高一化学创新班课程第10讲溶液的浓度

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1.溶液的配制与误差分析

2.溶液浓度的计算

3.溶液的稀释和混合问题

4.拓展:溶液浓度的表示方法

一、溶液的配制与误差分析

实验室用密度为1.18g·mL-1,质量分数为36.5%的浓盐酸配制mL0.2mol·L-1的盐酸溶液。请回答下列问题:

(1)配制mL0.2mol·L-1的盐酸溶液

(2)配制时,其正确的操作顺序是(用字母表示,每个字母只能用一次)________________________。

A.用30mL水洗涤烧杯2~3次,洗涤液均注入容量瓶,振荡

B.用量筒准确量取所需的浓盐酸的体积,沿玻璃棒倒入烧杯中,再加入少量水(约30mL),用玻璃棒慢慢搅动,使其混合均匀

C.将已冷却的盐酸沿玻璃棒注入mL的容量瓶中

D.将容量瓶盖紧,振荡,摇匀

E.改用胶头滴管加水,使溶液凹液面恰好与刻度线相切

F.继续往容量瓶内小心加水,直到液面接近刻度线1~2cm处

(3)操作A中,将洗涤液都移入容量瓶,其目的是_________________________。

(4)若出现如下情况,对所配溶液浓度将有何影响?(填“偏高”“偏低”或“无影响”)

若没有进行A操作____________;

若加蒸馏水时不慎超过了刻度线____________;

若定容时俯视刻度线____________。

(5)若实验过程中出现如下情况如何处理?

向容量瓶中转移溶液时(实验步骤C)不慎有液滴掉在容量瓶外面_______。

答案:(1)4.2  玻璃棒、胶头滴管

(2)BCAFED

(3)保证溶质全部转入容量瓶

(4)偏低 偏低 偏高

(5)宣告实验失败,洗净容量瓶后重新配制

解析:(1)浓盐酸的物质的量浓度为c=ρw/M=11.8mol·L-1,设量取浓盐酸的体积为V,11.8mol·L-1×V=0.2mol·L-1×0.25L,V≈0.L=4.2mL;配制mL0.2mol·L-1的盐酸溶液,所用容量瓶的规格是mL;配制盐酸溶液所需的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、mL容量瓶、胶头滴管。(2)配制步骤有量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,所以配制时,其正确的操作顺序是BCAFED。(3)操作A中,将洗涤液都移入容量瓶,其目的是保证溶质全部转入容量瓶,避免误差。

(4)没有进行A操作,导致溶质的物质的量偏小,配制溶液的浓度偏低;加蒸馏水时不慎超过了刻度线,导致溶液的体积偏大,配制溶液的浓度偏低;定容时俯视刻度线,导致溶液的体积偏小,配制溶液的浓度偏高。(5)向容量瓶中转移溶液时(实验步骤C)不慎有液滴掉在容量瓶外面,导致配制溶液的浓度偏低,所以宣告实验失败,洗净容量瓶后重新配制。

1.一定物质的量浓度溶液的配制

(1)由固体配制一定物质的量浓度的溶液

(2)由浓溶液配制一定物质的量浓度的溶液

①计算:计算公式c=ρw/M,c1V1=C2V2

②量取:用量筒量取一定体积的浓溶液,量筒的精度为0.1mL。

③稀释:在烧杯中加入适量的蒸馏水将浓溶液稀释。

浓硫酸稀释时先加入适量蒸馏水,再缓慢倒入浓硫酸。恢复到室温。

其他步骤与固体配制溶液的步骤相同。

2.一定物质的量浓度溶液的配制误差分析

(1)误差分析的方法:

在配制一定物质的量浓度的溶液时,很多因素会引起溶液浓度的误差。分析误差时,要根据c=,围绕实验操作对n或V的影响来分析。

(2)定容时仰视或俯视刻度线产生的误差图解:

①仰视刻度线(图1)。由于操作时是以刻度线为基准加水,刻度线低于液面,故加水量偏多,导致溶液体积偏大,浓度偏小。

②俯视刻度线(图2)。与仰视刻度线恰好相反,刻度线高于液面,故加水量偏少,导致溶液体积偏小,浓度偏大。

(3)溶液的配制误差分析

以配制mL0.mol·L-1的Na2CO3溶液为例,判断下列操作对溶液浓度的影响。

1.某学生计划用12mol·L-1的浓盐酸配制0.10mol·L-1的稀盐酸mL,回答下列问题:

