2021高考化学一轮复习 第1章 化学计量在实验中的应用 第2节 物质的量在化学实验中的应用教学案

1第二节物质的量在化学实验中的应用考纲定位要点网络1.了解物质的量浓度(c)的含义并能进行有关计算。2．理解溶液中溶质的质量分数的概念并能进行有关计算。3．掌握配制一定溶质质量分数和物质的量浓度溶液的方法，会进行有关误差分析。4．了解溶解度、饱和溶液的概念。5．能根据化学(或离子)方程式进行有关计算。物质的量浓度及其计算1．物质的量浓度(1)概念：表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量，符号为cB。(2)表达式：cB＝nBV，单位：mol·L－1或mol/L。2．溶质的质量分数(1)概念：用溶质的质量与溶液质量的比值来表示溶液组成的物理量，一般用百分数表示。(2)表达式：w(B)＝m溶质m溶液×100%。3．有关物质的量浓度的计算(1)标准状况下，气体溶于水所得溶液的物质的量浓度的计算溶质的物质的量n＝V气体22.4L·mol－1溶液的体积V＝mρ＝m气体＋m水ρc＝nV(2)溶液中溶质的质量分数与物质的量浓度的换算推导过程(以1L溶液为标准)21L(1000mL)溶液中溶质质量m(溶质)＝1_000ρ×wg⇒n(溶质)＝1000ρwMmol⇒溶质的物质的量浓度c＝1000ρwMmol·L－1。(c为溶质的物质的量浓度，单位：mol·L－1，ρ为溶液的密度，单位：g·cm－3，w为溶质的质量分数，M为溶质的摩尔质量，单位：g·mol－1)4．溶液稀释、同种溶质的溶液混合的计算(1)溶液稀释①溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1w1＝m2w2。②溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。③溶液质量守恒，m(稀)＝m(浓)＋m(水)(体积一般不守恒)。(2)溶液混合：混合前后溶质的物质的量保持不变，即c1V1＋c2V2＝c混V混。(若稀溶液混合后体积不变V混＝V1＋V2；若混合后体积变化V混＝V1ρ1＋V2ρ2ρ混)5．溶液中的电荷守恒任何电解质溶液中均存在电荷守恒，即溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。如Al2(SO4)3溶液中的电荷守恒式为3c(Al3＋)＋c(H＋)＝2c(SO2－4)＋c(OH－)，知其中三种离子的浓度，即可求剩余一种离子的浓度。[补短板](1)物质的量浓度中的体积是指溶液的体积，而不是指溶剂的体积。(2)溶液中溶质的判断①与水发生反应的物质，溶质发生变化，水量减少，如：Na、Na2O、Na2O2――→水NaOHCO2、SO2、SO3――→水对应H2CO3、H2SO3、H2SO4NH3――→H2ONH3·H2O(但仍按溶于水的NH3进行计算)②结晶水合物，溶质不变但水量增多，如CuSO4·5H2O――→水CuSO4，FeSO4·7H2O――→水FeSO4。(3)在进行物质的量浓度与溶质质量分数换算时需要溶液密度(ρg·cm－3)，同时注意单位的换算。(4)溶液混合时，溶液质量可以加和；而溶液体积一般不能加和，当溶液很稀或浓度相近时可近似加和计算体积。3[基础判断](1)10.6gNa2CO3与28.6gNa2CO3·10H2O分别投入1L水中完全溶解所得溶液浓度均为0.1mol·L－1。()(2)将62gNa2O或78gNa2O2分别溶于水中，各配成1L溶液，所得溶液的物质的量浓度均为2mol·L－1。()(3)500mL0.2mol·L－1的稀盐酸加水稀释为1000mL，所得溶液浓度为0.1mol·L－1。()(4)25℃，pH＝1的H2SO4溶液的物质的量浓度为0.1mol·L－1。()(5)0.1mol·L－1的NaCl溶液与0.1mol·L－1的BaCl2溶液的导电性相同。()[答案](1)×(2)√(3)√(4)×(5)×[知识应用]25℃时，将0.1mol·L－1NH4Cl溶液与amol·L－1的NaOH溶液等体积混合(溶液体积保持不变)，所得溶液的pH＝7，则溶液中c(Cl－)＝________，c(NH＋4)＝________，c(Na＋)＝________，c(NH3·H2O)＝________。