2022年高中化學(xué)（大綱版）第一冊(cè) 第三章物質(zhì)的量第三節(jié)物質(zhì)的量濃度(備課資料)

2022年高中化學(xué)（大綱版）第一冊(cè) 第三章 物質(zhì)的量 第三節(jié)物質(zhì)的量濃度(備課資料)一、溶液的電荷守恒規(guī)律 因?yàn)槿魏稳芤憾硷@電中性，故溶液中陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù)應(yīng)等于溶液中陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)，這個(gè)規(guī)律就稱(chēng)之為電荷守恒規(guī)律。在具體應(yīng)用時(shí)，通?？梢躁?yáng)離子所帶的正電荷數(shù)就等于陽(yáng)離子的物質(zhì)的量或陽(yáng)離子物質(zhì)的量濃度乘以每一個(gè)陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù)。陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)就等于陰離子的物質(zhì)的量或陰離子物質(zhì)的量濃度乘以每一個(gè)陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)。例如： 1.在Na2SO4溶液中 Na2SO4=2NaSO c(Na)=2×c(SO) 2.在K2SO4、MgSO4的混合溶液中 K2SO4=2KSO MgSO4=Mg2SO c(K)2×c(Mg2)=2×c(SO) 例在Ca(NO3)2和Ba(NO3)2的混合溶液中，Ca2的物質(zhì)的量濃度為0.25 mol/L，NO的物質(zhì)的量濃度為1.5 mol/L，求該溶液中Ba2的物質(zhì)的量濃度。 解析：在Ca(NO3)2、Ba(NO3)2的混合溶液里存在電荷守恒關(guān)系。 解：設(shè)Ba2的物質(zhì)的量濃度為x。 由溶液里的電荷守恒規(guī)律得： 2×c(Ba2)2×c(Ca2)=c(NO) 2x2×0.25 mol/L=1.5 mol/L x=0.5 mol/L 答：溶液里Ba2的物質(zhì)的量濃度為0.5 mol/L。 二、溶液等體積混合的規(guī)律 例1 溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為a%和5a%的H2SO4溶液按等體積混合，混合溶液中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 A.3a%B.6a%C.3a%D.3a% 解析：設(shè)a%、5a%的溶液的密度分別為1、2，各取體積V mL，混合溶液里H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)x%。 根據(jù)溶液稀釋定律，得：1Va%2V5a%=(1V2V)·x% x=×a 即x=(1)·a因?yàn)镠2SO4溶液的密度大于1，濃度越濃，密度越大，即21 所以1222，2，(1)a3a 答案：C 例2 已知氨水的密度為0.990 g/cm3時(shí)，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，氨水的密度為0.930 g/cm3時(shí)，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%。溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為a%和5a%的氨水按等體積混合，混合溶液中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 A.3a%B.6a%C.3a%D.3a% 解析：a%、5a%的溶液的密度分別為1、2，各取體積V mL，混合溶液里NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x%。 根據(jù)溶液稀釋定律，得：1Va%2V5a%=(1V2V)x% x=×a 即x=(1)a 因?yàn)榘彼芤旱拿芏刃∮?，濃度越濃，密度越小，即12 所以1222，2，(1)a3a 答案：D 規(guī)律總結(jié)見(jiàn)下表 同溶質(zhì)、同溶劑的溶液A和B，其密度分別為A和B，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為wA和wB。A和B等體積混合后所得溶液C的密度為C，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wC、A、B、wA、wB、wC之間的關(guān)系有如下規(guī)律。 結(jié)論：當(dāng)濃度越大其密度越大的同溶質(zhì)水溶液等體積相混(1)，所得混合后溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于混合前兩溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值。如H2SO4、NaOH、NaCl等溶液。 