2020版高中化学 第一章第2节 化学计量在实验中的应用 课时3 物质的量在化学实验中的应用学案

2020版高中化学 第一章第2节 化学计量在实验中的应用 课时3 物质的量在化学实验中的应用学案

课时3　物质的量在化学实验中的应用 ‎1．了解物质的量浓度的含义。‎ ‎2．掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作。(重点)‎ ‎3．知道容量瓶的特点、用途及注意事项。‎ ‎4．掌握物质的量浓度的有关计算。(重点)‎ 物质的量浓度及一定物质的量浓度溶液的配制 ‎[基础·初探]‎ 教材整理1　物质的量浓度 ‎1．将‎20 g NaOH溶于水中形成‎1 L溶液，溶液的物质的量浓度c(NaOH)＝0.5_mol/L。‎ ‎2．配制200 mL 0.5 mol/L的Na2CO3溶液，需Na2CO3的质量为13.25_g。‎ 教材整理2　配制一定物质的量浓度的溶液 以配制100 mL 1.00 mol·L－1 NaCl溶液为例。‎ ‎1．主要仪器 ‎(1)托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、100 mL 容量瓶。‎ ‎(2)容量瓶：‎ ‎2.实验步骤 10‎ ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 探究1　物质的量浓度的理解 ‎(1)‎98 g H2SO4溶于‎1 L水中配成溶液即得到1 mol·L－1的H2SO4溶液，这句话正确吗？为什么？‎ ‎【提示】　不正确。单位体积溶液强调的是溶液的体积。将‎98 g H2SO4(即1 mol)溶于‎1 L水后所得溶液体积不是‎1 L，故H2SO4的物质的量浓度不是1 mol·L－1。‎ ‎(2)从500 mL 2 mol·L－1的NaCl溶液中，取出100 mL，则这100 mL溶液的物质的量浓度为多少？含有的NaCl为多少摩？‎ ‎【提示】　2 mol·L－1,0.2 mol。‎ ‎(3)500 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液中溶质的物质的量是多少？溶质的质量是多少？‎ ‎【提示】　0.5 mol,‎20 g。‎ ‎(4)1 mol·L－1 Na2SO4溶液中Na＋和SO的物质的量浓度分别是多少？‎ ‎【提示】　c(Na＋)＝2 mol·L－1，c(SO)＝1 mol·L－1。‎ 探究2　物质的量浓度的配制 ‎(1)若实验时需480 mL Na2CO3溶液，需选用什么容量瓶？‎ ‎【提示】　500 mL容量瓶。‎ ‎(2)物质溶解或稀释能否在容量瓶中操作？‎ ‎【提示】　否。‎ ‎(3)用浓H2SO4配制与用固体NaOH配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器有何不同？‎ ‎【提示】‎ 10‎ ‎　两种方法的不同之处在于称量时的不同，一种用量筒量取液体的体积，一种用托盘天平称量固体的质量。用浓溶液配制时，不用托盘天平和药匙。‎ 探究3　物质的量浓度配制过程中的误差分析 ‎(1)定容加蒸馏水时不慎超过了刻度线或向容量瓶中转移溶液时不慎有液滴掉在容量瓶外面，应如何处理？‎ ‎【提示】　无法进行弥补处理，宣告实验失败，再重新配制。‎ ‎(2)以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例，从配制过程方面来探究引起误差的情况(完成下列表格)。‎ 能引起误差的一些操作 因变量 c/mol·L－1‎ m V 称好后的药品放入烧杯中时，有少量洒在烧杯外 ‎____‎ ‎____‎ ‎________‎ 搅拌时部分液体溅出 ‎____‎ ‎____‎ ‎________‎ 未冷却到室温就注入容量瓶定容 ‎____‎ ‎____‎ ‎________‎ 定容时，水加多了，用滴管吸出 减小 不变 偏小 定容时仰视刻度线 ‎____‎ ‎____‎ ‎________‎ ‎【提示】　(从左到右、从上到下)减小　不变　偏小　减小　不变　偏小　不变　减小　偏大　不变　增大　偏小 ‎[认知升华]‎ 升华1　物质的量浓度的理解 ‎(1)溶质用物质的量表示，而不是质量。如给出的条件是溶质的质量或气体的体积等，应根据有关公式换算为物质的量。‎ ‎(2)V表示溶液的体积，而不是溶剂的体积，单位一般用“L”，也可用其他单位，但要注意单位的换算和统一。