2-2 溶液组成的定量研究（原卷版）（苏教版2019必修第一册）

2.1溶液组成的定量研究【学习目标】1．掌握用物质的量浓度表示溶液组成的方法；2．了解容量瓶的特点、用途及使用注意事项，掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作，并学会误差分析，培养创新意识。【知识梳理】一、物质的量浓度1．溶质的质量分数(1)概念：溶液中的溶质质量与溶液质量之比。(2)表达式：w(溶质)＝eq\f(m溶质,m溶液)×100%。2．溶质的物质的量浓度(1)概念：表示单位溶液中所含溶质B的。(2)符号：，常用单位：，或mol·m－3，有时也用mmol·L－1。(3)表达式：。注意：公式cB＝eq\f(nB,V)中V指的是溶液的体积而不是溶剂的体积或“溶质的体积＋溶剂的体积”，V的单位为升(L)。[辨析]关于物质的量浓度计算的注意事项1.对于c(B)＝eq\f(n（B）,V)的理解(1)B表示溶液中的任意溶质，可以是分子、离子等。(2)溶质用物质的量表示，而不是质量，如给出溶质的质量或气体的体积时，要换算成物质的量。(3)一定物质的量浓度的某溶液，其浓度不因所取溶液体积的不同而变化。(4)某些物质溶于水后与水反应生成了新的物质，此时溶质为反应后的生成物，如CaO溶于水后生成了Ca(OH)2，则Ca(OH)2为该溶液的溶质。(5)如果固体含有结晶水，则在称量前计算溶质的质量时，应将结晶水考虑在内。(6)NH3溶于水后成分复杂，求算物质的量浓度时，仍按NH3为溶质进行计算。(7)若将气体通入溶液中，则不能将气体体积与溶剂体积进行简单加和。例如：将1LHCl气准确的体积需要通过计算求得。(8)溶液与溶液相混合，除特殊说明溶液体积可相加外，其他情况仍用公式V溶液＝eq\f(m溶液,ρ溶液)计算。2．理解物质的量浓度的两个要点(1)溶液中溶质与构成微粒浓度的关系，如：(2)从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液，其物质的量浓度不发生变化，但所取出溶质的物质的量随取出溶液的体积变化而改变。【能力达成】1．在2L0.1mol·L－1BaCl2溶液中，下列说法中正确的是()A．Cl－物质的量为0.1molB．Cl－物质的量浓度为0.2mol·L－1C．Ba2＋物质的量为0.1molD．Ba2＋物质的量浓度为0.2mol·L－12．下列说法正确的是()A．1mol·L－1NaCl溶液是指此溶液中含有1molNaClB．从100mL5mol·L－1H2SO4溶液中取出10mL，则取出的溶液中H＋的物质的量浓度为10mol·L－1C．用100mL水吸收0.1molHCl气体所得溶液的物质的量浓度恰好是1mol·L－1D．0.5molNaCl溶解在1L水中得到0.5mol·L－1NaCl溶液3．浓度为2.00mol·L－1的盐酸溶液1L，欲使其浓度变为4.00mol·L－1，下列方法可行的是()A．蒸发掉0.5L水B．标准状况下通入44.8LHCl气体C．将溶液加热蒸发浓缩至0.5LD．加入10mol·L－1盐酸0.6L，再将溶液稀释至2L4．下列对1mol·L－1硫酸溶液的表述正确的是()A．1L水中含有1mol硫酸B．1L溶液中含有1molH＋C．将98g硫酸溶于1L水所配成的溶液D．从1L该溶液中取出500mL后，剩余溶液的浓度仍为1mol·L－15．下列溶液中的c(Cl－)与150mL1mol·L－1AlCl3溶液中的c(Cl－)相等的是()A．150mL1mol·L－1NaCl溶液B．25mL3mol·L－1NH4Cl溶液C．75mL2mol·L－1MgCl2溶液D．75mL2mol·L－1FeCl3溶液6．下列溶液中溶质的物质的量浓度为1mol·L－1的是()A．将40gNaOH固体溶于1L水中B．将22.4L氯化氢气体溶于水配成1L溶液C．将1L10mol·L－1的浓盐酸与9L水混合D．将10gNaOH固体溶解在水中配成250mL溶液7．物质的量浓度相同的NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液，当溶液体积比为3∶2∶1时，三种溶液中Cl－的物质的量之比为()A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶4∶3D．