資源簡介

1.3 第3課時　物質的量濃度
【學習目標】
1.理解物質的量濃度的概念,運用物質的量濃度的概念進行簡單的計算,學會配制一定物質的量濃度溶液的方法和技能。
2.通過學習溶液的配制建立溶液組成的簡單模型,通過對溶質的質量分數與物質的量濃度的比較,提高運用比較、歸納、推理的能力,培養理論聯系實際的學習自然科學的思想。
3.通過進行一定物質的量濃度溶液的配制實驗,培養實驗探究的能力,逐步加強科學探究與創新意識。
【自主預習】
1.溶質的質量分數
(1)概念:溶液中的　　　　質量與　　　　質量之比。
(2)表達式:w(溶質)=　　　　　　×100%。
2.物質的量濃度
3.配制一定物質的量濃度(100 mL 1.00 mol·L-1氯化鈉)的溶液
(1)完成該實驗,除量筒、托盤天平(帶砝碼)、藥匙、燒杯外,還需要的儀器有　。
(2)容量瓶的選擇與使用
①容量瓶上標有溫度(一般為20 ℃)和容積。
②容量瓶有不同的規格,常用的有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL和1000 mL等幾種。
③使用容量瓶時要注意以下幾點:
a.不能溶解固體;b.不能稀釋濃溶液;c.不能加熱;d.不能作反應容器;e.不能長期貯存溶液;f.使用前要檢驗容量瓶　　　　。
(3)配制實驗步驟
【參考答案】1.(1)溶質　溶液　(2)
2.單位體積　物質的量　cB　 mol·L-1　mol/L
cB=　1 mol
3.(1)100 mL容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管
(2)是否漏水　(3)5.9 g　100 mL容量瓶　1~2 cm
最低點
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)將58.5 g氯化鈉溶于1 L水中,得到1 mol·L-1的氯化鈉溶液。 (　　)
(2)0.5 mol·L-1氯化鈣溶液中,Ca2+與Cl-的物質的量濃度都是0.5 mol·L-1。 (　　)
(3)從2 mol·L-1氫氧化鈉溶液中取出10 mL溶液,其物質的量濃度仍是2 mol·L-1。 (　　)
(4)容量瓶在使用前應檢查是否漏液。 (　　)
(5)用固體配制溶液時,可直接將固體在容量瓶中進行溶解。 (　　)
(6)實驗室需要950 mL 0.1 mol·L-1氯化鈉溶液,配制時應選用1000 mL容量瓶。 (　　)
(7)配制一定物質的量濃度溶液時,兩次使用玻璃棒,其作用分別是攪拌和引流。 (　　)
(8)配制1 L 0.1 mol·L-1硫酸銅溶液,需要25 g CuSO4·5H2O。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√
(7)√　(8)√
2.1 mol·L-1葡萄糖(C6H12O6,M=180 g·mol-1)溶液的含義是什么
【答案】1 L葡萄糖溶液中含有1 mol葡萄糖,或者是1 L葡萄糖溶液中含有180 g葡萄糖。
3.100 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中含有溶質多少克
【答案】1.06 g。
【合作探究】
任務1：物質的量濃度及相關計算
情境導入　生活中表示溶液的濃度,實際有很多方法,白酒中的酒精含量是體積百分數,食用油用的質量分數,礦泉水中的礦物質含量用的是mg·L-1,而血液檢驗中使用了mmol·L-1這樣的單位。
問題生成
1.實際生產生活中,對于溶液,人們是測量質量方便還是測量體積方便呢
【答案】體積。
2.學習了物質的量后,我們能否用物質的量來表示溶液的組成 如何表示