‎ ‎(3)对于一定物质的量浓度的溶液来说，从中取出任意体积的溶液，物质的量浓度不变，但其中所含溶质的物质的量与所取体积有关。‎ ‎(4)整体与部分的关系：如0.1 mol·L－1 AlCl3溶液中，c(Al3＋)＝0.1 mol·L－1，c(Cl－)＝0.3 mol·L－1。‎ 升华2　物质的量浓度的配制 ‎(1)容量瓶的选择与使用 ‎①容量瓶是配制物质的量浓度溶液的专用仪器，选择容量瓶应遵循“大而近”的原则：所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。‎ ‎②使用容量瓶的第一步是：检查是否漏水。‎ ‎③使用容量瓶注意“五不”：不能溶解固体；不能稀释浓溶液；不能加热；不能作反应容器；不能长期贮存溶液。‎ 10‎ ‎(2)固体溶质和浓液稀释配制时所需的主要仪器 ‎①固体：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等。‎ ‎②浓液：量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等。‎ 升华3　一定物质的量浓度溶液配制过程中的误差分析 ‎(1)原理依据：根据cB＝＝判断。其他不变时：‎ ‎①凡是使m或nB增大的因素，使cB偏大。‎ ‎②凡是使m或nB减小的因素，使cB偏小。‎ ‎③凡是使V增大的因素，使cB偏小。‎ ‎④凡是使V减小的因素，使cB偏大。‎ ‎(2)数据处理：托盘天平只能准确到‎0.1 g，电子天平可精确到‎0.01 g,10 mL量筒只能准确到0.1 mL，在描述容量瓶时一定注明规格。‎ ‎(3)仰视或俯视刻度线图解 图1　　　　　　　　图2‎ ‎①仰视刻度线(图1)：加水量偏多，导致溶液体积偏大，使所配溶液浓度偏低。‎ ‎②俯视刻度线(图2)：加水量偏少，导致溶液体积偏小，使所配溶液浓度偏高。‎ ‎[题组·冲关]‎ 题组1　物质的量浓度的含义 ‎1．对1 mol/L的Na2SO4溶液的叙述正确的是(　　)‎ A．溶液中含有1 mol Na2SO4‎ B．‎1 L溶液中含有‎142 g Na2SO4‎ C．1 mol Na2SO4溶于‎1 L水 D．从‎1 L该溶液中取出500 mL以后，剩余溶液的浓度为0.5 mol/L ‎【解析】　A项，溶液的体积未明确；B项，‎142 g Na2SO4的物质的量为1 mol，正确；C项，溶液的体积不是‎1 L；D项，剩余溶液的浓度仍为1 mol/L。‎ ‎【答案】　B ‎2．下列所得溶液的物质的量浓度等于0.1 mol·L－1的是(　　) ‎ A．将0.1 mol氨充分溶解在‎1 L水中 B．将‎10 g质量分数为98%的硫酸与‎990 g水混合 C．将‎8 g三氧化硫溶于水并配成‎1 L溶液 D．将0.1 mol氧化钠溶于水并配成‎1 L溶液 10‎ ‎【解析】　A项溶液的体积不等于‎1 L；B项无法确定溶液的体积；D项0.1 mol Na2O溶于水，其溶质NaOH为0.2 mol。‎ ‎【答案】　C 题组2　一定物质的量浓度溶液的配制与误差分析 ‎3．精确配制250 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液，下列实验操作正确的是(　　)‎ A．选择仪器时，使用500 mL容量瓶 B．将称量好的氢氧化钠固体放入容量瓶中，加入少量水溶解 C．在烧杯中溶解氢氧化钠固体后，立即将所得溶液注入容量瓶中 D．将烧杯中的氢氧化钠溶液注入未经干燥的洁净容量瓶中 ‎【解析】　A项，应选250 mL容量瓶；B项，NaOH不能在容量瓶中溶解；C项，NaOH溶解时放热，应冷却至室温再注入容量瓶。‎ ‎【答案】　D ‎4．实验室需配制250 mL 0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液，填空并回答下列问题： ‎ ‎ (1)配制250 mL 0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液。‎ 实际应称Na2CO3质量/g 应选用容量瓶的规格/mL ‎(2)配制时，其正确的操作顺序是(填字母，每个字母只能用一次)________________。‎ A．用30 mL水洗涤烧杯2～3次，洗涤液均注入容量瓶，振荡 B．将准确称量的Na2CO3固体倒入烧杯中，再加适量水溶解 C．将已冷却的溶液沿玻璃棒注入容量瓶中 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下1～‎2 cm处 ‎(3)操作A中，将洗涤液都移入容量瓶，其目的是__________________，溶液注入容量瓶前需恢复到室温，这是因为________________________。