第二單元　溶液組成的定量研究發(fā) 展 目 標體 系 構(gòu) 建1.認識物質(zhì)的量在化學定量研究中的重要作用，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養(yǎng)。2.能從定量角度描述和分析物質(zhì)及其變化，能運用物質(zhì)的量研究溶液的組成，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養(yǎng)。一、物質(zhì)的量濃度1．溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)(1)概念：溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比。(2)表達式：w(溶質(zhì))＝×100%。2．溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度(1)概念：表示單位體積溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量。(2)符號：cB，常用單位：mol·L－1。(3)表達式：cB＝。物質(zhì)的量濃度表達式中，V表示溶液的體積，在進行簡單計算時，一定要辨析所給體積是否為溶液體積，溶液的體積不等于溶劑的體積。二、配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液1．容量瓶的選擇與使用注意事項：(1)使用容量瓶時一定要注意注明規(guī)格，如100 mL容量瓶。(2)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。(3)使用容量瓶注意“六不”：①不能溶解固體；②不能稀釋濃溶液；③不能加熱；④不能作反應容器；⑤不能長期貯存溶液；⑥不能互換瓶塞。(4)使用前要檢驗容量瓶是否漏水。(5)定容時要使溶液的凹液面正好與刻度線相切。2．配制100 mL 0.100 mol·L－1 Na2CO3溶液，除量筒、托盤天平、藥匙、燒杯外，還需要的儀器有100 mL容量瓶、玻璃棒、膠頭滴管。配制過程為：(1)計算、稱量：需要Na2CO3的質(zhì)量是1.06 g；若用托盤天平稱量，則應稱量的質(zhì)量是1.1 g。(2)溶解：在燒杯中加適量蒸餾水溶解，用玻璃棒攪拌并冷卻至室溫。(3)轉(zhuǎn)移：用玻璃棒引流，將燒杯中的溶液用玻璃棒小心轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中。(4)洗滌：用蒸餾水洗滌燒杯內(nèi)壁及玻璃棒2～3次，并把洗滌的溶液都注入容量瓶中。注意溶解及洗滌所用水的總體積一定不能超過要配制溶液的體積。(5)定容：將蒸餾水注入容量瓶中，液面離容量瓶頸刻度線下1～2 cm時，改用膠頭滴管滴加蒸餾水至凹液面正好與刻度線相切，蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒轉(zhuǎn)和搖動多次。(6)裝瓶：把配好的溶液倒入預備好的干燥試劑瓶中，貼上標簽。3．配制流程圖示為三、化學反應的計算1．確定未知物質(zhì)的量濃度的思路(1)借助某個特定反應中消耗的溶質(zhì)的物質(zhì)的量進行計算。(2)將已知物質(zhì)的量濃度的溶液與一定體積未知物質(zhì)的量濃度的溶液反應，根據(jù)反應時消耗已知物質(zhì)的量濃度溶液的體積，通過計算確定未知濃度溶液的物質(zhì)的量濃度。2．物質(zhì)的量應用于化學方程式計算的基本步驟微點撥：(1)書寫格式規(guī)范化：在根據(jù)化學方程式計算的過程中，各物理量、物質(zhì)名稱、公式等盡量用符號表示，且數(shù)據(jù)的運算要公式化并帶單位。 (2)單位運用對應化：根據(jù)化學方程式計算時，如果題目所給的兩個量單位不一致，要注意兩個量的單位要“上下一致，左右相當”。 (3)如果兩種反應物的量都是已知的，求解某種產(chǎn)物的量時，必須先判斷哪種物質(zhì)過量，然后根據(jù)不足量的物質(zhì)進行計算。3．化學反應中的計量關(guān)系(1)化學反應中參加反應各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學方程式中對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。(2)對于有氣體參加的反應，在同溫同壓下各氣體的化學計量數(shù)之比等于其體積之比。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”。)(1)將40 g NaOH溶解在1 L水中所得溶液的物質(zhì)的量濃度是1 mol·L－1。 (×)(2)為了配制方便，可將固體或濃溶液直接在容量瓶(或量筒)中進行溶解(或稀釋)。 (×)(3)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時，若液面超過刻度線，應立即用膠頭滴管吸出多的部分。 (×)(4)物質(zhì)在發(fā)生化學反應時，它們的質(zhì)量比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。(×)2．0.56 g氧化鈣恰好與20 mL鹽酸反應，則此鹽酸的物質(zhì)的量濃度是(　　)A．0.10 mol·L－1　　 B．0.20 mol·L－1C．0.50 mol·L－1   D．1.00 mol·L－1D　[CaO　＋　2HCl===CaCl2＋H2O     56 g     2 mol    0.56 g    c(HCl)×20×10－3 L則：＝，解得c(HCl)＝1.00 mol·L－1。]3．將190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液。(1)該溶液中MgCl2的物質(zhì)的量濃度為        ，溶液中Cl－的物質(zhì)的量濃度為        。(2)從1 L該溶液中取出10 mL,10 mL溶液中物質(zhì)的量濃度為        ，溶質(zhì)的物質(zhì)的量為        。[解析]　根據(jù)表達式可以求出。從溶液中取出部分液體，但其物質(zhì)的量濃度不變。[答案]　(1)2 mol·L－1　4 mol·L－1　(2)2 mol·L－1　0.02 mol有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計算(素養(yǎng)養(yǎng)成——證據(jù)推理與模型認知) 表示溶液組成的方法有兩種：①溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)；②物質(zhì)的量濃度。如圖所示為實驗室濃硫酸的試劑瓶上的標簽。[問題1]　為什么溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)和物質(zhì)的量濃度可以相互換算？[提示]　質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量濃度均是描述溶質(zhì)多少的物理量，利用質(zhì)量分數(shù)計算的溶質(zhì)一定等于利用物質(zhì)的量計算的溶質(zhì)，因此可以利用溶質(zhì)守恒，將質(zhì)量分數(shù)與物質(zhì)的量濃度進行換算。[問題2]　若取1 L這種濃硫酸，其中含有溶質(zhì)的質(zhì)量是多少？物質(zhì)的量是多少？[提示]　1 L這種濃硫酸中所含硫酸溶質(zhì)的質(zhì)量： 1 000 mL×1.84 g·cm－3×98%＝18.4×98 g＝1 803.2 g。物質(zhì)的量：＝18.4 mol。[問題3]　根據(jù)物質(zhì)的量濃度的定義計算該濃硫酸的物質(zhì)的量濃度。[提示]　該濃硫酸的物質(zhì)的量濃度為＝18.4 mol·L－1。1．有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計算(1)計算的基本公式：c＝＝。(2)計算的基本類型和方法：①已知溶質(zhì)的質(zhì)量。②已知溶液中某種微粒的數(shù)目。③標準狀況下，氣體溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的計算。　c＝2．物質(zhì)的量濃度與溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)的換算(1)換算公式：cB＝ mol·L－1。M：溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量　ρ：溶液的密度(g·mL－1)(2)推導方法：設(shè)溶液體積為1 L，則cB＝＝＝ mol·L－1。3．溶液的稀釋與混合(1)稀釋規(guī)律。①語言描述：將濃溶液加水稀釋，稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量和質(zhì)量都保持不變。②公式：c(濃)·V(濃)＝c(稀)·V(稀)。(2)混合規(guī)律：①語言描述：同一溶質(zhì)不同濃度的兩溶液相混合，混合后，溶質(zhì)的總物質(zhì)的量(或總質(zhì)量)等于混合前兩溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量之和(或質(zhì)量之和)。②公式：c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混)。w1·m1＋w2·m2＝w(混)·m(混)1．若30 g密度為d g·cm－3的AlCl3溶液中含有0.9 g Al3＋，則Cl－的物質(zhì)的量濃度為(　　 )A.d mol·L－1　　　　 B.d mol·L－1C.d mol·L－1   D. mol·L－1 A　[0.9 g Al3＋的物質(zhì)的量是n(Al3＋)＝＝ mol，則n(Cl－)＝3n(Al3＋)＝ mol，溶液的體積是V＝＝＝×10－3 L，所以c(Cl－)＝＝＝ mol·L－1。 ]2．