當(dāng)濃度越大其密度越小的同溶質(zhì)水溶液等體積相混(1)，所得混合后溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于混合前兩溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值。如NH3、CH3CH2OH溶液。 三、氣體溶于水計(jì)算中的常見(jiàn)錯(cuò)誤 下面用一個(gè)具體的例子進(jìn)行說(shuō)明。 如：標(biāo)準(zhǔn)狀況下將67.2 L HCl氣體溶于440 mL水中，所得鹽酸密度為1.1 g·cm3。求該鹽酸的物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 錯(cuò)因分析：物質(zhì)的量濃度計(jì)算中，溶液的體積應(yīng)以升為單位，而在以上計(jì)算中得到的溶液體積單位為毫升，計(jì)算結(jié)果的單位為mol·cm3。 本題的正確解法如下： 答：該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為6 mol·L1，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。 四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度計(jì)算的主要類(lèi)型 1.溶質(zhì)、溶液、濃度的換算 求算溶液的物質(zhì)的量濃度或溶質(zhì)的物質(zhì)的量時(shí)，溶液的體積單位應(yīng)是L，溶質(zhì)一定要用物質(zhì)的量表示，單位是mol。如給出的溶質(zhì)是用質(zhì)量或氣體的體積(標(biāo)況下)表示時(shí)，應(yīng)根據(jù)有關(guān)公式換算為“物質(zhì)的量”。 帶有結(jié)晶水的物質(zhì)做為溶質(zhì)時(shí)，其溶質(zhì)物質(zhì)的量的計(jì)算，用帶結(jié)晶水的物質(zhì)的質(zhì)量除以帶有結(jié)晶水物質(zhì)的摩爾質(zhì)量即可。 如：把71.5克碳酸鈉晶體(Na2CO3·10H2O)溶于水，配成250 mL溶液，計(jì)算此溶液的物質(zhì)的量濃度。 解：m(Na2CO3·10H2O)=286 g·mol1， n(Na2CO3·10H2O)= =0.25 mol=n(Na2CO3) c(Na2CO3)= =1 mol·L1。 2.有關(guān)一定物質(zhì)的量濃度溶液稀釋的計(jì)算 用水稀釋溶液時(shí)，稀釋前后溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量是不變的，故有： c(濃)V(濃)=c(稀)V(稀) 對(duì)于同一溶質(zhì)的兩種不同濃度的溶液混和時(shí)，混合后溶液中所含溶質(zhì)的總量等于兩種原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量和，混合溶液的總質(zhì)量等于兩種原溶液的質(zhì)量之和，但體積不等于兩種原溶液的體積和，對(duì)于混和后溶液的體積應(yīng)通過(guò)溶液的密度換算。 例在100 mL 36.5%的濃鹽酸(密度為1.18 g·cm3)中加入多少mL 2 mol·L1稀鹽酸(密度為1.08 g·cm3)，才能配成6 mol·L1的鹽酸(密度為1.10 g·cm3)？ 解：設(shè)需加入2 mol·L1鹽酸的體積為V， 混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為： V·2 mol·L1=1.18 mol2 V mol·L1 混合溶液的體積為： =混合溶液的物質(zhì)的量濃度為： 6 mol·L1=解之:V=0.138 L=138 mL。 答：需2 mol·L1的稀鹽酸138 mL。 五、玻璃量器在中學(xué)化學(xué)范圍內(nèi)常見(jiàn)的玻璃量器有燒杯、量杯、量筒、容量瓶、酸（堿）式滴定管、錐形瓶、移液管等。 1玻璃量器的外部特征 由于用于測(cè)量液體體積，故玻璃量器最明顯的一個(gè)特征即是每一量器上都標(biāo)有刻度線(xiàn)(至少一條)和數(shù)字標(biāo)記。有的還標(biāo)有溫度等其他符號(hào)。玻璃量器以毫升為計(jì)量單位，用國(guó)際符號(hào)“mL”標(biāo)出。標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20，精度較高的量器刻度線(xiàn)一般較細(xì)，分度也多，數(shù)字標(biāo)在右側(cè)或偏右上方。容量瓶和移液管的刻度只有一條環(huán)形標(biāo)線(xiàn)，在指定溫度下，當(dāng)溶液到液面最低處與標(biāo)線(xiàn)相切時(shí)，所容納的液體體積就等于量器標(biāo)示的體積。 2玻璃量器的使用注意事項(xiàng) 容量瓶有無(wú)色和棕色之分。配制不同體積的溶液，應(yīng)選用相應(yīng)體積的容量瓶。瓶與瓶口要吻合，不漏水，注入的液體應(yīng)達(dá)到室溫。配置溶液時(shí)，不能用手掌貼住瓶體，以免引起體積變化。容量瓶不能儲(chǔ)液，也不能加熱。 滴定管 也有無(wú)色和棕色之分，棕色滴定管用于盛裝見(jiàn)光易分解的溶液。常見(jiàn)滴定管的容積有20 mL、25 mL、50 mL、100 mL等四種規(guī)格。精度為O.01O.02 mL。