高中化学第二单元 溶液组成的定量研究第一课时学案设计

第一课时　物质的量浓度

1．通过类比溶液中溶质的质量分数，学习认识物质的量浓度的含义。

2．通过实验操作，学会配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作，并会分析实验误差，提升科学探究与创新意识的化学学科核心素养。

3．知道容量瓶的特点、用途及使用注意事项。

4．掌握物质的量浓度的有关计算，逐步提升证据推理思维能力。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

物质的量浓度

[问题探讨]

1．从500 mL 2 mol·L－1 NaCl溶液中，取出100 mL 溶液，则这100 mL溶液的物质的量浓度为多少？含有的NaCl的物质的量为多少？

提示：2 mol·L－1；

n(NaCl)＝2 mol·L－1×0.1 L＝0.2 mol。

2．在标准状况下，448 L NH3溶于水中，形成1.5 L溶液，则溶液的物质的量浓度为多少？写出计算步骤。

提示：n(NH3)＝＝20 mol，

c(NH3)＝≈13.3 mol·L－1。

3．要配制500 mL 1 mol·L－1 CuSO4溶液，则需要CuSO4的质量是多少？胆矾(CuSO4·5H2O)的质量是多少？写出计算步骤。

提示：n(CuSO4)＝0.5 L×1 mol·L－1＝0.5 mol，

m(CuSO4)＝0.5 mol×160 g·mol－1＝80.0 g，

m(CuSO4·5H2O)＝0.5 mol×250 g·mol－1＝125.0 g。

4．0.5 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中c(Al3＋)、c(SO)分别为多少？

提示：c(Al3＋)＝2c[Al2(SO4)3]＝1.0 mol·L－1，c(SO)＝3c[Al2(SO4)3]＝1.5 mol·L－1。

1．有关物质的量浓度的计算

(1)计算的基本公式：c＝＝。

(2)计算的基本类型和方法

①已知溶质的质量

③标准状况下，气体溶质的物质的量浓度的计算

 c＝

2．物质的量浓度与溶解度、溶质的质量分数之间的换算

(1)溶质的质量分数与溶解度之间的关系

溶质的质量分数(w)＝×100%

饱和溶液中溶质的质量分数(w)＝×100%＝×100%。

(2)物质的量浓度与溶质质量分数之间的关系

①换算公式：cB＝ 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1 L，则

cB＝＝＝

 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)混合规律

①语言描述：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)。

②公式：c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混)，m1w1＋m2w2＝m(混)w(混)。

1．下列溶液中，物质的量浓度为1 mol·L－1的是(　　)

A．将40 g NaOH溶解在1 L水中

B．将22.4 L HCl气体溶于水配成1 L溶液

C．将1 L 10 mol·L－1浓盐酸加入9 L水中

D．将10 g NaOH溶解在少量水中，再加蒸馏水至溶液体积为250 mL

解析：选D　A选项，溶液的体积不等于1 L；B选项，22.4 L HCl的物质的量不一定是1 mol；C选项，浓盐酸与水混合后，溶液体积不是10 L；D选项，n(NaOH)＝0.25 mol，V[NaOH(aq)]＝0.25 L，c(NaOH)＝1 mol·L－1。

2．2.0 g NaOH固体溶于水配成100 mL溶液，溶液中c(Na＋)为(　　)

A．0.2 mol·L－1    B．0.3 mol·L－1

C．0.4 mol·L－1    D．0.5 mol·L－1

解析：选D　根据公式n＝＝＝0.05 mol，c＝＝＝0.5 mol·L－1，故选D。

3．V mL Na2SO4溶液中含有a g Na＋，取 mL溶液稀释到4V mL，则稀释后溶液中Na＋的物质的量浓度是(　　)

A. mol·L－1    B． mol·L－1

C． mol·L－1    D． mol·L－1

解析：选D　 稀释前c(Na＋)＝＝＝  mol·L－1，稀释后c(Na＋)缩小16倍，因此浓度为 mol·L－1，即 mol·L－1。

4．下列溶液中，K＋的物质的量浓度最大的是(　　)

