物质的量在化学实验中的应用
1.物质的量浓度
2.一定物质的量浓度溶液的配制
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。
??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:100 mL、250 mL、500 mL、1 000 mL等。?用途:配制一定物质的量浓度的溶液。
(2)实验步骤
①计算:根据n=c·V知,n(NaCl)=0.1_mol,m(NaCl)=5.85_g。 ②称量
准确称量NaCl固体5.9g。
③溶解
用玻璃棒搅拌以加快溶解,并冷却至室温。
④移液
用玻璃棒引流将溶液转移至100 mL容量瓶。
1
⑤洗涤、振荡:将烧杯内壁和玻璃棒洗涤2~3次,并将洗涤液都转移至容量瓶,轻轻摇动,使溶液混合均匀。 ⑥定容
a.将蒸馏水注入容量瓶,至液面离容量瓶刻度线下1~2 cm。
b.改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面最低点与刻度线相切。
⑦摇匀
盖好瓶塞,用食指按住瓶塞,另一只手的手指托住瓶底,反复上下颠倒,使溶液混合均匀。 3.溶液稀释或混合的计算
溶液稀释或混合前后,液体的体积发生了变化,但溶液中溶质的质量相等,物质的量相同,可表示为:c浓·V浓=c稀·V稀。
4.电解质溶液中溶质的物质的量浓度跟离子浓度间的关系,需依据电解质的电离方程式判断
2+-
例如:在Ba(OH)2溶液中2c[Ba(OH)2]=2c(Ba)===c(OH)。
(时间20分钟,满分30分)
知识点一 对物质的量浓度概念的理解
1.下列说法正确的是( )
-1
A.1 L水中溶解了58.5 g NaCl,该溶液中NaCl的物质的量浓度为1 mol·L
-1-1
B.从1 L 2 mol·L的硫酸中取出0.5 L,c为1 mol·L
-1
C.配制500 mL 0.5 mol·L的硫酸铜溶液,需称量62.5g胆矾
-1
D.中和100 mL 1 mol·L的硫酸,需4 g NaOH 答案:C
解析:A水为1 L,是溶剂非溶液。B溶液是均一稳定的,取出任意体积,浓度不变。C计算
-1
需硫酸铜0.25 mol,称量胆矾应为0.25 mol×250 g·mol=62.5 g。D硫酸的物质的量为0.1 mol,根据反应,需0.2 mol NaOH,质量为8 g。
-1
2.下列溶液中物质的量浓度为1 mol·L的是( ) A.将20 g NaOH固体溶解在500 mL水中
B.将10 g NaOH固体溶解在水中配成250 mL溶液
2
C.将1 L 10 mol·L的浓盐酸与9 L水混合
D.将标准状况下22.4 L HCl气体溶于1 L水中配成溶液(已知HCl极易溶于水,0℃时,1体积水能溶解500体积的氯化氢) 答案:B
解析:A项,20 g NaOH为0.5 mol,溶解在500 mL水中,溶液体积大于0.5 L,c(NaOH)
-1
小于1 mol·L。B项,10 g NaOH为0.25 mol,溶液体积为0.25 L,则c(NaOH)为1 mol·L-1-1
。C项,1 L 10 mol·L浓盐酸和9 L水混合后溶液体积不是10 L,c(HCl)不等于1 mol·L-1-1
。D项,HCl为1 mol,但溶液体积大于1 L,则c(HCl)小于1 mol·L。 3.使用胆矾配制1 L 0.1 mol/L的硫酸铜溶液,正确的操作是( ) A.将胆矾加热除去结晶水后,称取16 g溶解在1 L水里 B.称取胆矾25 g,溶解在1 L水里
C.将25 g胆矾溶于少量水,然后将此溶液稀释至1 L D.将16 g胆矾溶于少量水,然后将此溶液稀释至1 L 答案:C
解析:物质的量浓度指的是单位体积内所含溶质的物质的量,在该题中用CuSO4·5H2O来配制CuSO4溶液要注意两点:
(1)找到CuSO4·5H2O和CuSO4之间的质量关系。 (2)溶液的体积最终为1 L。
-1-1
1 L 0.1 mol·L的CuSO4溶液中溶质的物质的量:n(CuSO4)=1 L×0.1 mol·L=0.1 mol,其质量为16 g,若要称取CuSO4·5H2O,应称取25 g。