【答案】能。用單位體積溶液里所含溶質B的物質的量來表示溶液的組成的物理量,叫作溶質B的物質的量濃度,其符號為cB,單位為mol·L-1。
3.1 mol·L-1 NaCl溶液表示什么含義
【答案】1 L溶液中含有1 mol NaCl。
4.將1 mol NaCl溶于1 L水中,溶液的物質的量濃度是1 mol·L-1嗎 將100 mL 1 mol·L-1氯化鈉溶液平均分成5份,每份溶液的物質的量濃度是多少
【答案】不是,根據物質的量濃度的定義,體積必須是溶液的體積。1 mol·L-1氯化鈉溶液平均分成5份,每份的物質的量濃度仍是1 mol·L-1。
5.物質的量濃度表達式cB=中,V能不能用溶劑的體積代替
【答案】不能。“V”指的是溶液的體積,一般不等于溶劑的體積,也不等于溶劑的體積和溶質的體積之和,要通過溶液的質量和密度換算得到。
【核心歸納】
1.正確理解物質的量濃度
(1)體積是溶液的體積,不是溶劑的體積,應根據V=計算。
(2)溶質可以是單質、化合物,也可以是離子或某種特定組合。
(3)在一定濃度的溶液里取出任意體積的溶液,其濃度不變,所含溶質的質量改變。
2.要能正確判斷溶液的溶質并計算其物質的量
(1)與水發生反應生成新的物質,如Na、Na2O、Na2O2NaOH;SO3H2SO4。
(2)特殊物質:如NH3溶于水后溶質為NH3·H2O,但計算濃度時仍以NH3作為溶質。
(3)含結晶水的物質:CuSO4·5H2OCuSO4;
Na2CO3·10H2ONa2CO3。
3.要注意溶液稀釋定律(守恒觀點)
(1)溶質的質量在稀釋前后保持不變,即m1w1=m2w2。
(2)溶質的物質的量在稀釋前后保持不變,即c1V1=c2V2。
(3)溶液質量守恒,m(稀)=m(濃)+m(水)(體積一般不守恒)。
4.已知一定體積(V)的溶液中溶質的量,計算溶質的物質的量濃度的方法
(1)若已知溶質質量:
(2)若已知溶液中某粒子的個數:
5.一定體積(V1)的氣體(標準狀況下)溶于水后形成的溶液中溶質的物質的量濃度的計算方法
(1)若已知溶液的體積V2:
(2)若已知溶液的密度:[假定氣體的摩爾質量為M g·mol-1,V L(標準狀況)該氣體溶于1 L水中所得溶液的密度為ρ g·cm-3]
c=== mol·L-1。
6.物質的量濃度與溶質的質量分數的換算
(1)換算公式
cB= mol·L-1
M:溶質B的摩爾質量(單位:g·mol-1);ρ:溶液密度(單位:g·mL-1);w為溶質的質量分數。
(2)推導方法
設溶液體積為1 L,則:
cB=== mol·L-1。
7.溶液中離子濃度的有關計算
(1)單一溶質溶液中溶質組成計算
根據組成規律求算:在溶液中,陰離子與陽離子濃度之比等于化學組成中陰、陽離子個數之比。
如K2SO4溶液中:c(K+)=2c(S)=2c(K2SO4)。
(2)混合溶液中電荷守恒計算
根據電荷守恒,溶質所有陽離子帶正電荷總數與陰離子帶負電荷總數相等。
如在Na2SO4、NaCl混合溶液中,c(Na+)=2c(S)+c(Cl-),c(Na+)、c(Cl-)分別為7 mol·L-1、3 mol·L-1,則c(S)= mol·L-1=2 mol·L-1。
【典型例題】
【例1】游泳池里的水一般常加適量的硫酸銅,用以殺滅其中的細菌,而對游泳者的身體無害?，F取一水樣300mL,經分析其中含有0.0192g Cu2+,則水樣中硫酸銅的物質的量濃度為　　　　mol·L-1。
【答案】0.001
【解析】c(CuSO4)=c(Cu2+)===0.001mol·L-1?！?br/>【例2】用1 L水吸收560 L(標準狀況下)氨氣,所得氨水的密度是0.90 g·cm-3,求:
(1)氨氣的物質的量是　　　　。
