物質(zhì)的量在化學實驗和化學計算中的應用

第4講物質(zhì)的量在化學實驗和化學計算中的應用考向互動探究?探究點一物質(zhì)的量濃度【知識梳理】化學定量分析常涉及溶液配制和溶液濃度的計算，利用化學反應進行定量分析時，用物質(zhì)的量濃度來表示溶液的組成更為方便。

1．定義：以單位體積溶液里所含________的物質(zhì)的量來表示________的物理量，叫溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度。符號為________。溶質(zhì)B溶液組成cB

2．表達式：cB＝____________。

3．單位：________。

4．注意點：(1)單位體積為溶液的體積，不是溶劑的體積；(2)溶質(zhì)必須用物質(zhì)的量來表示。

[問題導思]1molNaOH固體溶于1L水中，所得溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度是1mol/L嗎？

[答案]要點提示：

1molNaOH固體溶于1L水中，所得溶液的體積并不是1L。mol·L－1【要點深化】

1．物質(zhì)的量濃度概念的理解

在公式中c(B)＝中：

(1)溶質(zhì)是用物質(zhì)的量表示而不是用質(zhì)量表示；體積表示溶液的體積，而不表示溶劑的體積，并且體積單位為L。

(2)帶結(jié)晶水的物質(zhì)溶于水后，溶質(zhì)是不含結(jié)晶水的化合物，溶劑的水包括結(jié)晶水。

(3)從一定物質(zhì)的量濃度的溶液中取出任意體積的溶液，物質(zhì)的量濃度不變，但隨溶液體積的變化，溶質(zhì)的物質(zhì)的量不同。第4講

│考向互動探究

(4)氣體溶于一定體積的水中，溶液的體積不等于溶劑的體積，而應根據(jù)溶液的密度和溶液的質(zhì)量求算。

(5)若濃溶液稀釋或濃度差別較大的溶液混合，混合后溶液的總體積比原來的體積之和小。

2．辨析比較——物質(zhì)的量濃度與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)內(nèi)容物質(zhì)的量濃度質(zhì)量分數(shù)定義以單位體積溶液里所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來表示溶液組成的物理量以單位質(zhì)量溶液里所含溶質(zhì)B的質(zhì)量來表示溶液組成的物理量溶質(zhì)的單位molg溶液的單位Lg計算公式cB＝w＝×100%兩者關(guān)系c(mol/L)＝

3.物質(zhì)的量濃度的計算關(guān)于物質(zhì)的量濃度的計算要注意溶質(zhì)的質(zhì)量守恒、物質(zhì)的量守恒及溶液的電荷守恒、質(zhì)量守恒等。類型方法關(guān)于物質(zhì)的量濃度的計算溶質(zhì)的質(zhì)量、溶液的體積和物質(zhì)的量濃度之間的計算運用公式或運用“倍數(shù)關(guān)系”算出1L溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量已知氣體溶質(zhì)的體積(標準狀況)、水的體積和溶液的密度，計算溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度先運用，求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量，再運用V＝求出溶液的體積計算溶液中的離子濃度根據(jù)溶質(zhì)的電離方程式，算出離子的物質(zhì)的量【典例精析】

例1

[2010·海南卷]把VL含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成兩等份，一份加入含amolNaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂；另一份加入含bmolBaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇。則原混合溶液中鉀離子的濃度為(

)第4講

│考向互動探究

變式題[2011·黃石模擬]300mL0.5mol/L的FeCl3溶液與0.2L1.0mol/L的KCl溶液中Cl－的濃度之比約為(

)

A．1∶2B．3∶2

C．3∶4D．9∶4

[答案]Ｂ

[解析]FeCl3溶液中c(Cl－)＝3c(FeCl3)＝1.5mol/L，KCl溶液中c(Cl－)＝c(KCl)＝1.0mol/L，所以Cl－濃度之比為3∶2。?探究點二一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制【知識梳理】

1．所用儀器：必須用到的儀器有________、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管四種。若用固體溶質(zhì)配制，則還需要用到__________________、藥匙等稱量儀器；若用液體來配制，則還需要滴定管(或量筒)等量取儀器。