(1)实验过程中,不必使用的是________(填字母)。

A.托盘天平    B.量筒    C.容量瓶D.mL烧杯

E.胶头滴管F.mL试剂瓶

(2)除上述仪器可使用外,还缺少的仪器是________。

(3)量取浓盐酸的体积为________mL,应选用的量筒规格为________。

(4)配制时应选用的容量瓶规格为_______________。

答案:(1)A (2)玻璃棒 (3)4.2 10mL (4)mL

解析:用浓溶液配制稀溶液时,应选用量筒而不用托盘天平;配制稀盐酸mL,由于没有此种规格的容量瓶,所以用mL的容量瓶。设量取浓盐酸的体积为V,根据稀释前后HCl物质的量守恒建立关系式:12mol·L-1×V=0.10mol·L-1×mL,V≈4.2mL;根据量筒的规格选取10mL量筒;结合配制步骤选取仪器。

2.用浓硫酸配制稀硫酸的过程中,下列情况会使所配制的溶液的浓度发生什么变化?(填“偏高”“偏低”或“不变”)

(1)未经冷却趁热将溶液注入容量瓶中并进行定容(   )

(2)摇匀后发现液面低于刻度线,再加水至刻度线(   )

(3)容量瓶中原有少量蒸馏水(   )

(4)定容时俯视容量瓶刻度线(   )

答案:(1)偏高(2)偏低(3)无影响(4)偏高

解析:(1)未经冷却趁热将溶液注入容量瓶中,冷却后溶液体积偏小,溶液浓度偏高;

(2)摇匀后发现液面低于刻度线,再加水至刻度线,导致溶液体积偏大,溶液浓度偏低;

(3)容量瓶中原有少量蒸馏水,对溶液体积和溶质的物质的量都不会产生影响,溶液浓度不变;

(4)定容时俯视观察液面,导致溶液体积偏小,溶液浓度偏高

二、溶液浓度的计算

1.(1)62gNa2O溶于水配成1L溶液,溶质的物质的量浓度为__________。

(2)g胆矾溶于水得到1L溶液,所得CuSO4溶液中溶质的物质的量浓度为________。

(3)0.3mol·L-1Na2SO4溶液中的Na+浓度与0.3mol·L-1NaCl溶液中的Na+浓度______________(填“相等”或“不相等”)。

(4)mL0.2mol·L-1的H2SO4溶液中含H2SO4________mol,含H+________个。

答案:(1)2mol·L-1 (2)1mol·L-1 (3)不相等 (4)0.02 2.×

解析:(1)62gNa2O的物质的量为1mol,溶于水生成2molNaOH,故溶质为NaOH,所以浓度为c=2mol/1L=2mol·L-1。

(2)g胆矾中CuSO4的物质的量是1mol,所以物质的量浓度为1mol·L-1。

(3)0.3mol·L-1Na2SO4溶液中Na+浓度为0.6mol·L-1,0.3mol·L-1NaCl溶液中Na+浓度为0.3mol·L-1,故两溶液中Na+浓度不相等。

(4)H2SO4的物质的量应为0.1L×0.2mol·L-1=0.02mol,H+的物质的量是H2SO4的2倍,故含H+个数为0.04mol×6.02×mol-1=2.×。

2.在NaCl、MgCl2、MgSO4形成的混合溶液中,c(Na+)=0.10mol·L-1,c(Mg2+)=0.25mol·L-1,c(Cl-)=0.20mol·L-1,则c(SO42-)为(   )

A.0.15mol·L-1B.0.10mol·L-1C.0.25mol·L-1D.0.20mol·L-1

答案:D

解析:溶液为电中性,根据电荷守恒可得c(Na+)+2c(Mg2+)=c(Cl-)+2c(SO42-)。

1.根据定义式计算溶质的物质的量浓度

根据概念表达式cB=,欲求cB,先求nB和V。

计算溶质的物质的量浓度的关键是从已知条件中找出溶质的物质的量(n)和溶液的体积(V),据此求出溶质的物质的量浓度cB。

2.气体体积(标准状况下)与溶质的物质的量浓度的关系

若已知溶液的体积

3.溶液中离子浓度的计算

(1)单一溶液中溶质组成计算

根据组成规律求算:在溶液中,阴离子与阳离子浓度之比等于化学组成中阴、阳离子个数之比。

如K2SO4溶液中:c(K+)=2c(SO42-)=2c(K2SO4)。

(2)混合溶液中电荷守恒计算

根据电荷守恒,溶质所有阳离子带正电荷总数与阴离子带负电荷总数相等。

如在Na2SO4、NaCl混合溶液中,c(Na+)=2c(SO42-)+c(Cl-),c(Na+)、c(Cl-)分别为7mol/L、3mol/L,则c(SO42-)=(7-3)/2mol/L=2mol/L。

4.物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算:

1.用1L水吸收L氨气(标准状况),所得氨水的密度是0.90g·mL-1,求:

(1)氨气的物质的量是______________。

(2)所得氨水的物质的量浓度是______________。

答案:(1)25mol (2)15.79mol·L-1

2.将12.5gCuSO4·5H2O溶解于水形成mL溶液,则该溶液的物质的量浓度为多少?