已知V L硫酸鐵溶液中含F(xiàn)e3＋m g，則該溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量濃度為        mol·L－1，SO的物質(zhì)的量濃度為        mol·L－1，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為              mol·L－1。[解析]　解答本題應注意兩點：一是溶液中某離子的物質(zhì)的量濃度的計算依然從定義出發(fā)，即c＝；二是硫酸鐵電離后n(Fe3＋)∶n(SO)＝2∶3，那么c(Fe3＋)∶c(SO)＝2∶3，同時還有c[Fe2(SO4)3]＝c(Fe3＋)＝c(SO)。因n(Fe3＋)＝＝ mol，c(Fe3＋)＝＝＝ mol·L－1，c(SO)＝c(Fe3＋)＝ mol·L－1，c＝c(Fe3＋)＝ mol·L－1。[答案]　　　配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的誤差分析(素養(yǎng)養(yǎng)成——科學探究與創(chuàng)新意識) [問題]　配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液是高中化學的重要實驗之一。配制一定濃度的氫氧化鈉溶液時，氫氧化鈉在燒杯中剛好溶解，立即把溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中，這樣可以嗎？為什么？能否將氫氧化鈉固體直接在容量瓶內(nèi)溶解？[提示]　不可以。溶液未冷卻，液體膨脹，故向容量瓶中所加的水偏少，這樣所配溶液濃度偏高。不能將氫氧化鈉固體直接在容量瓶內(nèi)溶解，因為容量瓶不能直接溶解固體，也不能用來稀釋濃溶液。1．誤差的分析方法(1)根據(jù)cB＝＝可知，MB為定值(溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量)，實驗過程中不規(guī)范的操作會導致mB或V的值發(fā)生變化，從而使所配制溶液的物質(zhì)的量濃度產(chǎn)生誤差。若實驗操作導致mB偏大，則cB偏大；若實驗操作導致V偏大，則cB偏小。(2)容量瓶定容時仰視、俯視對結(jié)果的影響(如下圖)a　　　　　b①仰視刻度線(如圖a)：加水量高于基準線(刻度線)，溶液體積偏大，c偏低。②俯視刻度線(如圖b)：加水量低于基準線(刻度線)，溶液體積偏小，c偏高。2．配制100 mL 1.00 mol·L－1 氯化鈉溶液常出現(xiàn)的誤差實驗操作nVc①計算結(jié)果m＝5.85 g，稱5.9 g偏大不變偏大②砝碼生銹(沒有脫落)偏大不變偏大③少量氯化鈉沾在濾紙上偏小不變偏小④有少量液體濺出偏小不變偏小⑤容量瓶內(nèi)有少量水不變不變不變⑥未洗滌或洗滌液未注入容量瓶偏小不變偏小⑦仰視不變偏大偏小⑧超過刻度線，吸出一部分水偏小不變偏小⑨搖勻后液面下降，補充水不變偏大偏小⑩試劑瓶剛用蒸餾水洗過不變偏大偏小3．下列配制的溶液濃度偏高的是(　　 )A．配制鹽酸用量筒量取鹽酸時俯視刻度線B．配制鹽酸定容時，仰視容量瓶刻度線C．配制燒堿溶液時，沒有洗滌溶解燒堿的燒杯和玻璃棒D．配制燒堿溶液時，燒堿溶解后未經(jīng)冷卻即注入容量瓶至刻度線D　[A項，俯視刻度線，將會使量得的鹽酸體積小于計算值，導致濃度偏低；B項，定容時仰視容量瓶刻度線，導致加水量增多，溶液濃度偏低；C項，未洗滌燒杯、玻璃棒，導致溶質(zhì)減少，溶液濃度偏低；D項，溶液在容量瓶中冷卻后液面低于刻度線，溶液體積減小，溶液濃度偏高。]4．實驗室需配制250 mL 0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液，填空并回答下列問題：(1)配制250 mL 0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液：實際應稱Na2CO3質(zhì)量/g應選用容量瓶的規(guī)格/mL______________________(2)配制時，其正確的操作順序是              (用字母表示，每個字母只能用一次)。A．用30 mL蒸餾水洗滌燒杯2～3次，洗滌液均注入容量瓶，振蕩B．將準確稱量的Na2CO3固體倒入燒杯中，再加適量蒸餾水溶解C．將已冷卻的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中D．將容量瓶蓋緊，振蕩，搖勻E．改用膠頭滴管加蒸餾水，使溶液凹液面恰好與刻度線相切F．繼續(xù)往容量瓶內(nèi)小心加蒸餾水，直到液面接近刻度線1～2 cm處(3)操作A中，將洗滌液都移入容量瓶，其目的是        ；溶液注入容量瓶前需恢復到室溫，這是因為                                                                                                          。(4)若出現(xiàn)如下情況，對所配溶液濃度將有何影響？(填“偏高”“偏低”或“無影響”)若容量瓶中有少量蒸餾水                 ；若定容時俯視刻度線                        。