2．一定物質(zhì)的量濃度的溶液的配制步驟

(1)計算：若用固體配制，則計算出所用固體溶質(zhì)的________；若用液體配制，則計算出所需液體的________。

托盤天平或分析天平容量瓶質(zhì)量體積

(2)稱取或量?。焊鶕?jù)計算結(jié)果，用________準確稱取一定質(zhì)量的固體溶質(zhì)或用滴定管或________等量器量取一定體積液體。

(3)溶解或稀釋：將稱取的固體或量取的液體加入到適當?shù)腳_______中，加入適量的蒸餾水，使其溶解或稀釋，并用________不斷攪拌，以加快___________，并盡快________。

(4)冷卻到________。

(5)轉(zhuǎn)移：將冷卻至________的濃溶液沿著________引流到_____________________中。

(6)洗滌：用適量蒸餾水洗滌________和________2～3次，并把每次洗滌液______________________。天平溶解或稀釋燒杯玻璃棒散熱室溫室溫玻璃棒一定容積的容量瓶燒杯玻璃棒一同轉(zhuǎn)移到容量瓶中量筒

(7)振蕩：使溶液充分混合。

(8)定容：向容量瓶中直接加水至離刻度線1～2cm時，改用________加水，直到_______________________________為止。

(9)搖勻：塞上瓶塞，右手頂住瓶塞，左手托住瓶底，反復翻轉(zhuǎn)容量瓶，使溶液均勻。

(10)將配制好的溶液倒入試劑瓶，貼好標簽。概括步驟：計算→________________→______________→冷卻→________→________→振蕩→________→搖勻→裝瓶貼簽。膠頭滴管凹液面的最低點恰好和刻度線相切稱取或量取溶解或稀釋轉(zhuǎn)移洗滌定容實驗流程圖如下：圖4－1

3．注意事項

(1)只能配制容量瓶上規(guī)定容積的溶液，不能配制任意體積的某物質(zhì)的量濃度的溶液；

(2)轉(zhuǎn)移溶液時應使用________引流，且溶液的溫度應為________；玻璃棒要靠在刻度線________；

(3)如果加水定容時超過了刻度線，不能將超出的部分吸走，而應該________配制；

(4)用膠頭滴管定容時，眼睛應________視凹液面，當凹液面正好與刻度線________時，蓋上瓶塞后振蕩，出現(xiàn)液面低于刻度線時________再加水。玻璃棒室溫以下重新平水平相切不能

[問題導思]1.若配制950mL1mol·L－1的CuSO4溶液，需要CuSO4固體的質(zhì)量是多少？

2.玻璃棒在中學化學實驗中有哪些作用？

[答案]要點提示：

1．160g(使用1000mL容量瓶)

2．玻璃棒在中學化學實驗中的用途很大，總的來說可以總結(jié)為：攪拌(固體物質(zhì)混合、加熱固體或液體、溶液稀釋、固體溶解等操作中使用)、轉(zhuǎn)移(如從蒸發(fā)皿中將固體轉(zhuǎn)移到試劑瓶中等操作)、引流(過濾、向小口容器中加液體等)以及蘸取溶液測定溶液的性質(zhì)(酸堿性、氧化性或還原性等)。

【要點深化】配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的誤差分析實驗過程中如果操作失誤，容易引起實驗誤差，使所配制的溶液的濃度偏高或偏低。引起誤差的操作主要是稱量溶質(zhì)時引起的誤差和操作不規(guī)范引起的誤差。

(1)分析誤差的原理根據(jù)物質(zhì)的量濃度的計算公式：，此計算公式中M(B)為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，是一個定值，所以誤差主要取決于m(B)和V兩個量。

(2)誤差分析(以配制0.1mol/LNaOH溶液為例)