3∶2∶1【知识梳理】二、配制一定物质的量浓度的溶液1．配制一定物质的量浓度溶液专用仪器——容量瓶(1)容量瓶的结构与规格(2)容量瓶的使用注意事项①使用前要检验容量瓶是否漏水。检验程序：加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立，瓶塞旋转180°→倒立→查漏。②容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的专用仪器，选择容量瓶应遵循“大而近”的原则：所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。例如，配制450mL0.1mol·L－1的NaCl溶液，需选择500mL容量瓶。③使用容量瓶注意“五不”：不能溶解固体；不能稀释浓溶液；不能加热；不能做反应容器；不能长期贮存溶液。④使用后应将容量瓶洗净、晾干。配制100mL0.100mol·L－1的Na2CO3溶液配制100mL0.100mol·L－1Na2CO3溶液，除量筒、托盘天平、药匙、烧杯外，还需要的仪器有。配制过程为：(1)计算、称量：需要Na2CO3的质量是；若用托盘天平称量，则应称量的质量是。(2)溶解：在中加适量蒸馏水溶解，用玻璃棒搅拌并冷却至室温。(3)转移：用引流，将烧杯中的溶液用玻璃棒小心转移到中。(4)洗涤：用蒸馏水洗涤及玻璃棒2～3次，并把都注入中。注意溶解及洗涤所用水的总体积一定不能超过要配制溶液的体积。(5)定容：将注入容量瓶中，液面离容量瓶颈刻度线下时，改用滴加蒸馏水至凹液面正好与刻度线，盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次。(6)装瓶：把配好的溶液倒入预备好的干燥试剂瓶中，贴上标签。3、配制一定物质的量浓度溶液的误差分析（1）误差原理依据根据cB＝eq\f(nB,V)＝eq\f(mB,MBV)分析，其中MB(溶质的摩尔质量)是定值。其他条件不变时：A、使mB或nB增大(或减小)的因素，导致cB偏大(或偏小)。B、使V增大(或减小)的因素，导致cB偏小(或偏大)。（2）误差具体分析实例(以配制220mL1.00mol·L－1NaOH溶液为例)注：选取容量瓶的规格为250mL，计算溶质质量时应用250mL，而非220mL。操作步骤引起误差的操作影响因素对cB的影响mB(或nB)V①计算计算结果m(NaOH)＝0.22L×1.00mol·L－1×40g·mol－1＝8.8g—②称量砝码生锈或粘有其他物质(没有脱落)—砝码与物品颠倒(使用游码)—称量时间过长—③溶解有少量液体溅出—④转移容量瓶内有少量水⑤洗涤未洗涤或洗涤液未注入容量瓶—⑥定容未冷却至室温就进行定容—仰视读数—俯视读数—液面超出刻度线后用胶头滴管吸出一部分溶液—⑦摇匀摇匀后液面下降，补充水—⑧装瓶试剂瓶刚用蒸馏水洗过—[辨析]仰视、俯视对结果的影响(1)仰视刻度线(如图a)：加水量高于基准线(刻度线)，溶液体积偏大，c偏小。(2)俯视刻度线(如图b)：加水量低于基准线(刻度线)，溶液体积偏小，c偏大。【能力达成】1．在使用容量瓶配制溶液时，下列操作正确的是()A．使用容量瓶前必须检查容量瓶是否漏水B．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润洗C．称好的固体试样需用纸条小心地送入容量瓶中D．摇匀后发现凹液面下降，再加水至刻度线2．配制一定物质的量浓度的溶液是一个重要的定量实验，下列有关说法正确的是()A．容量瓶用蒸馏水洗净后，可不经干燥直接用于配制溶液B．配制一定物质的量浓度的稀盐酸时，用量筒量取9.82mL浓盐酸C．配制1L0.1mol·L－1的NaCl溶液时，用托盘天平称量5.85gNaCl固体D．定容时，为防止液滴飞溅，胶头滴管紧贴容量瓶内壁3．用36.5%的浓盐酸(ρ＝1.2g·cm－3)配1mol·L－1的稀盐酸100mL，配制过程需要用到哪些仪器，且先后顺序正确的是()①100mL量筒②10mL量筒③50mL烧杯④托盘天平⑤100mL容量瓶⑥胶头滴管⑦玻璃棒A．①③⑤⑥⑦B．②③⑦⑤⑥C．③⑤⑦⑥①D．