(2)所得氨水的物質的量濃度約是　　　(保留兩位小數)。
　　【答案】(1)25 mol　(2)15.79 mol·L-1
　　【解析】(1)n(NH3)==25mol。
(2)V=,c=≈15.79mol·L-1。
【例3】從1 L 1 mol·L-1氫氧化鈉溶液中取出100 mL:
(1)取出的這100 mL氫氧化鈉溶液的物質的量濃度是　　　　,所含氫氧化鈉的質量是　　　　。
(2)若將取出的這100 mL氫氧化鈉溶液加水稀釋至500 mL,所得溶液的物質的量濃度是　　　　。
【答案】(1)1mol·L-1　4g　(2)0.2mol·L-1
【解析】(1)1L溶液中取出100mL,濃度不變,c(NaOH)=1mol·L-1。100mL溶液中含m(NaOH)=n(NaOH)·M(NaOH)=1mol·L-1×0.1L×40g·mol-1=4g。(2)稀釋前后溶質的物質的量不變,c(濃)·V(濃)=c(稀)·V(稀),即1mol·L-1×0.1L=c(稀)×0.5L,c(稀)=0.2mol·L-1。
任務2：一定物質的量濃度溶液的配制
情境導入　氯化鈉是一種重要的體液內電解質平衡調節藥。正常人體內總鈉量平均為150 g,其中44%以氯化鈉形式存在于細胞外液,約9%存在于細胞內。在臨床上,氯化鈉注射液可以用于治療各種原因導致的失水癥。另外,當機體大量出血的時候,而短時間內又沒辦法進行輸血,這個時候可以暫時地輸入氯化鈉注射液來維持血容量進行急救。那么我們該如何配制一定物質的量濃度的氯化鈉溶液呢
問題生成
1.配制480 mL 0.2 mol·L-1的氯化鈉溶液需要多大規格的容量瓶
【答案】500 mL。
2.配制溶液前,容量瓶需要潤洗嗎
【答案】不需要。
3.配制480 mL 0.2 mol·L-1的氯化鈉溶液的具體步驟是什么
【答案】(1)計算需要的NaCl的質量為5.85 g。
(2)稱量NaCl的質量(應該使用精密度比較高的分析天平或電子天平,但是本實驗中可使用托盤天平代替,此時應該稱量5.9 g)。
(3)將稱量好的固體放入燒杯中,加入適量蒸餾水,用玻璃棒攪拌,使其完全溶解。待溫度恢復至室溫。
(4)將燒杯中的溶液沿玻璃棒轉移至500 mL容量瓶。
(5)用少量蒸餾水洗滌燒杯內壁和玻璃棒2~3次,并將洗滌液也轉移至容量瓶。輕輕搖動容量瓶,使溶液混合均勻。
(6)向容量瓶內注入蒸餾水,至距離刻度線1~2 cm處,改用膠頭滴管滴加,直至溶液的凹液面最低點與容量瓶的刻度線恰好相切。
(7)蓋好瓶塞,反復上下顛倒,搖勻。將配制好的溶液倒入試劑瓶中,并貼好標簽。
4.為什么要用蒸餾水洗滌燒杯內壁和玻璃棒,并將洗滌液轉移至容量瓶中
【答案】燒杯內壁和玻璃棒上都會沾有一些氯化鈉溶液,洗滌是為了減小實驗誤差。
【核心歸納】
1.容量瓶的結構與規格
2.容量瓶的選擇與使用
(1)容量瓶是配制一定物質的量濃度溶液的專用儀器,選擇容量瓶應遵循“大而近”的原則:所配溶液的體積等于或略小于容量瓶的容積。
(2)使用前要查漏。檢驗程序:加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立,瓶塞旋轉180°→倒立→查漏。
(3)使用容量瓶注意“五不”:不能溶解固體,不能稀釋濃溶液,不能加熱,不能作反應容器,不能長期存放溶液。
(4)定容時平視刻度,凹液面最低點與刻度線相切。
3.溶液配制中的誤差分析
誤差的判斷依據:cB==,故凡是能影響固體質量的操作或影響溶液體積的操作都會產生誤差。
可能引起誤差的一些操作 過程分析 對濃度 的影響
m V
稱量過程中的誤差分析 稱量時間過長 減小 - 偏低
稱NaOH時用濾紙 減小 - 偏低
配制過程中的誤差分析 移液前容量瓶內有少量水 不變 不變 無影響