[答案]　(1)2.7　250　(2)BCAFED　(3)保證溶質(zhì)全部轉(zhuǎn)入容量瓶　不冷卻就轉(zhuǎn)移到容量瓶并定容，冷卻至室溫后會使溶液的體積偏小，濃度偏高　(4)無影響　偏高1．從1 L 1 mol·L－1的KOH溶液中取出100 mL，下面關(guān)于這100 mL溶液的敘述錯誤的是(　　 )A．物質(zhì)的量濃度為0.1 mol·L－1B．密度與原溶液相同C．含有KOH的物質(zhì)的量為0.1 molD．溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)與原溶液相同A　[溶液具有均一性，從1 L 1 mol·L－1的KOH溶液中取出100 mL，物質(zhì)的量濃度、溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)及密度均不變。取出的100 mL溶液中含有KOH的物質(zhì)的量為1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol。]2．實驗室有一瓶溶液，標簽上標有“BaCl2 0.2 mol·L－1”的字樣，下面是某同學對該溶液的敘述正確的是(　　 )A．配制500 mL該溶液，可將0.1 mol BaCl2溶于500 mL水中B．Ba2＋和Cl－的物質(zhì)的量濃度都是0.1 mol·L－1 C．將該瓶溶液稀釋一倍，則所得溶液的c(Cl－)為0.2 mol·L－1D．從試劑瓶中取該溶液的一半，則所取溶液的物質(zhì)的量濃度為0.1 mol·L－1C　[A錯，500 mL是溶劑水的體積，不是溶液的體積，應為0.1 mol BaCl2溶于水配成500 mL溶液，其濃度為0.2 mol·L－1；B錯，由BaCl2 0.2 mol·L－1及物質(zhì)構(gòu)成可知，Ba2＋、Cl－的物質(zhì)的量濃度分別為0.2 mol·L－1、0.4 mol·L－1；C對，c(Cl－)＝0.4 mol·L－1，稀釋前后離子的物質(zhì)的量不變，則將該瓶溶液稀釋一倍，則所得溶液的c(Cl－)＝＝0.2 mol·L－1。]3．精確配制250 mL一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液，下列實驗操作正確的是(　　 )A．選擇儀器時，使用500 mL容量瓶B．將稱量好的氫氧化鈉固體放入容量瓶中，加入少量水溶解C．在燒杯中溶解氫氧化鈉后，立即將所得溶液注入容量瓶中D．將燒杯中的氫氧化鈉溶液注入未經(jīng)干燥的潔凈容量瓶中D　[A項，應選用250 mL容量瓶。B項，容量瓶不能用作溶解的儀器，應在燒杯中溶解。C項，應將溶解NaOH后的溶液恢復到室溫后再向容量瓶中轉(zhuǎn)移。D項，容量瓶未干燥對所配溶液濃度無影響，正確。]4．將8 g鐵片放入100 mL硫酸銅溶液中，溶液中的銅離子全部被還原時，固體質(zhì)量變?yōu)?.2 g，則原硫酸銅溶液的物質(zhì)的量濃度為(　　 )A．0.5 mol·L－1　　　　　 B．0.25 mol·L－1C．0.025 mol·L－1   D．0.125 mol·L－1B　[　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　Δm　　　    1 mol　　　　　　　　　8 g　　　   n(CuSO4)　　　　　　  (8.2－8) gn(CuSO4)＝＝0.025 mol, c(CuSO4)＝＝0.25 mol·L－1。]5．某化學課外活動小組從實驗室取出硫酸試劑，試劑瓶上標簽的部分內(nèi)容如圖所示。該小組欲配制450 mL 0.2 mol·L－1的稀H2SO4溶液：(1)所需試劑瓶內(nèi)硫酸溶液的體積為        mL。(2)所用量筒和容量瓶的規(guī)格為        和        。(3)濃硫酸稀釋時的操作是                                                                                 。(4)下列為該小組的操作，可能導致配制溶液濃度偏高的是        (選填字母)。A．移液前未冷卻至室溫B．定容時加水多了，用滴管吸出C．定容時俯視刻度線(5)下圖是該小組轉(zhuǎn)移溶液的示意圖，圖中的錯誤是                                                      。[解析]　欲配制450 mL的H2SO4溶液需選取500 mL的容量瓶，在轉(zhuǎn)移溶液時應用玻璃棒引流。[答案]　(1)5.4　(2)10 mL量筒　500 mL容量瓶(3)向燒杯中加入一定量的水，再將濃硫酸沿燒杯內(nèi)壁慢慢倒入，并用玻璃棒不斷攪拌　(4)AC  (5)①未用玻璃棒引流；②未采用500 mL容量瓶  

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第二單元 溶液組成的定量研究

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