④③⑦⑤⑥4．下图是配制一定物质的量浓度溶液的过程示意图。下列说法错误的是()A．所配制的Na2CO3溶液的物质的量浓度为1.0mol·L－1B．操作2是将溶解并放置至室温的Na2CO3溶液转移到容量瓶中C．操作4如果仰视，会使配得的溶液的浓度偏低D．操作5中，定容摇匀后发现液面低于刻度线，继续加水至液面与刻度线相切5．下列配制的溶液浓度偏大的是()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．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至室温即注入容量瓶并加水至刻度线6．配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液，下列操作对实验结果不会产生影响的是()A．容量瓶中原有少量蒸馏水B．溶解所用的烧杯未洗涤C．所用砝码生锈了D．定容时俯视观察液面7．实验室欲用NaOH固体配制1.0mol·L－1的NaOH溶液240mL，下列叙述不正确的是()A．某同学欲称量一定量的NaOH固体，他先用托盘天平称量烧杯的质量，天平平衡后的状态如图，则烧杯的实际质量为27.4gB．要完成本实验该同学应称取10.0gNaOHC．NaOH固体溶解后必须恢复至室温再进行转移D．容量瓶使用前需洗涤、并保持干燥8．实验室需要480mL1mol·L－1的NaOH溶液，根据溶液配制情况回答下列问题：(1)实验中除需要托盘天平(带砝码)、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、试剂瓶外，还需要的玻璃仪器有_____________________________________________________。(2)如图所示是某同学在实验室配制该NaOH溶液的过程示意图，其中有错误的是________(填序号)。(3)称取NaOH固体时，所需砝码的质量为________(填标号)。A．19.2gB．20gC．19.2～20gD．大于20g(4)在此溶液的配制过程中，有以下基本实验步骤，其中只需进行一次的操作是________(填序号)。①称量②溶解③转移④洗涤⑤定容⑥摇匀(5)下列操作会导致所配溶液的物质的量浓度偏高的是________(填标号)。A．NaOH固体长期暴露在空气中B．用蒸馏水溶解NaOH固体后，立即转入容量瓶中C.称量NaOH固体时，将药品和砝码放反D．定容后发现溶液的凹液面最低点高于刻度线，用胶头滴管将多余的液体吸出E．定容时俯视刻度线9.现用质量分数为98%、密度为1.84g·cm－3的浓硫酸来配制500mL0.2mol·L－1的稀H2SO4。可供选择的仪器有：①玻璃棒、②烧瓶、③烧杯、④胶头滴管、⑤量筒、⑥容量瓶、⑦托盘天平、⑧药匙。请回答下列问题：(1)上述仪器中，在配制稀H2SO4时不需使用的有________(填代号)。(2)在配制过程中，下列操作错误的是________(填代号，下同)，能引起结果偏高的有________。①洗涤量取浓硫酸的量筒，并将洗涤液转移到容量瓶中。②稀释后的H2SO4溶液未等冷却至室温就转移到容量瓶中。③将浓硫酸直接倒入烧杯，再向烧杯中注入蒸馏水来稀释浓硫酸。④定容时，加蒸馏水超过刻度线，又用胶头滴管吸出。⑤转移前，容量瓶中含有少量蒸馏水。⑥定容摇匀后，发现液面低于刻度线，又用胶头滴管加蒸馏水至刻度线。⑦定容时，俯视刻度线。【知识梳理】三、物质的量浓度相关计算1.已知溶质的质量求物质的量浓度(溶液体积已知)2．已知溶液中某种粒子的数目求物质的量浓度(溶液体积已知)3．标准状况下，气体溶质的物质的量浓度的计算(1)已知溶液的体积(2)已知溶液的密度标准状况下，V1L气体(摩尔质量为Mg·mol－1)溶于V2L水中，所得溶液密度为ρg·cm－3，则：①气体的物质的量：n＝eq\f(V1L,22.4L·mol－1)②溶液体积：V(溶液)＝eq\f(m（溶液）g,ρg·cm－3)×10－3L·mL－1③溶液质量：m(溶液)＝m(溶质)＋m(溶剂)＝Mg·mol－1×eq\f(V1L,22.4L·mol－1)＋V2L×1000mL·L－1×1.0g·cm－3④再根据c＝eq\f(n,V（溶液）)知，c＝eq\f(1000ρV1,MV1＋22400V2)mol·L－14．