向容量瓶轉移液體時有少量液體流出 減小 - 偏低
未洗滌燒杯和玻璃棒 減小 - 偏低
定容時,水加多后用滴管吸出 減小 - 偏低
定容搖勻時液面下降再加水 - 增大 偏低
定容時仰視讀刻度(圖1) - 增大 偏低
定容時俯視讀刻度(圖2) - 減小 偏高
未冷卻至室溫就注入容量瓶定容 - 減小 偏高
(1)仰視刻度線(圖1),加水量偏多,溶液濃度偏低。
(2)俯視刻度線(圖2),加水量偏少,溶液濃度偏高。
【典型例題】
【例4】關于配制980 mL 0.1 mol·L-1CuSO4溶液的實驗,下列說法正確的是(　　)。
A.需要稱取CuSO4·5H2O固體的質量為16.0 g
B.一定要用到的玻璃儀器有 1000 mL容量瓶、燒杯、玻璃棒、漏斗、膠頭滴管
C.為加快CuSO4·5H2O固體的溶解,可適當加熱,然后趁熱將溶液轉移到容量瓶中
D.倒立搖勻后發現液面低于刻度線,若補加蒸餾水至刻度線會使所得溶液的濃度偏低
【答案】D
【解析】實驗室沒有980 mL容量瓶,應該選用1000 mL容量瓶配制。需要稱取CuSO4·5H2O固體的質量=1 L×0.1 mol·L-1×250 g·mol-1=25.0 g,A項錯誤;配制一定物質的量濃度的溶液用到的玻璃儀器有 1000 mL容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管,用不到漏斗,B項錯誤;為加快CuSO4·5H2O固體的溶解,可適當加熱,然后將溶液冷卻后轉移到容量瓶中,C項錯誤;倒立搖勻后發現液面低于刻度線,若補加蒸餾水至刻度線,導致溶液的體積偏大,所得溶液的濃度偏低,D項正確。
【例5】在配制一定物質的量濃度溶液的過程中,下列操作對所配溶液濃度無影響的是　　　　(填字母,下同);會使所配溶液的濃度偏大的是　　　　;會使所配溶液的濃度偏小的是　　　　。
A.在燒杯中溶解溶質,攪拌時不慎濺出少量的溶液
B.未將洗滌燒杯內壁的溶液轉移入容量瓶
C.容量瓶中液面未到刻度線便停止加水
D.將配得的溶液從容量瓶轉移到干燥、潔凈的試劑瓶中時,有少量的溶液濺出
E.將燒杯中溶液轉移到容量瓶之前,容量瓶中有少量蒸餾水
F.定容時,俯視容量瓶刻度線
【答案】DE　CF　AB
【解析】將配得的溶液從容量瓶轉移到試劑瓶中時,溶液的濃度已經是所要配的濃度,有少量的溶液濺出對濃度無影響;將燒杯中溶液轉移到容量瓶,還要加水定容,故轉移之前容量瓶中有少量蒸餾水對所配溶液濃度無影響;俯視容量瓶刻度線,會使所配溶液體積偏小,濃度偏大。
【隨堂檢測】
1.將20 g氫氧化鈉固體溶于水,配制成500 mL溶液,該溶液的物質的量濃度為(　　)。
A.1.0 mol·L-1　　　　 　 B.0.5 mol·L-1
C.20 mol·L-1 D.0.04 mol·L-1
【答案】A
2.下列關于1.0 mol·L-1Na2SO4溶液的敘述正確的是(　　)。
①溶液中含有1 mol Na2SO4
②1 L溶液中含有142 g Na2SO4
③將1 mol Na2SO4溶于1 L水中所得的溶液
④將322 g Na2SO4·10H2O溶于水后再稀釋成1000 mL所得的溶液
A.①③ B.②④ C.③④ D.②③
【答案】B
【解析】溶液中溶質的物質的量與溶液體積有關,溶液體積未給出,無法計算溶質的物質的量,①錯誤;142 g Na2SO4的物質的量為1 mol,溶于水配成1 L溶液,可得1 mol·L-1的Na2SO4溶液,②正確;1 mol Na2SO4溶于1 L水,所得溶液的體積不是1 L,③錯誤;322 g硫酸鈉晶體的物質的量為1 mol,則溶液中硫酸鈉的物質的量為1 mol,溶液體積為1 L,所得硫酸鈉溶液的濃度為1 mol·L-1,④正確。