[解析]等体积混合后c(Cl－)＝0.12mol·L－1＝0.05mol·L－1，c(Na＋)＝a2mol·L－1，根据电荷守恒知c(Na＋)＋c(H＋)＋c(NH＋4)＝c(Cl－)＋c(OH－)，又pH＝7，c(H＋)＝c(OH－)，故c(NH＋4)＝c(Cl－)－c(Na＋)＝(0.05－a2)mol·L－1。根据物料守恒知c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝0.12mol·L－1，故c(NH3·H2O)＝(0.05－0.05＋a2)mol·L－1＝a2mol·L－1。[答案]0.05mol·L－1(0.05－a2)mol·L－1a2mol·L－1a2mol·L－1命题点1物质的量浓度的含义和基本计算1．(2019·邯郸模拟)下列关于物质的量浓度表述正确的是()A．0.3mol·L－1的Na2SO4溶液中含有的Na＋和SO2－4的总物质的量为0.9molB．当1L水吸收22.4L氨气时所得氨水的浓度不是1mol·L－1，只有当22.4L氨气溶于水制得1L氨水时，其浓度才是1mol·L－1C．在K2SO4和NaCl的中性混合水溶液中，如果Na＋和SO2－4的物质的量相等，则K＋和Cl－的物质的量浓度一定相同D．10℃时，0.35mol·L－1的KCl饱和溶液100mL蒸发掉5g水，冷却到10℃时，4其体积小于100mL，它的物质的量浓度仍为0.35mol·L－1D[A项，未指明溶液体积；B项，未指明标准状况；C项，根据电荷守恒n(Na＋)＋n(K＋)＝2n(SO2－4)＋n(Cl－)，可知c(K＋)≠c(Cl－)；D项，同温时，饱和溶液的浓度相同。]2．标准状况下，VL氨气溶解在1L水中(水的密度近似为1g·mL－1)，所得溶液的密度为ρg·mL－1，质量分数为w，物质的量浓度为cmol·L－1，则下列关系中不正确的是()A．ρ＝(17V＋22400)/(22.4＋22.4V)B．w＝17c/(1000ρ)C．w＝17V/(17V＋22400)D．c＝1000ρV/(17V＋22400)A[由于溶液的体积既不是水的体积也不是二者体积之和，溶液的体积不能直接确定，仅利用V无法确定ρ，A项错误；由c＝1000ρwM＝1000ρw17，可得w＝17c1000ρ，B项正确；氨水的质量分数＝VL22.4L·mol－1×17g·mol－1VL22.4L·mol－1×17g·mol－1＋1000g＝17V17V＋22400，C项正确；氨水的物质的量浓度＝1000ρwM＝1000ρ×17V17V＋2240017＝1000ρV17V＋22400，D项正确。]命题点2有关物质的量浓度、溶质的质量分数、溶解度的换算3．(2019·潍坊质检)有硫酸镁溶液500mL，它的密度是1.20g·cm－3，其中镁离子的质量分数是4.8%，则有关该溶液的说法不正确的是()A．溶质的质量分数是24.0%B．溶液的物质的量浓度是2.4mol·L－1C．溶质和溶剂的物质的量之比是1∶40D．硫酸根离子的质量分数是19.2%C[由Mg2＋的质量分数知MgSO4的质量分数为12024×4.8%＝24.0%，其浓度为c＝1000cm3·L－1×1.20g·cm－3×24.0%120g·mol－1＝2.4mol·L－1，溶质与溶剂的物质的量之比为24%120∶76%18≈1∶21，SO2－4的质量分数为9624×4.8%＝19.2%。]4．某结晶水合物的化学式为R·nH2O，其相对分子质量为M。25℃时，ag该晶体能够溶于bg水中形成VmL饱和溶液。下列关系中不正确的是()5A．该溶液中溶质的质量分数为100aM－18na＋b%B．该溶液的物质的量浓度为1000aMVmol·L－1C．该溶液的溶解度为aM－18na18na＋bMgD．该溶液的密度为a＋bVg·cm－3A[A项，某结晶水合物的化学式为R·nH2O，该晶体中含有R的质量为ag×M－n×18M，所以饱和溶液中溶质的质量分数为aM－18nMa＋b×100%，错误。]