2024-2025学年高中化学第一章从实验学化学第二节第3课时物质的量在化学实验中的应用学案新人教版必修1

PAGE18-第3课时物质的量在化学试验中的应用一、物质的量浓度(1)概念：表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。(2)表达式：cB＝eq\f(nB,V)。(3)单位：mol·L－1。二、肯定物质的量浓度溶液的配制以配制100mL1.00mol·L－1NaCl溶液为例。1．主要仪器(1)托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100mL容量瓶。(2)容量瓶：2．试验步骤(1)计算：依据n＝c·V知，n(NaCl)＝0.1_mol，m(NaCl)＝5.85_g。(2)称量：(3)溶解：(4)移液：(5)洗涤、振荡：将烧杯内壁和玻璃棒洗涤2～3次，并将洗涤液都转移至容量瓶，轻轻摇动，使溶液混合匀称。(6)定容：(7)摇匀：学问点一物质的量浓度的概念一、物质的量浓度(1)定义：单位体积溶液里所含溶质B的物质的量，称为B的物质的量浓度，符号为cB，单位为mol/L(或mol·L－1)。(2)公式：cB＝eq\f(nB,V)。(3)关于物质的量浓度的留意事项：①物质的量浓度概念中的体积是溶液的体积(且以升为单位)，而不是溶剂的体积。1mol·L－1是指1L溶液中含有1mol溶质，而不是1L溶剂中溶有1mol溶质。②溶质的量用物质的量表示，而不用质量表示。③从肯定物质的量浓度的溶液中取出随意体积的溶液，物质的量浓度不变。④若物质的量浓度相同，体积不同时，则所含溶质物质的量也不同。⑤依据n＝cV，在物质的量浓度相同、体积相同的溶液里，所含溶质物质的量相同。⑥用结晶水合物配制溶液时，其溶质不应包含结晶水。例如，25g胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水后形成的溶液，溶质是CuSO4，而不是CuSO4·5H2O。二、物质的量浓度与质量分数的区分与联系1.推断正误。(1)将1molNaCl溶于1L水中，则所得溶液的浓度为1mol·L－1。(×)解析：溶剂的体积是1L，溶液的体积不是1L。(2)将1gNaOH溶于水制成1L溶液，则所得溶液的浓度为1mol·L－1。(×)解析：1molNaOH溶于水配成1L溶液，其物质的量浓度为1mol·L－1，而今溶质的物质的量不是1mol。(3)从100mL1mol·L－1的硫酸溶液中量取10mL，其浓度是1mol·L－1。(√)解析：溶液取出前后浓度没有发生变更，故硫酸的物质的量浓度仍是1mol·L－1。2．同体积、同物质的量浓度的不同溶质的溶液中，所含溶质的物质的量有什么关系？提示：体积、物质的量浓度相等，则溶质的物质的量相等，与溶液中详细存在哪种溶质无关。[例1]下列说法中正确的是()A．1L水中溶解58.5gNaCl，该溶液的物质的量浓度为1mol/LB．从1L2mol/L的H2SO4溶液中取出0.5L，该溶液的浓度为1mol/LC．配制500mL0.5mol/L的CuSO4溶液，需62.5g胆矾D．中和100mL1mol/L的H2SO4溶液，需NaOH4g[思路分析](1)正确应用物质的量浓度进行化学计算，不仅要算数值，还要算数值的单位。(2)cB＝eq\f(nB,V)可变形应用，即nB＝cBV或V＝eq\f(nB,cB)。(3)留意带结晶水的物质溶质的计算。[解析]A项中58.5gNaCl的物质的量为1mol，但溶液的体积并不是1L水的体积，所以物质的量浓度无法计算。B项中取出0.5L的溶液，它的物质的量浓度并未发生变更，仍为2mol/L,0.5L溶液中所含的溶质是1L溶液中的一半。C项中因为500mL0.5mol/L的CuSO4溶液中，CuSO4的物质的量为0.5L×0.5mol/L＝0.25mol，所以胆矾的物质的量也应为0.25mol，即质量为0.25mol×250g/mol＝62.5g。D项中因为H2SO4的物质的量为0.1L×1mol/L＝0.1mol，中和0.1molH2SO4需NaOH应为0.2mol，即0.2mol×40g/mol＝8g。[答案]C下列溶液中物质的量浓度为1mol·L－1的是(D)A．将40gNaOH溶解在1L水中B．将22.4LHCl气体溶于水配成1L溶液C．