第一章 认识化学科学
第3节 化学中常用的物理量——物质的量
第3课时 物质的量浓度
1．了解物质的量浓度的概念及其计算公式。
2．了解一定物质的量浓度溶液的配制步骤。
3．熟悉配制一定物质的量浓度溶液时产生的误差及误差分析。
一、物质的量浓度
1．含义：
以单位体积溶液中所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。符号为c，常用单位为mol·L－1(或mol·m－3)。(B表示各种溶质)
2．表达式：cB＝V(nB)。如1L溶液中含有1mol溶质，溶质的物质的量浓度就是1mol·L－1。
二、一定物质的量浓度溶液的配制
配制mL1.00mol·L－1NaCl溶液
1．主要仪器
托盘天平、_mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒等。
2．配制步骤。
(1)计算：根据nB＝cB·V可知n(NaCl)＝0.1_mol，则m(NaCl)＝5.85g。
(2)称量：若用托盘天平可准确称取NaCl固体5.9g。
(3)溶解：将称好的NaCl固体放入烧杯中，用适量蒸馏水溶解，用玻璃棒搅拌，并冷却至室温。
(4)转移：将烧杯中的溶液用玻璃棒引流转移到容量瓶中。
(5)洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次，并将洗涤液都注入容量瓶中，轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀。
(6)定容：将蒸馏水注入容量瓶，当液面离容量瓶颈刻度线下1～2_cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液凹液面最小处与刻度线相切。
(7)摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒几次，摇匀。
(8)装瓶贴签：容量瓶不可长时间盛放溶液，配制好之后应转移至试剂瓶中，贴好标签，并注明温度和名称。
能否将固体或液体直接在容量瓶中溶解或稀释？为什么？
答案：不能。容量瓶上标有温度，通常只有盛装室温下的液体，才能准确的确定体积，而物质溶解或稀释过程中，会发生温度的变化，从而使配制的溶液的浓度不准确。
三、从物质的量角度认识化学反应
在化学方程式中，反应物或生成物化学式前的系数之比等于参加反应的各物质的微粒数目之比，也等于参加反应的各物质的物质的量之比。如：
2H2 ＋ O2点燃(=====) 2H2O
化学计量数 2 1 2
分子数目2NANA2NA
物质的量2mol1_mol2_mol
即2molH2和1_molO2在点燃的条件下恰好完全反应生成2_mol_H2O。
1．下列说法中正确的是()
A．1L水中溶解了58.5gNaCl，该溶液的物质的量浓度为1mol·L－1
B．从1L2mol·L－1的H2SO4溶液中取出0.5L，该溶液的浓度为1mol·L－1
C．标准状况下，将33.6LHCl溶于水形成1L溶液所得溶液的物质的量浓度是1.5mol·L－1
D．1molBaCl2溶于水配成1L溶液，所得溶液中c(Cl－)1mol·L－1
C
2．实验室里需用mL0.1mol·L－1的硫酸铜溶液，现选取mL容量瓶进行配制，以下操作正确的是()
A．称取7.68g硫酸铜，加入mL水
B．称取12.0g胆矾配成mL溶液
C．称取8.0g硫酸铜，加入mL水
D．称取12.5g胆矾配成mL溶液
D
解析：首先应以mL来计算胆矾或硫酸铜的质量，计算得出需要12.5g胆矾或8.0g硫酸铜，因此A、B项错误；由于是要配制mL，故C加水mL应是错误的。
3．11.2gFe与mL2mol·L－1的盐酸恰好完全反应，生成标准状况下H2的体积为()
A．11.2L B．2.24L C．4.48L D．3.36L
C解析：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
1mol 2mol 22.4L
0.2mol0.4mol V(H2)
解得，V(H2)＝4.48L。
1．在容量瓶上无需有标记的是()
A．标线 B．温度 C．浓度 D．容量
C
2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列关于0.2mol·L－1的Ba(NO3)2溶液正确的说法是()
A．2L溶液中的阴、阳离子总数为0.8NA
B．mL溶液中NO3(－)浓度为0.2mol·L－1
C．mL溶液中Ba2＋浓度为0.4mol·L－1
D．mL溶液中含NO3(－)总数为0.2NA
D
3．关于0.1mol·L－1Na2CO3溶液的叙述错误的是()
A．0.5L该溶液中钠离子的物质的量浓度为0.2mol·L－1
B．1L该溶液中含有Na2CO3的质量为10.6g
C．从1L该溶液中取出mL，则取出溶液中Na2CO3的物质的量浓度为0.01mol·L－1
D．取该溶液10mL，加水稀释至mL后，Na2CO3的物质的量浓度为0.01mol·L－1
C
4．在4℃时向mL水中溶解了22.4LHCl气体(标准状况下测得)后形成的溶液。下列说法中正确的是()
A．该溶液物质的量浓度为10mol·L－1