A．20 mL 1 mol·L－1 K2CO3溶液

B．50 mL 1 mol·L－1 KCl溶液

C．10 mL 1.5 mol·L－1 KHCO3溶液

D．10 mL 0.5 mol·L－1 K3PO4溶液

解析：选A　K＋的物质的量浓度与体积大小无关。四种溶液中K＋的物质的量浓度分别为2 mol·L－1、1 mol·L－1、1.5 mol·L－1、1.5 mol·L－1，故A选项中K＋的物质的量浓度最大。

5．将32.2 g Na2SO4·10H2O溶于水配成1 L溶液。

(1)该溶液中Na2SO4的物质的量浓度为________，溶液中Na＋的物质的量浓度为________。

(2)向该溶液中加入一定量的NaCl固体，使溶液中Na＋的物质的量浓度为0.4 mol·L－1(假设溶液体积不变)，需加入NaCl的质量为________，Cl－的物质的量浓度为________。

解析：(1)n(Na2SO4)＝n(Na2SO4·10H2O)＝＝0.1 mol，c(Na2SO4)＝＝0.1 mol·L－1，

c(Na＋)＝0.1 mol·L－1×2＝0.2 mol·L－1。

(2)n(Na＋)＝0.4 mol·L－1×1 L＝0.4 mol，则加入n(NaCl)＝0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol，m(NaCl)＝0.2 mol×58.5 g·mol－1＝11.7 g，c(Cl－)＝＝0.2 mol·L－1。

答案：(1)0.1 mol·L－1　0.2 mol·L－1　(2)11.7 g　0.2 mol·L－1

6．在标准状况下，将224 L HCl气体溶于635 mL水中，所得盐酸的密度为1.18 g·cm－3。试计算：

(1)所得盐酸的质量分数和物质的量浓度分别是________、________。

(2)取这种盐酸100 mL，稀释至1.0 L，所得稀盐酸的物质的量浓度是________。

解析：(1)n(HCl)＝＝10 mol，m(HCl)＝10 mol×36.5 g·mol－1＝365 g，

w(HCl)＝×100%＝36.5%，

c(HCl)＝

＝

＝11.8 mol·L－1。

(2)由c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)可知，c(稀)＝11.8 mol·L－1×＝1.18 mol·L－1。

答案：(1)36.5%　11.8 mol·L－1　(2)1.18 mol·L－1

[名师点拨]

运用物质的量浓度计算公式时的几个注意点

(1)公式中体积为溶液的体积，不是溶剂的体积；m(溶液)＝m(溶剂)＋m(溶质)，但V(溶液)≠V(溶剂)＋V(溶质)，即不能用溶质和溶剂(如水)的体积之和代替溶液的体积，通常可根据公式V(溶液)＝ 计算。

(2)溶质用物质的量表示，不是质量。

(3)B不但表示溶液中所含溶质的分子，还可表示溶液中所含溶质电离出的离子。

(4)准确判断溶液中的溶质。CuSO4·5H2O晶体溶于水，其溶质是CuSO4；Na、Na2O、Na2O2溶于H2O时，与H2O发生反应生成NaOH，此时溶液中的溶质为NaOH。再如，SO3溶于H2O时，与H2O发生反应生成H2SO4，此时溶液中的溶质为H2SO4。但NH3溶于H2O，大部分与H2O发生反应生成NH3·H2O，计算时溶质仍以NH3 计算。

(5)准确判断溶液中不同微粒的物质的量浓度之间的关系。如在Na2SO4溶液中，由于1 mol Na2SO4能电离出2 mol Na＋和1 mol SO，即n(Na＋)＝2n(SO)＝2n(Na2SO4)，所以存在c(Na＋)＝2c(SO)＝2c(Na2SO4)。不同微粒的物质的量浓度与溶液体积的多少无关。