将1L10mol·L－1浓盐酸加入9L水中D．将10gNaOH溶解在少量水中，再加蒸馏水至溶液体积为250mL解析：依据公式c＝eq\f(n,V)，n为溶质的物质的量，V为溶液的体积。A项，溶液的体积不等于1L；B项，22.4LHCl的物质的量不肯定是1mol；C项，浓盐酸与水混合后，溶液体积不是10L；D项，n(NaOH)＝0.25mol，V[NaOH(aq)]＝0.25L，c(NaOH)＝eq\f(nNaOH,V[NaOHaq])＝eq\f(0.25mol,0.25L)＝1mol·L－1。学问点二肯定物质的量浓度溶液的配制1．配制肯定物质的量浓度溶液的类型以及仪器2．容量瓶的运用(1)容量瓶的构造①标注：温度、容积、刻度线。②常用规格：100mL、250mL、500mL及1000mL。(2)容量瓶的运用①检漏运用前必需检查是否漏水，检查的方法是：往瓶内加入肯定量水，塞好瓶塞。用食指摁住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，视察瓶塞四周是否有水漏出。假如不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查是否漏水。经检查不漏水的容量瓶才能运用。②运用容量瓶留意“五不”不能溶解固体；不能稀释浓溶液；不能加热；不能作反应容器；不能长期贮存溶液。③选择容量瓶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。3．配制步骤(1)计算①若溶质是固体，计算所需固体的质量；若溶质含有结晶水，在计算时计算所含结晶水物质的质量。②将浓溶液稀释时，要计算所需浓溶液的体积。(2)称量(或量取)(3)溶解(或稀释)①将称量后的溶质放入烧杯中，用量筒加入适量溶剂溶解。溶解时，用玻璃棒不断搅拌，目的是加速溶解且使溶解后的溶液复原至室温。②溶解溶质所用溶剂体积的大小，要结合被溶解溶质的多少、所配制溶液的体积等因素来确定。为了避开加入溶剂过多或过少，要求用量筒量取这部分溶剂。③物质在溶剂中溶解，有的要放出热量，有的要汲取热量。由于容量瓶不能经受骤冷或骤热，它的标定容积是20℃温度下的值，因此溶质溶解后形成的溶液必须要复原至室温。(4)转移①将复原至室温的溶液全部转移到容量瓶中。②容量瓶的规格(容积)要与所配制溶液的体积相符。③烧杯内的液体向容量瓶内倾倒时，要用玻璃棒将液体引流至瓶颈内刻度线以下，不能使液体流至瓶颈内刻度线以上的任何部位(以下的类似操作也是如此)，更不能让液体流到容量瓶外面。为达此目的，要定准玻璃棒在容量瓶内的位置，棒的下端靠在瓶颈内壁的刻度线以下处，棒身立于瓶口的中心。(5)洗涤每次用蒸馏水约5mL将溶解溶质用过的烧杯洗涤2～3次，每次的洗涤液都沿玻璃棒转入容量瓶中。(6)摇匀(7)定容①操作时加水用玻璃棒引流，当加水至离刻度线1～2cm处时改用胶头滴管加水。②滴加蒸馏水时，要使每一滴水都落在液面的中心，而不能滴在容量瓶瓶颈的内壁上。要平视容量瓶的刻度线，仔细视察，当液面的最低点与刻度线相平常，马上停止加水。(8)振荡塞好容量瓶的瓶塞，将容量瓶反复颠倒、摇匀。(9)装瓶把容量瓶内的溶液倒入干净、干燥的试剂瓶内，盖好瓶塞，在瓶体上贴好注明溶液名称、浓度的标签。4．溶液配制过程中的误差分析(1)原理依据——公式法c(B)＝eq\f(nB,V)＝eq\f(m,M·V)，c(B)的误差取决于m(nB)和V的值是否精确，m偏大或V偏小，则c(B)偏大，m偏小或V偏大，则c(B)偏小。(2)误差分析以配制肯定物质的量浓度的NaOH溶液为例1.在检查容量瓶是否漏水时，为何第一次检查后，还要将瓶塞旋转180°，再检查一次？提示：为了防止因容量瓶的瓶塞、瓶口内部不规则而可能造成的推断错误。假如瓶塞、瓶口不规则，在某处能相互吻合，容量瓶不漏水，但若将瓶塞旋转180°，则瓶塞、瓶口仍吻合的可能性很小，因此，需如此检查两次。2．用胶头滴管滴入蒸馏水定容后，再盖上容量瓶瓶塞，颠倒几次后往往会出现液面低于刻度，为什么？能否再加蒸馏水？提示：因容量瓶属“容纳式”的玻璃量器。用胶头滴管滴入蒸馏水定容到液面正好与刻度线相切时，溶液体积恰好为容量瓶的标定容量。假如再振荡容量瓶(一般用手指压紧容量瓶的磨口玻璃塞颠倒几次)后，会出现瓶内液面低于刻度线，这是因为极少量溶液在润湿磨口处损耗了(沾在瓶塞或磨口处)。