①稱量時引起的誤差

a．天平的游碼沾有其他物質(zhì)或已銹蝕，m(B)偏大，c(B)偏高。

b．稱量NaOH時間過長，因NaOH易吸水潮解，m(B)偏小，c(B)偏低。

c．在紙片上直接稱量NaOH，因NaOH潮解，部分留在紙片上，m(B)偏小，c(B)偏低。

d．試劑和游碼的位置顛倒，且使用了游碼，m(B)偏小，c(B)偏低。

②溶解、轉(zhuǎn)移等過程引起的誤差

a．溶解稀釋溶液的燒杯及玻璃棒未用蒸餾水洗滌，V不變，m(B)偏小，c(B)偏低。

b．轉(zhuǎn)移或攪拌溶液時有部分溶液濺出，V不變，m(B)偏小，c(B)偏低。

c．未等冷卻至室溫就轉(zhuǎn)移溶液，造成所配溶液的體積小于容量瓶上所標注的溶液的體積，即V偏小，m(B)不變，c(B)偏高。

d．定容時水加多了，用膠頭滴管吸出多余的溶液。V不變，m(B)偏小，c(B)偏低。

e．定容搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線，再加水至刻度線，使V增大，m(B)不變，c(B)偏低。

③定容觀察液面的視線高低對實驗結(jié)果的影響(如圖4－2所示)圖4－2

a．當定容時，俯視刻度線，V偏小，c(B)偏高。

b．當定容時，仰視刻度線，V偏大，c(B)偏低。記憶時可總結(jié)為四個字：俯高仰低。【典例精析】

例2

[2011·和田模擬](1)某學生用已知質(zhì)量yg的表面皿，準確稱取wgNaOH固體。他在托盤天平的右盤上放(w＋y)g砝碼，在左盤的表面皿中加入NaOH固體，這時指針偏向右邊(如圖4－3所示)，下面他的操作應該是________________使_______________。若稱取的wgNaOH剛好可配制0.5mol·L－1

NaOH溶液500mL。在下列配制0.5mol·L－1

NaOH溶液過程示意圖中有錯誤的是(填操作序號)____________。圖4－3

(2)現(xiàn)有H2SO4和Na2SO4的混合溶液200mL，兩者的物質(zhì)的量濃度分別為1mol/L和0.5mol/L，要使兩者的物質(zhì)的量濃度分別變成2mol/L和0.2mol/L，應加入55.8%的

H2SO4溶液(密度為1.35g/cm3)多少毫升？加蒸餾水稀釋到多少毫升？

[答案](1)繼續(xù)加入樣品指針指在標尺的中間①③⑤

(2)104.1mL

500mL

[方法點撥]配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，應牢記儀器的使用和實驗步驟，掌握正確的操作方法。對于誤差分析題目，主要是看操作結(jié)果對溶質(zhì)的量或溶液體積是否造成變化，有變化的就會造成一定的誤差，否則，就不會造成誤差。

[互動探究]在配制溶液過程中，哪些操作可能引起溶液濃度的誤差？

[答案]提示：

(1)固體藥品的稱量與液體藥品的量取是否準確。(2)把溶液向容量瓶中轉(zhuǎn)移，溶液損失。(3)未洗滌燒杯和玻璃棒或洗滌了量筒。(4)定容時水加多了或加少了；定容時未平視刻度線。變式題下列有關(guān)一定物質(zhì)的量濃度的溶液配制的過程中，造成所得的溶液濃度偏大的是(

)

A．要配制100mL1mol/LNaOH溶液，需在白紙上稱4gNaOH固體，并且稱量速度較慢

B．稱量時托盤天平的砝碼已被銹蝕

C．溶解或稀釋溶質(zhì)時燒杯尚未干燥

D．定容時蓋上瓶蓋，搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線，再繼續(xù)滴加蒸餾水使液面重新達到刻度線

[答案]Ｂ?探究點三以物質(zhì)的量濃度為中心的各物理量之間的換算【知識梳理】

1．溶液中各量間的關(guān)系：溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度：

2．溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)、固體溶質(zhì)的溶解度、溶液的物質(zhì)的量濃度等概念之間的換算關(guān)系

(1)物質(zhì)的量濃度與溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)之間的換算：

_________________________________________________?！咎貏e提醒】

c為物質(zhì)的量濃度(mol/L)，ρ為溶液的密度(g·mL－1)，w為溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，M為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量(g·mol－1)，下同。

(2)物質(zhì)的量濃度與溶解度(S)的換算：

_________________________________。

(3)質(zhì)量分數(shù)與溶解度之間的換算：

__________________________________。

(4)氣體溶質(zhì)溶于水中制得溶液，其物質(zhì)的量濃度的計算在標準狀況下，1L水中溶解某氣體yL，所得溶液密度為ρ(ρ單位為g/cm3)，則其溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度：