所以有2种方案:称取16 g CuSO4溶于水配成1 L溶液或称取25 g胆矾溶于水配成1 L溶液,故选C。
-1
4.用NaCl固体配制0.1 mol·L的NaCl溶液,下列操作或说法正确的是( ) A.称量时,将固体NaCl直接放在天平左盘上
B.若在移液过程中,溶液溅出容量瓶,则应重新配制溶液 C.固体直接转移到容量瓶中,并加水稀释到刻度线
-1
D.将5. 85 g NaCl固体溶于1 L水中可配成0.1 mol·L的NaCl溶液 答案:B
解析:A项,NaCl固体需放在纸上称量,不能直接放托盘上。B项,溶液溅出,导致溶液浓度偏低,为了保证配制的溶液浓度准确,需重新配制。C项,固体物质在烧杯中溶解并冷却
-1
至室温后才能转移到容量瓶中。D项,溶液体积不等于l L,c(NaCl)不等于0.1 mol·L。 5.用10 g NaOH配成500 mL溶液,它的物质的量浓度为________;取出5 mL该溶液,它的物质的量浓度为________;把取出的溶液加水至50 mL,得到溶液的物质的量浓度为________;在这50 mL溶液中,含NaOH的质量为________。
-1-1-1
答案:0.5 mol·L 0.5 mol·L 0.05 mol·L 0.1 g
知识点二 一定物质的量浓度溶液的配制
-1
6.要配制物质的量浓度约为2 mol·L NaOH溶液100 mL,下面的操作正确的是( ) A.称取4.0 g NaOH固体,放入250 mL烧杯中,用100 mL量筒量取50 mL蒸馏水,加入烧杯中,同时不断搅拌至固体溶解后用蒸馏水稀释至100 mL
B.称取8.0 g NaOH固体,放入100 mL量筒中,边搅拌,边慢慢加入蒸馏水,待固体完全溶解后用蒸馏水稀释至100 mL
C.称取8.0 g NaOH固体,放入100 mL容量瓶中,加入适量蒸馏水,振荡容量瓶使固体溶解,再加入水到刻度线,盖好瓶塞,反复摇匀
3
-1
D.用100 mL量筒量取40 mL 5 mol·L NaOH溶液,倒入250 mL烧杯中,再用同一量筒量取60 mL蒸馏水,不断搅拌下,慢慢倒入烧杯中 答案:D
7.利用碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)来配制1.0 mol/L的Na2CO3溶液500 mL,假如其他操作均是准确无误的,下列情况会引起配制溶液的浓度偏高的是( ) A.称取碳酸钠晶体53.0 g B.定容时,俯视观察刻度线
C.移液时,对用于溶解碳酸钠晶体的烧杯没有进行冲洗
D.定容后,将容量瓶振荡均匀,静置时发现液面低于刻度线,于是又加入少量水至刻度线 答案:B
-1
8.实验室欲配制0.5 mol·L的NaOH溶液500 mL。 (1)配制溶液时,一般可以分为以下几个步骤: ①称量 ②计算 ③溶解 ④摇匀 ⑤转移 ⑥洗涤 ⑦定容 ⑧冷却
其正确的操作顺序为___________________________________________。 (2)某同学欲称量固体NaOH的质量,他先用托盘天平称量烧杯的质量,天平平衡后的状态如下图所示,由图中可以看出,该同学在操作时的一个错误是________,烧杯的实际质量为________。
-1
(3)使用容量瓶前必须进行的一步操作是________。
(4)在配制过程中,其他操作都是正确的,下列操作会引起实验结果偏高的是________。 ①没有洗涤烧杯和玻璃棒
②转移溶液时不慎有少量液体洒到容量瓶外面 ③容量瓶不干燥,含有少量蒸馏水 ④定容时俯视刻度线 ⑤定容时仰视刻度线
⑥定容后塞上瓶塞反复摇匀,静置,液面低于刻度线,再加水至刻度线 答案:(1)②①③⑧⑤⑥⑦④
(2)砝码放在了左盘,烧杯放在了右盘(或砝码和烧杯的位置放反了) 27.4 g (3)查漏 (4)④
解析:(1)配制溶液的一般步骤为计算、称量、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀。 (2)由图示可以看出,该同学称量时将砝码和烧杯的位置放颠倒了,烧杯的实际质量应为30 g-2.6 g=27.4 g。
(3)使用容量瓶之前必须检查容量瓶是否漏水,以防引起实验误差。
