2SO4溶于1L水中后溶液的体积不是1L，其浓度不是1mol·L－1，B错误；溶液体积未知，1mol·L－1Na2SO4溶液不一定能与1mol·L－1BaCl2溶液完全反应，C错误；1L该溶液中含有1molNa2SO4，其质量是142g，D正确。]2．实验室有一瓶溶液，标签上标有“BaCl20.2mol·L－1”的字样，下面是某同学对该溶液的叙述，正确的是()A．配制500mL该溶液，可将0.1molBaCl2溶于500mL水中B．Ba2＋和Cl－的物质的量浓度都是0.1mol·L－1C．将该瓶溶液稀释一倍，则所得溶液的c(Cl－)为0.2mol·L－1D．从试剂瓶中取该溶液的一半，则所取溶液的物质的量浓度为0.1mol·L－1C[A错，500mL是溶剂水的体积，不是溶液的体积，应为0.1molBaCl2溶于水配成500mL溶液，其浓度为0.2mol·L－1；B错，由“BaCl20.2mol·L－1”及物质构成可知，Ba2＋、Cl－的物质的量浓度分别为0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；C对，c(Cl－)＝0.4mol·L－1，稀释前后氯离子的物质的量不变，则将该瓶溶液稀释一倍，则所得溶液的c(Cl－)＝eq\f(V×0.4mol·L－1,2V)＝0.2mol·L－1。]3．实验室中需要0.2mol·L－1的CuSO4溶液450mL，配制时应选用的容量瓶的规格和称取胆矾的质量分别是()A．500mL25.0