‎ ‎(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”)‎ 若容量瓶中有少量蒸馏水________________________________________；‎ 若定容时俯视刻度线_____________________________________________。‎ ‎(5)若实验过程中出现如下情况，应如何处理？‎ 加蒸馏水时不慎超过了刻度线_____________________________________；‎ 向容量瓶中转移溶液时不慎有液滴掉在容量瓶外面___________________。‎ ‎【解析】　(1)称取固体 Na2CO3的质量为‎0.25 L×0.1 mol·L－1×‎106 g·mol－1≈‎2.7 g；配制250 mL 0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液就用250 mL容量瓶。‎ 10‎ ‎(2)按十字方针“算、量、溶、冷、移、洗、振、定、摇、贴”排列实验步骤，确定为B→C→A→F→E→D。‎ ‎(3)洗涤烧杯和玻璃棒的目的是保证溶质全部转入容量瓶。容量瓶盛放热溶液时，体积不准，故溶液注入容量瓶前需恢复到室温。‎ ‎(4)若容量瓶中有少量蒸馏水，因定容时也需要加水，故对所配溶液无影响；若定容时俯视刻度线，则会使凹液面的最低点下移，所加水偏少，浓度偏高。‎ ‎(5)若实验中加蒸馏水时超过了刻度线或移液时有液滴洒在外面，均要重新配制。‎ ‎【答案】　(1)2.7　250‎ ‎(2) B、C、A、F、E、D ‎(3)保证溶质全部转入容量瓶　容量瓶盛放热溶液时，体积不准 ‎(4)无影响　偏高 ‎(5)洗净容量瓶后重新配制　洗净容量瓶后重新配制 物质的量浓度的有关计算 ‎[探究·升华]‎ ‎[思考探究]‎ 物质的量浓度的综合计算 ‎(1)在标准状况下，将‎3.36 L HCl通入‎1 L水中，则溶液的物质的浓度为多少？(溶液的密度为‎1.2 g·cm－3)‎ ‎【提示】　n(HCl)＝ mol＝0.15 mol，‎ V(溶液)＝≈838 mL≈‎0.838 L，‎ c(HCl)＝≈0.18 mol·L－1。‎ ‎(2)98% H2SO4溶液(ρ＝‎1.84 g·cm－3)的物质的量浓度为多少？‎ ‎【提示】　c＝＝18.4 mol/L。‎ ‎(3)要配制250 mL 1 mol/L的浓HCl，需要5 mol/L的盐酸多少毫升？‎ ‎【提示】　250 mL×1 mol/L＝V mL×5 mol/L，V＝50，则需要5 mol/L的盐酸50 mL。‎ ‎(4)0.5 mol/L的Al2(SO4)3溶液中c(Al3＋)、c(SO)分别为多少？‎ ‎【提示】　c(Al3＋)＝1 mol/L、c(SO)＝1.5 mol/L。‎ ‎[认知升华]‎ 物质的量浓度的有关计算方法 ‎(1)一定体积的气体(标准状况)溶于水后形成的溶液中溶质的物质的量浓度的计算方法 ‎①若已知溶液的体积：‎ 10‎ ‎②若已知溶液的密度：‎ ‎[假定气体的摩尔质量为M g/mol，V L(标准状况)该气体溶于‎1 L水中所得溶液的密度为ρ g/cm3]‎ 计算过程：‎ a．先计算溶质的物质的量：n＝ mol；‎ b．再计算溶液的体积：‎ V＝＝×1×10－‎3 L/mL＝ L；‎ c．最后计算溶质的物质的量浓度：‎ c＝＝＝ mol/L。‎ ‎(2)物质的量浓度与溶质的质量分数的换算 ‎①换算公式：cB＝ mol·L－1‎ M：溶质B的摩尔质量　ρ：溶液密度(g·mL－1)‎ ‎②推导方法：设溶液体积为‎1 L，则cB＝＝＝ mol·L－1。‎ ‎(3)溶液的稀释与混合 ‎①稀释规律：‎ a．含义：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。‎ b．公式：c(浓)·V(浓)＝c(稀)·V(稀)。‎ ‎②混合规律：‎ a．含义：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)。‎ b．公式：c1·V1＋c2·V2＝c(混)·V(混)。‎ ‎(4)溶液中微粒浓度的计量关系 ‎①定组成定律：在溶液中阳离子与阴离子的物质的量浓度之比＝化学组成中离子个数之比。如Na2SO4溶液中：c(Na＋)∶c(SO)＝2∶1。