1．容量瓶

(1)认识容量瓶

(2)容量瓶的使用——“一选、一查、五忌”

一选：选择容量瓶应遵循“就近一次性”的原则。例如配制950 mL 1 mol·L－1 NaCl溶液，应选择1_000_mL的容量瓶，计算NaCl的质量时也应按1 000 mL溶液计算。

一查：使用前检查容量瓶是否漏水。检验程序：注水→盖塞→倒立→观察→正立→塞旋180°→倒立→观察。

五忌：一忌用容量瓶溶解固体；二忌用容量瓶稀释浓溶液；三忌给容量瓶加热；四忌把容量瓶当作反应容器；五忌用容量瓶长期存放溶液。

2．配制一定物质的量浓度的溶液

以配制100 mL 0.100 mol·L－1 Na2CO3溶液为例：

(1)主要仪器：托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶(100 mL)、胶头滴管。

(2)配制步骤

[问题探讨]

1．用浓溶液配制与用固体配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器有何不同？

提示：两种溶液配制所需仪器的不同之处在于称量或量取药品时所用仪器不同，前者用量筒量取液体的体积，后者用托盘天平称量固体的质量。用浓溶液配制稀溶液时，不用托盘天平和药匙。

2．若实验时需480 mL一定物质的量浓度的Na2CO3溶液，需选用什么规格的容量瓶？

提示：500 mL容量瓶。

3．为什么不能用容量瓶来溶解固体物质或稀释溶液？

提示：由于物质的溶解往往都伴随着热量的变化，而容量瓶只能配制一定温度下的物质的量浓度的溶液，因此不能在容量瓶中溶解固体或稀释溶液。

4．为保证溶质尽可能全部转移到容量瓶中，应如何处理？

提示：为保证溶质尽可能全部转移到容量瓶中，且为了不让溶液洒在容量瓶外，同时也不让溶液在刻度线上面沿瓶壁流下，在转移时必须使用玻璃棒引流，且玻璃棒的顶端伸入容量瓶刻度线以下。

5．定容加蒸馏水时不慎超过了刻度线或向容量瓶中转移溶液时不慎将液体洒到容量瓶外面，应如何处理？

提示：洗净容量瓶，重新配制。

6．配制一定物质的量浓度的Na2CO3溶液，下列操作会使溶液浓度偏高的是(　　)

A．少量Na2CO3固体残留在称量纸上

B．溶解Na2CO3时烧杯中有少量蒸馏水

C．转移时没有洗涤烧杯和玻璃棒

D．定容至液面最高处与刻度线相平

提示：选D　A选项，少量Na2CO3固体残留在称量纸上会使进入容量瓶的溶质变少，导致溶液浓度偏低。B选项，溶解Na2CO3时烧杯中有少量蒸馏水，既不影响溶质的物质的量，也不影响溶液的体积，故不会使溶液浓度发生变化。C选项，转移时没有洗涤烧杯和玻璃棒，会有溶质残留在烧杯和玻璃棒上而没有转移入容量瓶中，使溶质偏少，导致溶液浓度偏低。D选项，定容时应使液面最低处与刻度线相平，如果液面最高处与刻度线相平，则水的加入量不够，使溶液体积偏小，导致溶液浓度偏高。

误差分析(以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例)

其他操作正常时，凡是使m或n增大的因素，使cB偏大；凡是使m或n减小的因素，使cB偏小；凡是使V增大的因素，使cB偏小；凡是使V减小的因素，使cB偏大。

注：表内“—”表示“不变”。

读数时，俯视或仰视量筒刻度产生的误差图解：

量筒的刻度是上大下小，由左下图可知，俯视读数偏大，实际量取的液体偏少；由右下图可知，仰视读数偏小，实际量取的液体偏多。

1．下列关于容量瓶的使用方法正确的是(　　)

