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1、2022年高中化學(xué)(大綱版)第一冊 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)律就稱之為電荷守恒規(guī)律。在具體應(yīng)用時(shí),通??梢躁栯x子所帶的正電荷數(shù)就等于陽離子的物質(zhì)的量或陽離子物質(zhì)的量濃度乘以每一個(gè)陽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=2Na++SO
c(Na+)=2×c(SO)
2.在K2SO4、MgSO4的混合
2、溶液中
K2SO4=2K++SO
MgSO4=Mg2++SO
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)
2x+2×0.25 mol/L=1.5 mol/L
x=0.5
3、 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ρ1、ρ2,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:ρ1Va%+ρ2V5a%=(ρ1V+ρ2V)·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ρ2>ρ1
所
4、以ρ1+ρ2<2ρ2,>2,(1+)a>3a
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ρ1、ρ2,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:ρ1Va%+ρ2V5a%=(ρ1V+ρ2V)x%
x=×a
即x=(1+)a
因?yàn)榘彼?/p>
5、液的密度小于1,濃度越濃,密度越小,即ρ1>ρ2
所以ρ1+ρ2>2ρ2,<2,(1+)a<3a
答案:D
規(guī)律總結(jié)見下表
同溶質(zhì)、同溶劑的溶液A和B,其密度分別為ρA和ρB,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ρC,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wC、ρA、ρB、wA、wB、wC之間的關(guān)系有如下規(guī)律。
結(jié)論:
①當(dāng)濃度越大其密度越大的同溶質(zhì)水溶液等體積相混(ρ>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。
②當(dāng)濃度越大其密度越小的同溶質(zhì)水溶液等體積相混(ρ<1),所得混
6、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)算中的常見錯(cuò)誤
下面用一個(gè)具體的例子進(jìn)行說明。
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·cm-3。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·cm-3。
本題的正確解法如下:
答:該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為6 mol·L-1,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
7、類型
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·mol-1,
n(Na2CO3·10H2O)= =0.25 mol=n(
8、Na2CO3)
c(Na2CO3)= =1 mol·L-1。
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,對于混和后溶液的體積應(yīng)通過溶液的密度換算。
[例]在100 mL 36.5%的濃鹽酸(密度為1.18 g·cm-3)中加入多少mL 2 mol·L-1稀鹽酸(密度為1.08 g·cm-3),
9、才能配成6 mol·L-1的鹽酸(密度為1.10 g·cm-3)?
解:設(shè)需加入2 mol·L-1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·L-1=1.18 mol+2 V mol·L-1
混合溶液的體積為:
=
混合溶液的物質(zhì)的量濃度為:
6 mol·L-1=
解之:V=0.138 L=138 mL。
答:需2 mol·L-1的稀鹽酸138 mL。
五、玻璃量器
在中學(xué)化學(xué)范圍內(nèi)常見的玻璃量器有燒杯、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
10、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(至少一條)和數(shù)字標(biāo)記。有的還標(biāo)有溫度等其他符號。玻璃量器以毫升為計(jì)量單位,用國際符號“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,在指定溫度下,當(dāng)溶液到液面最低處與標(biāo)線相切時(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
11、液,也不能加熱。
滴定管 也有無色和棕色之分,棕色滴定管用于盛裝見光易分解的溶液。常見滴定管的容積有20 mL、25 mL、50 mL、100 mL等四種規(guī)格。精度為O.01~O.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,并裝滿蒸餾水,管口套上防塵套。長期不用時(shí)活塞處要襯上紙條,防止黏結(jié)。
量簡 分10~1000 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
12、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.玻璃容量儀器的校正
滴定管、移液管、容量瓶等容量儀器,在出廠前都由當(dāng)?shù)赜?jì)量部門做過檢驗(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,容量儀器都必須再校正。校正容量儀器時(shí)常采用衡量法和比較法。
衡量法:用衡量法校正容量儀器時(shí)。要使用物體在真空中和空氣中的質(zhì)量關(guān)系式:
m0=m+ρ(-) ?。?)
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,ρ是空氣的密度,ρ
13、1是物體的密度,ρ2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量,必須考慮空氣的浮力和玻璃容器的體積膨脹對稱量的影響。通常在測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) ?。?)
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、容量瓶等容量儀器的體積。
容量比較法比衡量法操作簡單,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
14、的容量儀器作為標(biāo)準(zhǔn),來校正另一種容量儀器。例如,用已校正過的25 mL的移液管來校正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)線是否正在容量瓶的標(biāo)線上。如果有誤差,可以標(biāo)記出來,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)線為準(zhǔn)。這種方法是相對的,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·cm-3)配制4mol·L-1稀H2SO4 250mL,需加入水的體積是( ?。?
A.152mL B.150 mL C.195.7 mL
15、D無法確定
答案:D
2.300mL某濃度的NaOH溶液中含有60g溶質(zhì),現(xiàn)欲配制1 mol·L-1NaOH溶液,應(yīng)取原溶液與蒸餾水的體積之比約為 ( )
A.1:4 B.1:5 C.2:1 D.2:3
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·cm-3,則該鹽酸的物質(zhì)的量濃度是 ( )
A.a(chǎn)/22.4 mol·L一1
B.a(chǎn)b/22400 mol·L一1
C.a(chǎn)b/(22400+36.5a) mol·L一1
D.1000 a
16、b /(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·cm-3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)______________。
A.500 mL燒杯 B.100 mL燒杯 C.10 mL量筒 D.100 mL量筒
E:500 mL容量瓶 F.1000 mL容量瓶 G.廣口瓶 H.托盤天平 I.玻璃棒
除選用上述儀器外,尚缺少的儀器或用品是________
17、__。
(2)容量瓶上需要標(biāo)有:①溫度 ②濃度 ③容量 ④壓強(qiáng) ⑤刻度線 ⑥酸式或堿式,六項(xiàng)中的 ( )
A.①③⑤ B.②④⑥ C.③⑤⑥ D.①②③
(3)某學(xué)生通過計(jì)算后的實(shí)驗(yàn)操作如下:(a)用量簡量取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;(e)把容量瓶蓋蓋緊,再振蕩搖勻。指出上述實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤之處___________________。
答案:(1)ACEI 膠頭滴管 (2)A (3)abcd