______________________________________；質(zhì)量分數(shù)：

______________________________________。

(5)兩種溶液混合物質(zhì)的量濃度的計算

①混合后溶液體積不變時，___________________；②混合后溶液體積改變時，____________________________。

[問題導思]等體積或等質(zhì)量溶液混合后的質(zhì)量分數(shù)如何變化？

[答案]提示：兩種不同質(zhì)量分數(shù)的溶液等體積混合，若溶液的密度大于1g/cm3，則混合溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)大于它們和的一半；若溶液的密度小于1g/cm3，則混合溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)小于原兩溶液質(zhì)量分數(shù)和的一半。無論混合溶液的密度大于1g/cm3，還是小于1g/cm3，等質(zhì)量混合時，所得混合溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)都等于它們和的一半。

③溶液稀釋前后所得溶液的物質(zhì)的量濃度的計算溶液的稀釋問題，可概括為兩種情況：一種是往濃溶液中加水進行稀釋；另一種是往濃溶液中加稀溶液進行稀釋。不論是哪一種情況都涉及兩個問題：

a．溶質(zhì)在稀釋前后物質(zhì)的量相等。

b．溶液的體積是不是發(fā)生變化，也就是說稀釋后溶液的體積是把兩種溶液的體積直接相加，還是先求出混合溶液的總質(zhì)量，然后再由溶液的密度換算成溶液的體積。對混合溶液的體積是否改變，其判斷方法如下：如果在題干中指出不考慮溶液體積的變化，則可以把兩種溶液的體積(或溶液和水的體積)直接相加．如果在題干中指出兩種溶液混合后溶液的密度，則說明混合后溶液的體積發(fā)生了變化，此時就不能把兩種溶液的體積直接相加，而是先求出混合溶液的總質(zhì)量，然后再換算為溶液的體積。

2．物質(zhì)的量濃度的計算需要注意的問題

(1)c、m、V、N之間的計算：的使用范圍。

①以上計算關(guān)系必須是在溶液中使用；

②微粒的數(shù)目是指某種溶質(zhì)；【典例精析】

例3

[2010·課標全國卷]

把500mL有BaCl2和KCl的混合溶液分成5等份，取一份加入含amol硫酸鈉的溶液，恰好使鋇離子完全沉淀；另取一份加入含bmol硝酸銀的溶液，恰好使氯離子完全沉淀。則該混合溶液中鉀離子濃度為(

)

A．0.1(b－2a)mol/LB．10(2a－b)mol/L

C．10(b－a)mol/LD．10(b－2a)mol/L變式題[2011·西安模擬]已知某溫度時飽和NaOH溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為A%，該飽和溶液密度為ag/cm3，則：

(1)該溫度下NaOH的溶解度為________。

(2)在500mL上述溶液中含有NaOH的質(zhì)量為________。

(3)上述飽和溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度為________。

(4)在100mL水中溶解NaOH至質(zhì)量分數(shù)為A%時，溶液的體積為________。

【備選理由】有關(guān)物質(zhì)的量的計算是高中化學計算的基礎，該計算在化學計算中起到橋梁的作用，因此要加倍注意和加強訓練。

1．[2011·和田一中]在t℃時，將agNH3完全溶解于水，得到V

mL溶液，假設該溶液的密度為ρ

g/mL，質(zhì)量分數(shù)為w，其中含有NH的物質(zhì)的量是bmol，下列敘述正確的是(

)備用習題第4講

│備用習題

[答案]Ｃ

第4講

│備用習題【備選理由】配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的方法和操作。

2．配制500mL0.5mol·L－1的NaOH溶液，試回答下列問題：

(1)計算：需要NaOH固體的質(zhì)量為________。

(2)某學生用托盤天平稱量一個小燒杯的質(zhì)量，稱量前把游碼放在標尺的零刻度處，天平靜止時發(fā)現(xiàn)指針在分度盤的偏右位置，此時左邊的托盤將________(填“高于”或“低于”)右邊的托盤。欲使天平平衡，所進行的操作為__________。假定最終稱得小燒杯的質(zhì)量為________(填“32.6g”或“32.61g”)。

(3)配制方法：設計五個操作步驟：①向盛有NaOH的燒杯中加入200mL