B．所得溶液的体积为22.5L
C．根据题干数据，该溶液物质的量浓度无法求得
D．该溶液中溶质的质量分数因溶液的密度未知而无法求得
C解析：该溶液的体积应该大于mL，溶液的质量为22.4L·mol－1(22.4L)×36.5g·mol－1＋mL×1g·mL－1＝.5g，由于没有提供溶液的密度，无法计算出溶液的体积，因此该溶液的物质的量浓度无法计算，A错、B错、C对；溶质的质量分数为.5g(36.5g)×%＝26.7%，D错。
5．使相同物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的Cl－完全沉淀时，若用去相同浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1，则上述三种溶液的体积比是()
A．9∶4∶1B．3∶2∶1C．6∶3∶2D．9∶3∶1
D解析：设V(NaCl)＝V1，V(MgCl2)＝V2，V(AlCl3)＝V3
NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3
c1V1 c1V1
MgCl2＋2AgNO3===2AgCl↓＋Mg(NO3)2
c1V2 2c1V2
AlCl3＋3AgNO3===3AgCl↓＋Al(NO3)3
c1V3 3c1V3
由题意可知，c1V1∶2c1V2∶3c1V3＝3∶2∶1，故V1∶V2∶V3＝9∶3∶1
6．将溶质的质量分数为14%的KOH溶液加热蒸发掉g水后，得到溶质的质量分数为28%的溶液80mL，此时溶液的物质的量浓度为()
A．5mol·L－1B．6.25mol·L－1C．7mol·L－1D．6.75mol·L－1
B解析：设原溶液质量为m，则m×14%＝(m－g)×28%，得m＝g，即原溶液中溶质m1＝g×14%＝28g，n＝56g·mol－1(28g)＝0.5mol，蒸发后溶液的物质的量浓度c＝0.08L(0.5mol)＝6.25mol·L－1。
7．实验室中经常需配制一定浓度的NaOH溶液，现将24.4gNaOH固体溶于水配成mL溶液，其密度为1.g·mL－1。
(1)该溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
(2)该溶液中NaOH的质量分数约为________。
(3)从该溶液中取出10mL，其中NaOH的物质的量浓度为________，含NaOH的质量为________，含NaOH的物质的量为________。
(4)将取出的10mL溶液加水稀释到mL，稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为________。
解析：(1)24.4gNaOH的物质的量为0.61mol，c(NaOH)＝0.1L(0.61mol)＝6.1mol·L－1。
(2)mLNaOH溶液的质量为mL×1.g·mL－1＝.9g；NaOH的质量分数为.9g(24.4g)×%≈20%。
(3)因为溶液是均匀的，所以这10mL溶液与原mL溶液相比，NaOH的物质的量浓度相同，但NaOH的质量和物质的量均为原来的10(1)。
(4)这10mL溶液中NaOH的物质的量浓度为6.1mol·L－1，稀释到mL后，NaOH的物质的量浓度减小为10(6.1mol·L－1)＝0.61mol·L－1。
答案：(1)6.1mol·L－1 (2)20% (3)6.1mol·L－1 2．44g 0.mol (4)0.61mol·L－1
8．用98%的浓H2SO4(ρ＝1.84g·cm－3)配制1mol·L－1稀H2SO4mL。
(1)实验中应选用的仪器是________(填字母)。
A．mL量筒B．托盘天平C．玻璃棒D．50mL容量瓶E．10mL量筒
F．50mL烧杯G．mL容量瓶H．胶头滴管
(2)实验操作
①用mL量筒量取98%的浓H2SO4________mL；
②选取对应规格的容量瓶，洗涤，检查是否漏液，将稀释并冷却至室温的H2SO4沿玻璃棒转移到此容量瓶中；
③用少量蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2～3次，并将洗涤液转移到容量瓶中；
④在小烧杯内稀释浓H2SO4，稀释时要用玻璃棒不断搅拌；
⑤向容量瓶中直接加蒸馏水至离刻度线1cm～2cm处；
⑥盖上容量瓶塞子、摇匀；
⑦用胶头滴管小心加蒸馏水至刻度线；
⑧将配制好的溶液转入洗涤但尚未干燥的试剂瓶中贮存备用。
(3)实验分析
①正确的操作步骤是________(填序号)。
②此实验中玻璃棒的作用是________________________________________________________________________。
③实验操作有三处错误，这三处错误是：
Ⅰ._____________________________________________________________________；
Ⅱ.________________________________________________________________________；
Ⅲ.________________________________________________________________________。