三、溶液的稀释和混合问题

1.(1)用14.2g无水硫酸钠配制成mL溶液,其物质的量浓度为_______mol·L-1。

(2)若从中取出50mL,其物质的量浓度为________mol·L-1;溶质的质量为________g。

(3)若将这50mL溶液用水稀释到mL,所得溶液中Na+的物质的量浓度为________mol·L-1,SO的物质的量浓度为________mol·L-1。

答案:(1)0.2 (2)0.2 1.42 (3)0.2 0.1

1.溶液的稀释或混合的计算依据

(1)将浓溶液加水稀释,稀释前后溶质的物质的量和质量都保持不变。

c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)

m(浓)·w(浓)=m(稀)·w(稀)

(2)同一溶质不同浓度的两溶液相混合,混合后,溶质的总物质的量(或总质量)等于混合前两溶液中溶质的物质的量之和(或质量之和)。

c1·V1+c2·V2=c(混)·V(混)

m1·w1+m2·w2=m(混)·w(混)

2.混合后溶液的体积

①若题目中指出不考虑溶液体积的改变,可认为是原两溶液的体积之和;

1.下列叙述正确的是(   )

A.将30mL0.5mol·L-1的NaOH溶液加水稀释到mL,则所得NaOH溶液的物质的量浓度为0.3mol·L-1

B.配制mL1.0mol·L-1的H2SO4溶液,需要18mol·L-1的浓硫酸的体积为13.9mL

C.在0.kg质量分数为10%的CuCl2溶液中,Cl-的物质的量为0.2mol

D.将80gNaOH溶于1L水中,所得溶液的物质的量浓度为2mol·L-1

答案:B

2.年新型冠状病毒肺炎疫情全球爆发,研究表明“84消毒液”可以有效消灭病毒。已知某“84消毒液”瓶体部分标签如图所示。请回答下列问题:

(1)NaClO的物质的量浓度约为__________mol·L-1(保留两位有效数字)。

(2)某同学参阅该“84消毒液”的配方后,欲用NaClO固体配制mL与标签等浓度的消毒液,需要NaClO固体的质量为____________;某同学取mL该“84消毒液”稀释倍对教室进行消毒,稀释后溶液中Na+的物质的量浓度为____________。

答案:(1)4.0 (2)g 0.04mol·L-1

溶液浓度的表示方法

1.物质的量浓度

溶液中溶质B的物质的量浓度等于溶质B的物质的量除以混合物溶液的体积。

表达式为:

常用到的单位有:mol/L,mmol/L

物质的量浓度一般用于标准溶液、基准溶液的表示。

2.质量浓度

溶液中溶质B的质量浓度等于溶质的质量除以溶液的体积。

表达式为:

用到的单位:g/L,mg/L,mg/ml,ug/ml,ng/ml

一般用于标准滴定液、基准溶液或者一般溶液。

3.质量分数

溶液中溶质B的质量分数等于溶质B的质量除以溶液的质量,用%表示。

表达式为:

如硝酸钾的质量分数为10%,表示g硝酸钾溶液中有10g硝酸钾。

4.体积分数

指每毫升的溶液中,溶质的体积(以毫升计)。溶质的体积分数等于溶质B的体积除以混合物溶液的体积,用%表示。

表达式为:

常用于酒类。

如酒精溶液的体积分数为30%,表示毫升的酒精溶液中含有酒精30毫升。

5.体积比浓度

体积比浓度V1+V2,是指溶液1的体积与溶液2的体积相混合。如:高氯酸+硝酸=1+9,表示1体积的浓高氯酸与1体积的浓硝酸混合液。

1.游泳池里的水一般常加适量的硫酸铜,用以杀灭其中的细菌,而对游泳者的身体无害。现取一水样mL,经分析其中含有0.gCu2+,则水样中硫酸铜的物质的量浓度为_____mol·L-1。

答案:0.

2.下面是某品牌饮用矿物质水标签的部分内容。下列说法正确的是(   )

饮用矿物质水

净含量:mL

配料表:纯净水、硫酸镁、氯化钾

保质期:12个月

主要离子成分:钾离子(K+):1.0~27.3mg·L-1

镁离子(Mg2+):0.1~4.8mg·L-1

氯离子(Cl-):10~27.3mg·L-1

硫酸根离子(SO42-):0.4~19.2mg·L-1

A.标签上给出的离子的物理量是物质的量浓度

B.任何饮用水中氯离子(Cl-)的含量均在10~27.3mg·L-1之间

C.该品牌饮用矿物质水中c(Mg2+)的最大值为2×10-4mol·L-1

D.一瓶该品牌饮用矿物质水中SO42-的物质的量不超过1×10-5mol

答案:C



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