正確讀取容積刻度是保證計(jì)量準(zhǔn)確的關(guān)鍵，使用前要檢查玻璃活塞是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活和不漏水，否則要在活塞上涂凡士林，向同一方向旋轉(zhuǎn)，直到緊貼吻合。用時(shí)要趕出尖嘴部分的氣泡，用畢應(yīng)將滴定管立即洗凈，并裝滿(mǎn)蒸餾水，管口套上防塵套。長(zhǎng)期不用時(shí)活塞處要襯上紙條，防止黏結(jié)。 量簡(jiǎn) 分101000 mL等多種，10 mL量筒的分刻度是O.2 mL，1000 mL量筒的分刻度是10 mL。量取液體時(shí)，量筒大小應(yīng)選用合適的規(guī)格，不要用大量筒量取少量液體，也不要用小量簡(jiǎn)多次量取體積較大的液體。量筒不可加熱，也不能直接用于配制溶液。 3玻璃容量?jī)x器的校正 滴定管、移液管、容量瓶等容量?jī)x器，在出廠前都由當(dāng)?shù)赜?jì)量部門(mén)做過(guò)檢驗(yàn)和校正，在一般實(shí)驗(yàn)中可以直接使用而不必校正。在準(zhǔn)確度要求較高的實(shí)驗(yàn)中，容量?jī)x器都必須再校正。校正容量?jī)x器時(shí)常采用衡量法和比較法。 衡量法：用衡量法校正容量?jī)x器時(shí)。要使用物體在真空中和空氣中的質(zhì)量關(guān)系式： m0=m+（-）（1） 式中m0是物體在真空中的質(zhì)量，m是物體在空氣中的質(zhì)量，是空氣的密度，1是物體的密度，2是砝碼的密度。用上式可以求得物體在真空中的質(zhì)量。在空氣里和室溫下稱(chēng)量，必須考慮空氣的浮力和玻璃容器的體積膨脹對(duì)稱(chēng)量的影響。通常在測(cè)出任意溫度下容器的體積后，再由下式算出20時(shí)容器的準(zhǔn)確體積： V20=Vt+0.000025Vt（20一t） （2） 式中V20是容器在20的體積，Vt是容器在t的體積。O.000025是一般玻璃體的膨脹系數(shù)。 上述(1)(2)兩式可用于校正滴定管、容量瓶等容量?jī)x器的體積。 容量比較法比衡量法操作簡(jiǎn)單，因此在要求不太嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)中可以用容量比較法校正。容量比較法用一種已校正過(guò)的容量?jī)x器作為標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)校正另一種容量?jī)x器。例如，用已校正過(guò)的25 mL的移液管來(lái)校正100 mL的容量瓶，可用移液管吸取4次25 mL的純水注入100 mL的容量瓶中，然后觀察水準(zhǔn)線(xiàn)是否正在容量瓶的標(biāo)線(xiàn)上。如果有誤差，可以標(biāo)記出來(lái)，在今后的使用中，此容量瓶的容積以100 mL準(zhǔn)確容積的標(biāo)線(xiàn)為準(zhǔn)。這種方法是相對(duì)的，所以在使用中應(yīng)將此容量瓶和移液管配套使用。綜合能力訓(xùn)練 1用98%的濃H2SO4（密度1.84g·cm3）配制4mol·L1稀H2SO4250mL，需加入水的體積是（）A152mL B150 mLC195.7 mLD無(wú)法確定答案：D2300mL某濃度的NaOH溶液中含有60g溶質(zhì)，現(xiàn)欲配制1 mol·L1NaOH溶液，應(yīng)取原溶液與蒸餾水的體積之比約為( ) A1：4 B1：5 C2：1D2：3 答案：A 3將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的a HCl(g)溶于1000 g水中，得到的鹽酸的密度是b g·cm3，則該鹽酸的物質(zhì)的量濃度是( ) Aa22.4 mol·L一1 Bab22400 mol·L一1 Cab(22400+36.5a) mol·L一1 D1000 ab (22400+36.5a) mol·L一1 答案：D 4某學(xué)生準(zhǔn)備用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98、密度為1.84 g·cm3的濃硫酸配制0.2 mol·L一1的硫酸溶液500 mL。試回答下列問(wèn)題： (1)從下列用品中選出實(shí)驗(yàn)所需要的儀器或用品(填序號(hào))_。A500 mL燒杯 B100 mL燒杯 C10 mL量筒 D100 mL量筒 E：500 mL容量瓶 F1000 mL容量瓶 G廣口瓶 H托盤(pán)天平 I玻璃棒 除選用上述儀器外，尚缺少的儀器或用品是_。 (2)容量瓶上需要標(biāo)有：溫度 濃度 容量 壓強(qiáng) 刻度線(xiàn) 酸式或堿式，六項(xiàng)中的 ( ) A B C D (3)某學(xué)生通過(guò)計(jì)算后的實(shí)驗(yàn)操作如下：(a)用量簡(jiǎn)量取5.2 mL濃硫酸；(b)向量筒中加入少量蒸餾水，并用玻璃棒攪拌；(c)立即將稀釋后的溶液轉(zhuǎn)入容量瓶中；(d)然后小心地往容量瓶中加蒸餾水至刻度線(xiàn)；(e)把容量瓶蓋蓋緊，再振蕩搖勻。指出上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的錯(cuò)誤之處_。 答案：(1)ACEI 膠頭滴管 (2)A (3)abcd