容量瓶的刻度是以“容纳量”为依据，所以颠倒后不需再加蒸馏水至刻度，若再加，则所配溶液浓度会偏低。3．配制肯定物质的量浓度的硫酸时，量取浓硫酸的量筒内壁的残留液能不能冲洗？提示：不能。量筒属于“流出量式”玻璃容器，如用量筒量取20.0mL硫酸，倒出的液体(不包括量筒内壁的残留液体)就是(20.0±0.1)mL，所以不必用水冲洗量筒内壁残留液。假如冲洗并转移至容量瓶中，会造成溶质的物质的量浓度偏高。4．配制NaCl溶液时，需称5.85gNaCl固体，用托盘天平称合理吗？为什么？提示：不合理。因为托盘天平只能精确到0.1g，但是考虑到中学试验室状况，只能运用托盘天平，事实上只能称5.9gNaCl。5．为什么在定容之前，要“轻轻晃动容量瓶，使溶液混合匀称”？提示：因为当两种性质不同的溶液混合时，混合物的体积有可能小于两种溶液体积之和，也有可能大于两种溶液体积之和。若等容量瓶内凹液面恰好与刻度线相切时再摇匀，则摇匀后溶液的体积可能与容量瓶的标定容量不等，这样配制的溶液是不符合要求的。[例2]试验室欲用NaOH固体配制1.0mol/L的NaOH溶液240mL。(1)配制溶液时，一般可以分为以下几个步骤：①称量②计算③溶解④摇匀⑤移液⑥洗涤⑦定容⑧冷却⑨摇动其正确的操作依次为________(填序号)。本试验必需用到的仪器有托盘天平、药匙、玻璃棒、烧杯、________。(2)某同学欲称量NaOH的质量，先用托盘天平称量烧杯的质量，托盘天平平衡后的状态如图所示。烧杯的实际质量为________g，要完成本试验该同学应称量________gNaOH。(3)运用容量瓶前必需进行的一步操作是________。(4)配制过程中，下列操作会引起所配溶液浓度偏高的是________。A．转移溶液时，有少量溶液洒到容量瓶外面B．定容时俯视刻度线C．未冷却至室温就将溶液移入容量瓶中并定容D．定容后塞上瓶塞反复摇匀，静置后，液面低于刻度线，再加蒸馏水至刻度线[思路分析]解答本题要留意：(1)熟识肯定物质的量浓度溶液的配制步骤及各步骤中所用的仪器；(2)熟识容量瓶的运用；(3)依据公式c＝eq\f(n,V)进行误差分析。[解析](1)配制1.0mol/LNaOH溶液的步骤：计算所需NaOH固体的质量→用托盘天平称量→在烧杯中溶解→冷却至室温→向容量瓶中转移溶液→洗涤烧杯及玻璃棒→洗涤液移入容量瓶→摇动容量瓶→向容量瓶中加水定容→上下颠倒摇匀溶液。依据试验步骤即推断出所需仪器还有250mL容量瓶和胶头滴管。(2)用托盘天平称量试剂，要依据“左物右码”的放置原则。若放反，则m物＝m码－m游码，因此，烧杯的质量为30g－2.6g＝27.4g。m(NaOH)＝1mol/L×0.25L×40g/mol＝10.0g。(3)运用容量瓶前，要检验其是否漏液。(4)A项操作使溶质物质的量减小，浓度偏低；B、C项操作使体积减小，浓度偏高；D项操作多加了蒸馏水，体积偏大，浓度偏低。[答案](1)②①③⑧⑤⑥⑤⑨⑦④250mL容量瓶、胶头滴管(2)27.410.0(3)检查容量瓶是否漏液(4)BC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的稀硫酸。可供选择的仪器：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，在配制稀硫酸时用不到的仪器有②⑦⑧(填代号)。(2)经计算，需浓硫酸的体积为5.4_mL。现有①10mL、②50mL、③100mL三种规格的量筒，应选用的量筒是①(填代号)。(3)在配制过程中，其他操作都精确，下列操作中错误的是①②③④⑥⑦(填代号，下同)，能使所配溶液浓度偏高的有①②⑦。①洗涤量取浓硫酸后的量筒，并将洗涤液转入容量瓶中②未等稀释后的硫酸溶液冷却至室温就转入容量瓶内③将浓硫酸干脆倒入烧杯，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，发觉液面低于刻度线，又用胶头滴管加蒸馏水至刻度线⑦定容时俯视刻度线解析：(1)用浓硫酸配制肯定物质的量浓度的稀硫酸，首先要计算出所需浓硫酸的体积，用量筒量取；浓硫酸必需在烧杯中稀释(稀释时须要用玻璃棒引流和搅拌)，待溶液复原至室温，再转移至容量瓶中；定容时需用胶头滴管。试验中用不到的是烧瓶、托盘天平和药匙。