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。其中M为溶质B的摩尔质量，ρ为溶液的密度(g·cm－3)，w为溶质的质量分数。(2)推导方法设溶液体积为1L，则①溶质的质量：m＝1L×1000mL·L－1×ρg·cm－3(溶液的密度)×w(溶质的质量分数)＝1000ρwg②溶质的物质的量：n＝eq\f(m,M)＝eq\f(1000ρw,M)mol③溶质的物质的量浓度：c＝eq\f(n,V)＝eq\f(\f(1000ρw,M)mol,1L)＝eq\f(1000ρw,M)mol·L－15．溶液稀释与混合的计算(1)浓溶液的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)(溶液体积一般不守恒)(2)含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)5.化学方程式中化学计量数与其他各物理量的关系例如：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑化学计量数之比2221扩大NA倍2NA2NA2NANA物质的量之比2mol2mol2mol1mol质量之比46g36g80g2g结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比＝各物质的粒子数之比＝各物质的物质的量之比＝同一条件下气体体积之比。解题步骤[辨析]同一溶质、不同浓度的溶液混合，在混合前后溶质的质量、物质的量保持守恒，溶液的质量保持守恒，但溶液的体积一般不守恒。混合后溶液的体积：①若指出不考虑溶液体积改变，可认为是原溶液的体积之和；②若给出混合后溶液的密度，应根据V混＝eq\f(m混,ρ混)＝eq\f(ρ1V1＋ρ2V2,ρ混)来计算。【能力达成】1．100mL溶液中溶有0.1molHCl和0.1molAlCl3，则该溶液中Cl－的物质的量浓度为()A．0.3mol·L－1 B．0.4mol·L－1C．3.0mol·L－1 D．4.0mol·L－12．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－1B．0.42mol·L－1C．0.56mol·L－1D．0.26mol·L－13．在0.2L由NaCl、MgCl2、CaCl2组成的混合液中，部分离子浓度大小如图所示，则溶液中Ca2＋的物质的量浓度为()A．0.5mol·L－1B．1mol·L－1C．1.5mol·L－1D．无法计算4．常温下，欲配制密度为1.1g·cm－3、浓度为6mol·L－1的稀盐酸，在体积为100mL、密度为1.19g·cm－3、浓度为12mol·L－1的浓盐酸中需加蒸馏水()A．200mLB．100mLC．101mLD．120mL5．VmLAl2(SO4)3溶液中含有Al3＋ag，取eq\f(1,4)VmL溶液稀释到4VmL，则稀释后溶液中SOeq\o\al(2－,4)的物质的量浓度是()A．eq\f(125a,9V)mol·L－1B．eq\f(125a,10V)mol·L－1C．eq\f(125a,36V)mol·L－1D．eq\f(a,22.4)mol·L－16．某10%NaOH溶液，加热蒸发掉100g水后得到80mL20%的溶液，则该20%NaOH溶液的物质的量浓度为()A．12.5mol·L－1B．7mol·L－1C．7.5mol·L－1D．6.25mol·L－17．某盐的混合物中含有Na＋、Mg2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)离子，测得Na＋、Mg2＋、Cl－的物质的量浓度分别为0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0.4mol·L－1，则SOeq\o\al(2－,4)的物质的量浓度为()A．0.1mol·L－1 B．0.2mol·L－1C．0.3mol·L－1 D．0.4mol·L－18．VLFe2(SO4)3溶液中含有agSOeq\o\al(2－,4)，取此溶液0.5VL，用水稀释至2VL，则稀释后溶液中Fe3＋的物质的量浓度为()A．