‎ 10‎ ‎②电荷守恒：在溶液中，阳离子所带的正电荷数＝阴离子所带的负电荷数。如Na2SO4和NaCl的混合溶液中：c(Na＋)＝‎2c(SO)＋c(Cl－)。‎ ‎[题组·冲关]‎ 题组1　物质的量浓度的计算(cB＝)‎ ‎1．将‎50.0 g胆矾(CuSO4·5H2O)溶解于‎500 g水中形成溶液(ρ＝‎1.1 g/cm3)，该溶液的物质的量浓度为________，溶质的质量分数为________。‎ ‎【解析】　n(CuSO4)＝＝0.2 mol，‎ V＝＝500 mL＝‎0.5 L，‎ c(CuSO4)＝＝0.4 mol/L，‎ w(CuSO4)＝ g×100%≈5.8%。‎ ‎【答案】　0.4 mol/L　5.8%‎ ‎2．在标准状况下，‎500 L HCl溶于‎1 L H2O中，所得盐酸的密度为‎1.36 g/cm3，则盐酸的物质的量浓度为________mol/L。‎ ‎【解析】　n(HCl)＝≈22.32 mol，‎ m(盐酸)＝22.32 mol×‎36.5 g/mol＋1 ‎000 g＝1 ‎814.68 g，‎ V(盐酸)＝≈1 334.32 mL＝1.334 ‎32 L，‎ c(盐酸)＝≈16.73 mol/L。‎ ‎【答案】　16.73‎ 题组2　物质的量浓度与溶液质量分数的换算 ‎3．密度为d g/cm3的溶液V mL含有摩尔质量为M的溶质m g，其物质的量浓度为c mol/L，质量分数为W%，下列表示式不正确的是(　　)‎ A．c＝1 ‎000m/(VM)　 B．m＝d·V·W/100‎ C．d＝cM/(10W) D．W%＝(cM/1 000d)%‎ ‎【解析】　用定义式检验A项：c＝n/V，其中n＝m/M，V的单位需要调整，即c＝1 ‎000m/(VM)，A项正确；用定义式检验B项：m质＝wm液，其中m液＝V·ρ，得m＝dV×W%，B项正确；用公式c＝1 000ρw/M检验C项和D项：即c＝(1 000d·W%)/M，得d＝cM/10W，C项正确；W%＝cM/(1 000d)，D项不正确。‎ ‎【答案】　D ‎4．某硫酸的密度为‎1.84 g/cm3‎ 10‎ ‎，硫酸的质量分数为98%，则该硫酸溶液的物质的量浓度为(　　)‎ A．4.9 mol/L B．9.2 mol/L C．9.8 mol/L D．18.4 mol/L ‎【解析】　由c＝得，‎ c(H2SO4)＝ ‎＝18.4 mol/L。‎ ‎【答案】　D 题组3　溶液中有关稀释的计算 ‎5．将5 mol/L盐酸10 mL稀释到200 mL，再取出5 mL，这5 mL溶液的物质的量浓度是(　　)‎ A．0.05 mol/L B．0.25 mol/L C．0.1 mol/L D．0.5 mol/L ‎【解析】　根据稀释规律：c(HCl)浓×V(浓溶液)＝c(HCl)稀×V(稀溶液)列式，5 mol/L×10 mL＝c(HCl)稀×200 mL，解得c(HCl)稀＝0.25 mol/L，从中取出5 mL，物质的量浓度不变。‎ ‎【答案】　B ‎6．用18.4 mol/L的浓H2SO4加水稀释为500 mL 2 mol/L的稀H2SO4，则所需浓H2SO4的体积为________mL(保留小数点后两位有效数字)。 ‎ ‎【解析】　根据稀释规律可知，18.4 mol/L×V＝2 mol/L×500 mL，解得V≈54.35 mL。‎ ‎【答案】　54.35‎ 题组4　溶液中离子浓度的计算 ‎7．V L Fe2(SO4)3溶液中含Fe3＋m g，则溶液中SO的物质的量浓度为(　　)‎ A. mol/L B. mol/L C. mol/L D. mol/L ‎【解析】　因c(Fe3＋)＝ mol/L，根据电荷守恒：‎3c(Fe3＋)＝‎2c(SO)，故c(SO)＝ mol/L×＝ mol/L。‎ ‎【答案】　D ‎8．某溶液中仅含有Na＋、Mg2＋、SO、Cl－四种离子(不考虑水电离出的H＋和OH－)，某物质的量浓度之比为c(Na＋)∶c(Mg2＋)∶c(Cl－)＝3∶5∶5。若Na＋的物质的量浓度为3 mol·L－1，则SO的物质的量浓度为(　　)‎ 10‎ A．2 mol·L－1 B．3 mol·L－1‎ C．4 mol·L－1 D．8 mol·L－1‎ ‎【解析】　根据电荷守恒原理，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。故有c(Na＋)＋‎2c(Mg2＋)＝c(Cl－)＋‎2c(SO)，代入数据得：3＋2×5＝5＋‎2c(SO)，c(SO)＝4 mol·L－1。‎ ‎【答案】　C 10‎