(2)设须要98%浓硫酸的体积为V，依据稀释前后H2SO4的物质的量守恒：0.500L×0.2mol·L－1＝(V×1.84g·cm－3×98%)÷98g·mol－1，解得V≈5.4mL，应选择10mL的量筒。(3)量筒属于“流出量式”玻璃容器，不必冲洗量筒内壁残留液，否则会使所配溶液浓度偏高，①错误。浓硫酸溶于水放热，溶液的温度高于室温，待溶液复原到室温时，溶液的体积会减小，导致所配溶液的浓度偏高，②错误。稀释浓硫酸时，必需将浓硫酸缓缓倒入水中，并用玻璃棒搅拌，使产生的热量快速扩散，③错误。定容时，加蒸馏水超过刻度线，又用胶头滴管吸出，则溶液中溶质的量会削减，使所配溶液的浓度偏低，④错误。转移前，容量瓶中含有少量蒸馏水，对试验无影响，⑤正确。定容摇匀后，发觉液面低于刻度线，又用胶头滴管加蒸馏水至刻度线，则溶液的体积会偏大，浓度会偏低，⑥错误。定容时俯视刻度线，则溶液的实际体积偏小，浓度偏高，⑦错误。学问点三物质的量浓度的有关计算有关物质的量浓度的基本计算要充分利用物质的量的四个基本公式：①n＝cV溶液；②n＝eq\f(m,M)；③n＝eq\f(N,NA)；④n＝eq\f(V,22.4L·mol－1)(标准状况下气体)。1．已知肯定体积的溶液中溶质的量，计算溶质的物质的量浓度的方法2．已知溶液中某种粒子的物质的量浓度，求其他粒子的物质的量浓度的方法(1)单一溶质溶液单一溶质溶液可依据定组成规律求算，即：在溶液中，阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中阴、阳离子个数之比，据此可求已知一种粒子浓度的溶液中的另一种粒子浓度。如K2SO4溶液中：c(K＋)＝2c(SOeq\o\al(2－,4))＝2c(K2SO4)。(2)混合溶液如在Na2SO4、NaCl混合溶液中，c(Na2SO4)＝2mol/L，c(NaCl)＝3mol/L，则混合溶液中c(Na＋)＝2mol/L×2＋3mol/L＝7mol/L。3．溶液的稀释或混合计算(1)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。存在公式：c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)m(浓)·w(浓)＝m(稀)·w(稀)(2)同一溶质不同浓度的两溶液相混合，混合后，溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量之和(或质量之和)。存在等式：c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混)m1·w1＋m2·w2＝m(混)·w(混)4．已知标准状况下VL气体溶于水后形成溶液，求c(1)若已知溶液的体积V溶液(L)：eq\x(V)eq\o(→,\s\up17(④))eq\x(n)eq\o(→,\s\up17(①))eq\x(c)(2)若已知溶液的密度ρg·cm－3(该气体溶于1L水形成的溶液)：其中：V溶液＝eq\f(m溶液,ρ)＝eq\f(\f(V,22.4)×M＋1000,ρ)×10－3L＝eq\f(MV＋22400,22400ρ)L，所以c＝eq\f(n,V溶液)＝eq\f(\f(V,22.4),\f(MV＋22400,22400ρ))mol·L－1＝eq\f(ρV,MV＋22400)×103mol·L－15．物质的量浓度、质量分数、溶解度之间的换算如何计算混合溶液的体积？提示：混合后溶液的体积：①若题目中指出不考虑溶液体积的变更，可认为是原两溶液的体积之和；②若题目中给出混合后溶液的密度，应依据V(混)＝eq\f(m混,ρ混)＝eq\f(ρ1V1＋ρ2V2,ρ混)来计算。(留意单位的换算)[例3]将20gNaOH固体溶于水配成100mL溶液，其密度为1.185g·mL－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10mL，其中NaOH的物质的量浓度为________，含NaOH的物质的量为________。(4)将取出的10mL溶液加水稀释，稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为1mol·L－1，稀释后溶液体积为________mL。