④下列操作所配溶液浓度是“偏高”“偏低”还是“无影响”。
Ⅰ.稀释后的浓H2SO4未经冷却至室温立即转移到容量瓶中___________________。
Ⅱ.转移硫酸后，小烧杯未洗涤___________________________。
Ⅲ.定容时仰视容量瓶刻度线__________________________。
Ⅳ.定容时，液面超过刻度线再用胶头滴管吸出溶液至液面与刻度线相平_____________________________。
解析：(1)需浓H2SO4的体积为V：98g·mol－1(V（H2SO4）×1.84g·cm－3×98%)＝1mol·L－1×0.1L V(H2SO4)＝5.4mL。
(2)正确的操作步骤是：①④②③⑤⑦⑥⑧。玻璃棒在稀释浓H2SO4时起到搅拌的作用，防止液体过热造成迸溅，在转移溶液时起到引流的作用。(3)通过计算需浓H2SO45.4mL。用mL量筒量取误差太大，向容量瓶中加液体需用玻璃棒引流，不能直接倒入；若将配好溶液移入尚未干燥的试剂瓶中，会使所配溶液浓度减小。④Ⅰ.浓H2SO4稀释时放热，会使溶液体积膨胀，未经冷却转移溶液至定容，再冷却到室温时，溶液体积偏小，浓度偏高。Ⅱ.移液时，小烧杯未洗涤，使H2SO4偏少，浓度偏低。Ⅲ.定容时仰视刻度，使溶液体积偏高，浓度偏低。Ⅳ.液面超过刻度线再吸出，所含H2SO4偏小，浓度偏低。
答案：(1)CEFGH (2)5.4 (3)①④②③⑤⑦⑥⑧ 搅拌、引流 用mL量筒量取5.4mLH2SO4 向容量瓶中直接加水 试剂瓶未干燥 偏高 偏低 偏低 偏低
9．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Na＋和SO4(2－)的总物质的量为0.9mol
B．1L水吸收22.4L氨气时所得氨水的浓度是1mol·L－1
C．在K2SO4和NaCl的中性混合溶液中，如果Na＋和SO4(2－)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，mL0.35mol·L－1的KCl饱和溶液蒸发掉5g水冷却到10℃时，其体积小于mL，它的物质的量浓度仍为0.35mol·L－1
解析：A项由于不知道溶液的体积，故不能求算各粒子的物质的量；B项22.4LNH3没有注明条件且不知溶液的体积，故无法求算其浓度；C项根据溶液显中性，可得电荷守恒式：＋＝2＋。若n(Na＋)＝n(SO4(2－))，那么K＋和Cl－的物质的量浓度一定不相同。
10．取mLNa2CO3和Na2SO4混合溶液，加入适量Ba(OH)2溶液mL后，恰好完全反应，过滤、干燥后得到14.51g白色沉淀，再用过量稀硝酸处理沉淀，沉淀的质量减少到4.66g，并有气体放出。计算(要写出计算步骤)：
(1)原混合溶液Na2SO4的物质的量浓度为________________________________________________________________________。
(2)
①用固体Na2SO4配制mL以上浓度的溶液时，所用到的仪器有________________________________________。
②定容时若仰视刻度线，会使所配溶液的浓度________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
③定容时，不小心液面超过刻度线，再用胶头滴管吸出溶液至凹液面与刻度线相平，会使所配溶液的浓度________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(3)产生的气体在标准状况下的体积为________________________________________________________________________。
解析：(1)由题意可知：m(BaCO3)＋m(BaSO4)＝14.51g。其中m(BaSO4)＝4.66g，即n(BaSO4)＝g·mol－1(4.66g)＝
0.02mol，n(BaCO3)＝g·mol－1(14.51g－4.66g)＝0.05mol。故n(SO4(2－))＝0.02mol，n(CO3(2－))＝0.05mol，
则n(Na2SO4)＝0.02mol，n(Na2CO3)＝0.05mol，c(Na2SO4)＝0.1L(0.02mol)＝0.2mol·L－1。
(2)②仰视刻度线，使溶液体积偏大，则造成浓度偏低。③吸出一部分溶液，使溶质减小，造成浓度偏低。
(3)Na2CO3＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋2NaOH，BaCO3＋2HNO3===Ba(NO3)2＋H2O＋CO2↑，
即生成气体的关系式为Na2CO3～CO2↑，故n(CO2)＝n(Na2CO3)＝0.05mol。
标准状况下气体V＝0.05mol×22.4L·mol－1＝1.12L。
答案：(1)0.2mol·L－1 (2)①托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、mL容量瓶、胶头滴管 ②偏低 ③偏低
(3)1.12L