eq\f(a,576V)mol·L－1B．eq\f(125a,36V)mol·L－1C．eq\f(250a,36V)mol·L－1 D．eq\f(125a,48V)mol·L－19．取50.0mLNa2CO3和Na2SO4的混合液，加入过量BaCl2溶液后得到14.51g沉淀，用过量稀硝酸处理后沉淀量减少到4.66g，同时溶液中有气泡产生。回答下列问题：(1)原混合溶液中Na2CO3、Na2SO4的物质的量浓度分别为________、________。(2)产生的气体在标准状况下的体积为________。【学习效果】1．50mL0.6mol·L－1氢氧化钠溶液含氢氧化钠的质量为()A．1.2gB．1.6gC．2.0g D．2.4g2．将14.2g硫酸钠溶于水中，配制成500mL溶液，下列说法正确的是()A．硫酸钠溶液中溶质的物质的量浓度为1mol·L－1B．硫酸根离子的物质的量浓度为2mol·L－1C．钠离子的物质的量浓度为0.4mol·L－1D．硫酸钠溶液中溶质的物质的量浓度为2mol·L－13．标准状况下，500体积的氯化氢气体溶于水形成1体积的盐酸，则盐酸中溶质的物质的量浓度是()A．500mol·L－1B.eq\f(500,22.4)mol·L－1C．5mol·L－1 D．无法计算4．下列各溶液中，Na＋的物质的量浓度最大的是()A．4L0.5mol·L－1的NaCl溶液B．1L0.3mol·L－1的Na2SO4溶液C．0.8L0.4mol·L－1的NaOH溶液D．2L0.15mol·L－1的Na3PO4溶液5.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．该溶液中溶质的物质的量浓度为1mol·L－1B．该溶液中含有58.5gNaClC．配制100mL该溶液需用5.85gNaClD．量取100mL该溶液倒入烧杯中，烧杯中Na＋的物质的量为0.1mol6．在t℃时，将agNH3完全溶于水，得到VmL溶液，该溶液的密度为ρg·cm－3，质量分数为w，其中含NHeq\o\al(＋,4)的物质的量为bmol。下列叙述正确的是()A．溶质的质量分数w＝eq\f(a,Vρ－a)×100%B．溶质的物质的量浓度c＝eq\f(1000a,17V)mol·L－1C．溶液中c(NHeq\o\al(＋,4))＝eq\f(b,V)mol·L－1D．上述溶液中再加入VmL水，所得溶液溶质的质量分数大于0.5w7.将15mL2mol·L－1Na2CO3溶液逐滴加入40mL0.5mol·L－1MCln溶液中，恰好将溶液中的Mn＋完全沉淀为碳酸盐，则MCln中n的值是()A．4B．3C．2D．18．下列关于物质的量浓度表述正确的是()A．0.3mol·L－1的Na2SO4溶液中含有Na＋和SOeq\o\al(2－,4)的总物质的量为0.9molB．当22.4LNH3完全溶于水制得1L氨水时，其浓度是1mol·L－1C．在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中，若Na＋和SOeq\o\al(2－,4)的物质的量相等，则K＋的浓度必定大于Cl－的浓度D．10℃时，100mL0.35mol·L－1的KCl饱和溶液蒸发掉5g水，冷却到10℃时，其体积小于100mL，它的物质的量浓度大于0.35mol·L－19．下图是配制一定物质的量浓度溶液的过程示意图。下列说法错误的是()A．所配制的Na2CO3溶液的物质的量浓度为1.0mol·L－1B．操作2是将溶解并放置至室温的Na2CO3溶液转移到容量瓶中C．操作4如果仰视，会使配得的溶液的浓度偏低D．操作5中，定容摇匀后发现液面低于刻度线，继续加水至液面与刻度线相切10．实验室欲用NaOH固体配制1.0mol·L－1的NaOH溶液240mL，下列叙述不正确的是()A．某同学欲称量一定量的NaOH固体，他先用托盘天平称量烧杯的质量，天平平衡后的状态如图，则烧杯的实际质量为27.4gB．要完成本实验该同学应称取10.0gNaOHC．NaOH固体溶解后必须恢复至室温再进行转移D．容量瓶使用前需洗涤、并保持干燥11．在0.4L由NaCl、MgCl2、CaCl2