[思路分析](1)依据n＝eq\f(m,M)计算出NaOH的物质的量，再依据c＝eq\f(n,V)计算出该NaOH溶液的物质的量浓度；(2)依据m＝ρV计算出该溶液的质量，再依据w＝eq\f(m溶质,m溶液)×100%计算出其质量分数；(3)溶液具有均一性，取出的溶液浓度不变；依据n＝cV计算取出的溶液中含有NaOH的物质的量；(4)依据稀释过程中溶质的物质的量不变计算出稀释后溶液体积，再依据总体积计算出须要加入水的体积。[解析](1)20gNaOH物质的量是eq\f(20g,40g·mol－1)＝0.5mol，其物质的量浓度为eq\f(0.5mol,0.1L)＝5mol·L－1。(2)该溶液的质量为100mL×1.185g·mL－1＝118.5g，该溶液中NaOH的质量分数为20g÷118.5g×100%＝16.9%。(3)溶液取出以后其浓度不发生变更，其物质的量发生变更，是5mol·L－1×0.01L＝0.05mol。(4)据稀释规律c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)，则有5mol·L－1×0.01L＝1mol·L－1·V，则V＝0.05L，即50mL。[答案](1)5mol·L－1(2)16.9%(3)5mol·L－10.05mol(4)50如图是某校化学试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(A)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－1解析：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。依据稀释公式c1V1＝c2V2，可知0.25L×4.6mol·L－1＝0.0625L×18.4mol·L－1，D项正确。1．关于0.1mol/LH2SO4溶液的叙述错误的是(C)A．1L该溶液中含有H2SO4的质量为9.8gB．0.5L该溶液中氢离子的物质的量浓度为0.2mol/LC．从1L该溶液中取出100mL，则取出溶液中H2SO4的物质的量浓度为0.01mol/LD．取该溶液10mL，加水稀释至100mL后H2SO4的物质的量浓度为0.01mol/L2．如图表示配制肯定物质的量浓度的NaCl溶液的部分操作示意图，其中有错误的是(C)3．下列配制的溶液浓度偏高的是(D)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．称量4gNaOH配制0.1mol·L－1NaOH溶液1000mL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：A项俯视刻度线，将会使量取的盐酸的体积小于计算值，导致浓度偏低；B项定容时仰视容量瓶刻度线，将会导致溶液体积偏大，使溶液浓度偏小；C项由于所称NaOH固体的质量为整数，不需移动游码，故称得固体NaOH的质量是精确的，不会影响到配制溶液的浓度；D项因热胀冷缩之故，会使容量瓶中的溶液在冷却后液面低于刻度线，体积偏小，导致所配溶液浓度偏高。4．下列各示意图是与溶液配制有关的试验操作，正确的有(A)A．0个 B．1个C．2个 D．3个解析：定容操作应运用胶头滴管，①错误。不能干脆在容量瓶中溶解固体，②、④错误。定容时视线应与刻度线相平，③错误。5．下列溶液中的氯离子浓度与50mL0.1mol·L－1氯化铝溶液中氯离子的浓度相等的是(D)A．150mL0.1mol·L－1NaCl溶液B．75mL0.2mol·L－1NH4Cl溶液C．300mL0.1mol·L－1KCl溶液D．150mL0.1mol·L－1FeCl3溶液解析：溶液具有均一稳定性，即浓度与V的大小无关，只与原溶质的浓度和化学式有关。所以A中c(Cl－)＝0.1mol·L－1；B中c(Cl－)＝0.2mol·L－1；C中c(Cl－)＝0.1mol·L－1；D中c(Cl－)＝0.3mol·L－1。6．下列有关溶液配制的叙述正确的是(D)A．将58.5gNaCl溶于1L水中可得1L1.00mol·L－1NaCl溶液B．溶液定容时仰视容量瓶的刻度线，所得溶液的浓度偏大C．定容摇匀后发觉液面低于刻度线，需再加水至刻度线D．容量瓶中原有少量的蒸馏水，不