3.實驗室配制500 mL 0.2 mol·L-1Na2CO3溶液,下列說法錯誤的是(　　)。
A.稱量時,若將Na2CO3固體置于托盤天平右盤,將導致所配溶液濃度偏小
B.將Na2CO3固體置于燒杯中溶解,冷卻后轉移到容量瓶中
C.定容搖勻后發現液面低于刻度線,應再滴加蒸餾水至刻度線
D.將配制好的Na2CO3溶液轉移至帶橡膠塞的試劑瓶中
【答案】C
【解析】A項,需稱取Na2CO3固體的質量:m=nM=cVM=0.2 mol·L-1×0.5 L×106 g·mol-1=10.6 g,固體放在右盤,會導致實際稱量的Na2CO3的質量只有9.4 g,正確;B項,固體在燒杯中溶解,容量瓶不能用于固體溶解,正確;C項,定容搖勻后因為容量瓶內壁上粘有液滴,所以液面低于刻度線,此時無需滴加蒸餾水,錯誤;D項,Na2CO3溶液顯堿性,不能用帶玻璃塞的試劑瓶,正確。
4.實驗室欲用NaOH固體配制1.0 mol·L-1的NaOH溶液240 mL:
(1)配制溶液時,一般可以分為以下幾個步驟:①稱量
②計算　③溶解?、艿罐D搖勻?、蒉D移?、尴礈臁、叨ㄈ?br/>⑧冷卻。正確的操作順序為　　　　　　　　　,本實驗必須用到的儀器有天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)某同學欲稱量一定量的NaOH固體,他先用托盤天平稱量燒杯的質量,天平平衡后的狀態如圖。燒杯的實際質量為　　　　g,要完成本實驗該同學應稱出　　　　g NaOH。
(3)使用容量瓶前必須進行的一步操作是　　　　。
(4)在配制過程中,其他操作都是正確的,下列操作會引起濃度偏高的是　　　　(填序號)。
①沒有洗滌燒杯和玻璃棒?、谵D移溶液時不慎有少量溶液灑到容量瓶外面?、廴萘科坎桓稍?含有少量蒸餾水?、芏ㄈ輹r俯視刻度線　⑤未冷卻到室溫就將溶液轉移到容量瓶中并定容?、薅ㄈ莺笕掀咳磸蛽u勻,靜置后,液面低于刻度線,再加水至刻度線
【答案】(1)②①③⑧⑤⑥⑦④　250 mL容量瓶、膠頭滴管
(2)27.4　10.0
(3)檢查容量瓶是否漏水
(4)④⑤
【解析】(1)實驗室沒有240 mL規格的容量瓶,應配制250 mL 1.0 mol·L-1的NaOH溶液,配制步驟:計算、稱量、溶解或稀釋、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻、裝瓶等,則正確的順序為②①③⑧⑤⑥⑦④;結合操作方法可知,使用的儀器有托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、膠頭滴管,所以還缺少的儀器為250 mL容量瓶、膠頭滴管。(2)結合“左盤物體的質量=右盤物體的質量+游碼的讀數”可知,燒杯的實際質量為30 g-2.6 g=27.4 g;配制250 mL 1.0 mol·L-1的NaOH溶液,需要NaOH的質量為1.0 mol·L-1×0.25 L×40 g·mol-1=10.0 g。(3)容量瓶帶有瓶塞,配制過程中需要搖勻,則使用容量瓶前必須檢查容量瓶是否漏水。(4)①沒有洗滌燒杯和玻璃棒,溶質質量減小,濃度偏低;②轉移溶液時不慎有少量溶液灑到容量瓶外面,溶質質量減小,濃度偏低;③容量瓶不干燥,含有少量蒸餾水,不影響溶液體積和溶質質量,濃度不變;④定容時俯視刻度線,溶液體積偏小,濃度偏高;⑤未冷卻到室溫就將溶液轉移到容量瓶中并定容,冷卻后溶液體積減小,濃度偏高;⑥定容后塞上瓶塞反復搖勻,靜置后,液面低于刻度線,再加水至刻度線,溶液體積增大,濃度偏低。
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