(4)①没有洗涤烧杯和玻璃棒,将会使溶质偏少,浓度偏低;②转移溶液时不慎有少量液体洒到容量瓶外面,会使溶质的量偏少,浓度偏低;③容量瓶不干燥,含有少量蒸馏水,对浓度无影响;④定容时俯视刻度线,使溶液体积偏小,浓度偏高;⑤定容时仰视刻度线,使溶液体积偏大,浓度偏低;⑥定容摇匀后,再加水会使溶液体积偏大,浓度偏低。
知识点三 溶液的稀释规律及电荷守恒规律
4
9.(双选)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列关于0.2 mol·L的Ba(NO3)2溶液的说法中不正确的是( )
A.2 L溶液中的阴、阳两种离子总数为0.8NA
--1
B.500 mL溶液中NO3的浓度为0.2 mol·L
2+-1
C.500 mL溶液中Ba的浓度为0.2 mol·L
-
D.500 mL溶液中NO3的数目为0.2NA 答案:AB
2+-2+-
解析:由Ba(NO3)2===Ba+2NO3知:n[Ba(NO3)2]n(Ba)n(NO3)=112。因此,
-1--12+-
c(Ba2+)=0.2 mol·L,c(NO3)=0.4 mol·L。所以A中:n(Ba)+n(NO3)=0.2 mol·L-1-1-
×2 L+0.4 mol·L×2 L=1.2 mol,即离子总数为1.2NA;B项:c(NO3)=0.2 mol·L-1-12+-1-
×2=0.4 mol·L;C项:c(Ba)=c[Ba(NO3)2]=0.2 mol·L;D项:N(NO3)=
-1-1-1
c(NO-3)×V×NA mol=0.4 mol·L×0.5 L×NA mol=0.2NA。 10.将190 g MgCl2溶于水配制成1 L溶液。
-
(1)该溶液中MgCl2的物质的量浓度为________,溶液中Cl的物质的量浓度为________。
-1
(2)配制1 mol·L的MgCl2溶液500 mL,需该溶液的体积为________。
-
(3)向(2)中500 mL溶液中再通入一定量的HCl气体后,溶液中Cl的物质的量浓度为3
-1+
mol·L(假设溶液体积不变),则溶液中H的物质的量浓度为________,通入HCl气体的体积(标准状况下)为________。
-1-1
答案:(1)2 mol·L 4 mol·L (2)250 mL
-1
(3)1 mol·L 11.2 L
说明:若遇到组成稍复杂的物质时,要根据物质组成的比例关系或电荷守恒进行求解。如32--13+3+-1
Al2(SO4)3溶液中,c(SO4)=1 mol·L时,求c(Al),此时误得c(Al)= mol·L,正
2
-1
cAl3+223+-1
确解法:=,所以c(Al)= mol·L。 2-
cSO433
(2)应用稀释规律:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)时,溶液的体积V不必换算为L,只要V(浓)
和V(稀)单位相同即可。
(3)在列电荷守恒规律的关系式时,勿漏离子所带的电荷。 190 g
解析:(1)n(MgCl2)=-1=2 mol,
95 g·mol
n2 mol-1--1
c(MgCl2)===2 mol·L,c(Cl)=2c(MgCl2)=4 mol·L。
V1 L
(2)根据稀释规律有:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀),即2 mol·L,V(浓)=1 mol·L×500 mL,所以V(浓)=250 mL。
+2+-+-1-1
(3)根据电荷守恒有:c(H)+2c(Mg)=c(Cl),即c(H)+2×1 mol·L=3 mol·L,
+-1
所以c(H)=1 mol·L。
n(HCl)=1 mol·L-1×0.5 L=0.5 mol,V(HCl)=0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。 11.常温下,在27.5 g水中溶解12.5 g CuSO4·5H2O,溶液恰好达到饱和,该溶液的密度
3
为2.0 g/cm。求:
(1)该溶液中阴、阳离子的总物质的量; (2)该溶液中CuSO4的物质的量浓度;
(3)取20.0 mL该溶液,配成物质的量浓度为1.0 mol/L的稀溶液,则稀释后溶液的体积是多少毫升?
5
-1
-1