熟记三个换算公式(1)c＝1000ρwM(2)S＝100cM1000ρ－cM(3)w＝S100＋S×100%命题点3溶液的稀释与混合有关计算5．VmLAl2(SO4)3溶液中含有Al3＋mg，取V4mL该溶液用水稀释至4VmL，则SO2－4物质的量浓度为()A.125m36Vmol·L－1B.125m9Vmol·L－1C.125m54Vmol·L－1D.125m18Vmol·L－1A[V4mL溶液中Al3＋的物质的量为mg×1427g·mol－1＝m108mol，稀释后溶液中Al3＋的物质的量浓度为c(Al3＋)＝m108mol4V×10－3L＝250m108Vmol·L－1，c(SO2－4)＝32c(Al3＋)＝32×250m108Vmol·L－1＝125m36Vmol·L－1。]6．(原创)将0.2mol·L－1的NH4Cl溶液与amol·L－1的氨水按体积比1∶3混合，若混合液呈中性，则混合液的c(Cl－)、c(NH＋4)分别为________、________。(不考虑溶液体积变化)。6[解析]根据电荷守恒知c(H＋)＋c(NH＋4)＝c(OH－)＋c(Cl－)；又因溶液呈中性c(H＋)＝c(OH－)，可知c(NH＋4)＝c(Cl－)＝0.2×11＋3mol·L－1＝0.05mol·L－1。[答案]0.05mol·L－10.05mol·L－17．(1)在100g浓度为cmol·L－1，密度为ρg·cm－3的硫酸中加入一定量的水稀释成c2mol·L－1的硫酸，则加入水的体积__________100mL(填“＝”“”或“”，下同)。(2)若把(1)中的H2SO4改成氨水，应加入水的体积________100mL。(3)若把(1)、(2)中的物质的量浓度均改为溶质的质量分数，则加入水的体积________100mL。(4)将溶质质量分数为48%的H2SO4溶液与水等体积混合，所得溶液的质量分数________24%。[解析](1)设加入水的体积为V水mL，c×100ρ×10－3＝c2×100＋V水ρ′×10－3，V水＝200ρ′ρ－100，由于ρ′ρ，所以V水100。(2)由于ρ′ρ，所以V水100。(3)根据溶质质量分数＝溶质质量溶液质量×100%知，溶质不变，质量分数减半，则溶液质量加倍，所以均应加入100mL水。(4)等体积的H2SO4溶液的质量大于等体积水的质量，故混合液的质量分数大于24%。[答案](1)(2)(3)＝(4)溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。(1)等质量混合两溶液等质量混合时(无论ρ1g·cm－3还是ρ1g·cm－3)，混合后溶液中溶质的质量分数w＝12(a%＋b%)。(2)等体积混合①当溶液密度大于1g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越大(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等大多数溶液)，等体积混合后，质量分数w12(a%＋b%)。②当溶液密度小于1g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越小(如酒精、氨水等)，等体积混合后，质量分数w12(a%＋b%)。7注意：当a或b等于零时，也适用于上述判断。配制一定物质的量浓度的溶液1．熟悉配制溶液的仪器(1)托盘天平：称量前先调零，称量时药品放在左盘，砝码放在右盘，读数精确到0.1g。若配制0.2mol·L－1NaCl溶液500mL，应用托盘天平称取NaCl5.9g，称量时，不慎将物品和砝码颠倒放置，实际称量的NaCl的质量为4.1g。(2)容量瓶①构造及用途结构：细颈、梨形、平底玻璃容器，带磨口玻璃塞标志：温度、容积和刻度线规格：100mL、250mL、500mL、1000mL等用途：配制一定体积一定物质的量浓度的溶液②查漏操作容量瓶使用前一定要检查是否漏液。操作方法：向容量瓶中加入适量水，盖上瓶塞，倒立，观察瓶塞周围是否漏水，若不漏水，将容量瓶正立过来，旋转玻