A．使用前检查是否漏水

B．溶液未冷却即注入容量瓶中

C．容量瓶可长期存放溶液

D．在容量瓶中直接溶解固体

解析：选A　不能在容量瓶中进行溶解、稀释等操作，容量瓶不能用作反应容器或长期储存溶液，也不能加入过热或过冷的液体。

2．某学生在配制一定物质的量浓度的溶液时，由于操作不慎，使液面达到如图所示的位置，这时该同学应该采取的措施是(　　)

A．倾出刻度线以上的液体    B．吸出刻度线以上的溶液

C．影响不大，不再处理    D．重新配制

解析：选D　题图中显示，该操作导致溶液体积偏大，根据c＝，则所配溶液物质的量浓度偏小，必须重新配制。

3．实验室需配制 490 mL 1 mol·L－1 NaOH 溶液，下列叙述正确的是(　　)

A．用托盘天平称量 19.6 g NaOH 固体

B．移液时，为防止液体洒出，用玻璃棒插在刻度线以上引流

C．定容时，液面接近刻度线 1～2 cm 时，用胶头滴管滴加蒸馏水，至液面最低处与刻度线相切

D．定容时若俯视刻度线观察液面，会使所配制的 NaOH 溶液的浓度偏低

解析：选C　 没有490 mL规格的容量瓶，应该使用500 mL规格的容量瓶配制相同物质的量浓度的NaOH溶液，再取出490 mL 溶液。如此，计算得到配制溶液所用NaOH固体的质量为0.5 L×1 mol·L－1×40 g·mol－1＝20.0 g，故A选项错误；移液时，为防止液体洒出，把玻璃棒插入容量瓶口内部刻度线以下引流，故B选项错误；定容时，液面接近刻度线 1～2 cm 时，用胶头滴管滴加蒸馏水，至液面最低处与刻度线相切，故C选项正确；定容时若俯视刻度线观察液面，定容时加入的水的体积偏小，会使所配制的 NaOH 溶液的浓度偏高，故D选项错误。

4．实验室配制250 mL 0.200 mol·L－1 NaCl溶液，下列操作不会导致所配溶液浓度偏大或偏小的是(　　)

A．容量瓶洗净后未干燥

B．移液后烧杯未洗涤

C．定容时仰视刻度线读数

D．定容摇匀后液面低于刻度线，再滴加水至溶液凹液面与刻度线相切

解析：选A　容量瓶只要洗净即可，不必干燥；移液后烧杯未洗涤，会造成部分溶质损失，所配溶液浓度偏小；定容时仰视刻度线读数，会使溶液体积偏大，所配溶液浓度偏小；定容且摇匀后液面低于刻度线为正常现象，若再滴加水会使所配溶液浓度偏小。

[分级训练·课课过关]                                       

1．下列所得溶液的物质的量浓度等于0.1 mol·L－1的是(　　)

A．将0.1 mol氨充分溶解在1 L水中

B．将10 g质量分数为98%硫酸与990 g水混合

C．将8 g三氧化硫溶于水并配成1 L溶液

D．将0.1 mol氧化钠溶于水并配成1 L溶液

解析：选C　A项，溶液的体积不等于1 L；B项，无法确定溶液的体积；D项，0.1 mol Na2O溶于水，其溶质NaOH的物质的量为0.2 mol。

2．下列关于容量瓶的说法不正确的是(　　)

A．容量瓶上一般标有规格、温度和刻度线

B．容量瓶在使用前要检查是否漏水

C．可将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释

D．容量瓶不能长时间盛放所配制的溶液，应及时分装在试剂瓶中

解析：选C　容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的专用仪器，固体或浓溶液溶解或稀释时会产生热效应，使溶液发生热胀冷缩，导致结果不准确，故不可将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释，C项不正确。

3．使用容量瓶配制溶液时，若操作不当会引起误差。下列情况会使所配溶液浓度偏小的是(　　)

A．用托盘天平称量溶质时所用砝码生锈

B．用量筒量取所需浓溶液时，用蒸馏水洗涤量筒，将洗涤液并入所量浓溶液中

C．溶液转移到容量瓶后，烧杯及玻璃棒未用蒸馏水洗涤

D．用18.4 mol·L－1浓硫酸配制1.0 mol·L－1稀硫酸时，未冷却到室温即转移液体并定容

解析：选C　A项，砝码生锈导致溶质质量偏大，所配溶液浓度偏大；B项，洗涤量筒的洗涤液并入所量浓溶液中，导致溶质质量偏大，所配溶液浓度偏大；C项，烧杯及玻璃棒未洗涤，导致溶质的量减少，所配溶液浓度偏小；D项，未冷却到室温即转移液体并定容，使溶液体积偏少，所配溶液浓度偏大。

4．实验室中需要配制2 mol·L－1 NaOH溶液950 mL，配制时应选用的容量瓶的规格和称取的NaOH的质量分别是(　　)

A．950 mL、96.0 g    B．500 mL、80.0 g

C．1 000 mL、80.0 g    D．1 000 mL、76.0 g

解析：选C　配制950 mL溶液需选用1 000 mL的容量瓶，所需称取NaOH固体的质量为1 L×2 mol·L－1×40 g·mol－1＝80.0 g。

5．用质量分数为98%的浓硫酸(ρ＝1.84 g·cm－3)配制240 mL 1.84 mol·L－1稀硫酸，下列操作正确的是(　　)

A．将蒸馏水缓慢注入盛有一定量浓硫酸的烧杯中，并不断搅拌至冷却

B．必需的定量仪器有50 mL量筒、250 mL容量瓶和托盘天平

C.量取浓硫酸的体积为25.0 mL

D．先在容量瓶中加入适量水，将量好的浓硫酸注入容量瓶，加水定容

解析：选C　稀释浓硫酸时，应将浓硫酸缓慢注入水中并不断搅拌，A选项错误；该实验不需要托盘天平，B选项错误；根据稀释前后溶质质量不变可知，配制该稀硫酸需要浓硫酸的体积为V＝＝25.0 mL，C选项正确；不能在容量瓶里稀释浓硫酸，应在烧杯里稀释并冷却后，再转移到容量瓶中，最后加水定容，D选项错误。

6．实验室需要配制0.50 mol·L－1 NaCl溶液500  mL。填写下列操作步骤，以使整个操作完整。

(1)选择仪器。完成本实验所必需的仪器有：托盘天平(精确到0.1 g)、药匙、烧杯、玻璃棒、________、________以及等质量的几片滤纸。

(2)计算。配制该溶液需称取NaCl晶体的质量为______g。

(3)称量。

①称量过程中，NaCl晶体应放于托盘天平的________(填“左盘”或“右盘”)。

②称量完毕，将药品倒入烧杯中。

(4)溶解、冷却。该步实验中需要使用玻璃棒，目的是______________。

(5)转移、洗涤。在转移时应使用________引流，洗涤烧杯2～3次是为了______________________________________。

(6)定容，摇匀。

(7)在配制过程中，某学生观察定容时液面情况如图所示，所配溶液的浓度会________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

解析：(1)根据提供的仪器可知，还需500 mL容量瓶、胶头滴管。(2)根据n＝cV可知需要的n(NaCl)＝0.50 mol·L－1×0.5 L＝0.25 mol，m(NaCl)＝nM＝0.25 mol×58.5 g·mol－1≈14.6 g。(3)用托盘天平称量药品时，应“左物右码”。(4)溶解、冷却需要使用玻璃棒，目的是搅拌，加速固体溶解。(5)为了防止溶液溅出，要用玻璃棒引流；洗涤烧杯并将洗涤液注入容量瓶的目的是将溶质都转移至容量瓶。(7)仰视刻度线，会导致溶液体积偏大，则浓度偏低。

答案：(1)500 mL容量瓶　胶头滴管　(2)14.6　(3)左盘　(4)搅拌，加速溶解　(5)玻璃棒　保证溶质全部转移至容量瓶中　(7)偏低