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1、专题2物质的量浓度及其计算【名师预测】本专题内容为高考的高频考点,卷均分为34分;试题难度中等,试卷题型主要是选择题,在非选择题中主要以计算题目形式呈现;本专题主要以物质的量浓度计算为依托考查,涉及到的知识点有:离子浓度、酸碱中和滴定计算、盐类水解、电化学中溶液pH的计算等,并对上述知识进行定量计算,主要培养学生的宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养,在备考中关注化学计算的根本方法等细节,注意组成微粒与整体关系等问题。【知识精讲】一、物质的量浓度及相关计算1.物质的量浓度(1)含义:表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量,符号为c,常用单位为molL-1。(2)溶质B浓度(cB
2、)、溶质B物质的量(nB)和溶液体积(V)之间的关系为cB= nB /V。(3)溶质浓度(c)、溶质质量分数(w)、溶质摩尔质量(M)和溶液密度()之间的关系为c=1000w /M。2.定组成定律从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,溶液中溶质的物质的量浓度是不变的,但溶液的体积不同,溶质的物质的量、质量不同。3.电荷守恒定律阳离子所带的正电荷总数浓度=阴离子所带的负电荷总数浓度。4.溶液稀释(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量保持不变,浓溶液与稀溶液的浓度和体积关系为c(浓)V(浓)= c(稀)V(稀)。(2)含有同种溶质的溶液混合过程中,溶液浓度与体积的关系为c1V1+c2V2=c
3、混V混。5.同一溶质不同浓度溶液等质量(或等体积)混合溶液浓度的判断规律同一溶质不同浓度的两种溶液,设其溶液浓度分别为w1、c1和w2、c2,混合后溶液浓度为w、c。(1)假设等质量溶液混合w=w1 + w2/2,cc 1+ c2/2其物质的量浓度接近体积大(即密度小)的一边。(2)假设等体积的溶液混合c=c 1+ c2/2 (忽略溶液体积变化),ww1 + w2/2其质量分数接近质量大(即密度大)的一边。1.判断正误(正确的打“,错误的打“)(1)4 1 L水中溶解了5.85 g NaCl,所得溶液的物质的量浓度为0.1 molL1() 提示:。1 mol氯化钠溶于1 L水中,所得溶液体积大
4、于1 L,浓度小于1 molL-1。(2)32.2 g Na2SO410H2O溶于67.8 g水中,Na2SO4的质量分数为32.2%。() 提示:。32.2 g Na2SO410H2O溶于67.8 g水中所得溶液质量为100 g,但32.2 g Na2SO410H2O中Na2SO4的质量少于32.2 g,因此Na2SO4的质量分数小于32.2%。(3)将62 g Na2O溶于水中,配成1 L溶液,所得溶质的物质的量浓度为1 molL-1。() 提示:。62 g Na2O为1 mol,溶于水后得2 mol NaOH, 1 L溶液的浓度为2 molL-1。(4)标准状况下,22.4 L HCl溶
5、于水配成1 L溶液,所得盐酸的物质的量浓度为1 molL1() 提示:。标准状况下22.4 LHCl为1 mol,配成1 L溶液,浓度为1 molL-1。(5)从100 mL 0.1 molL1HNO3溶液中取出25 mL,剩余溶液中NO的物质的量浓度为0.075 molL1()(6)将25 g CuSO45H2O晶体溶于75 g水中所得溶质的质量分数为25%()(7)将40 g SO3溶于60 g水中所得溶质的质量分数为49%()(8)将1 molL1的NaCl溶液和0.5 molL1的BaCl2溶液等体积混合后,不考虑体积变化c(Cl)0.75 molL1()(9)同浓度的三种溶液:Na2
6、SO4、MgSO4、Al2(SO4)3,其体积比为321,那么SO浓度之比为323()提示:。同浓度的三种溶液:Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3,其体积比为321,那么SO浓度之比为113。 (10)c(H+)等于0.5 molL-1的稀硫酸溶液的物质的量浓度为1.0 molL-1。() 提示:。c(H+)等于0.5 molL-1的稀硫酸溶液的物质的量浓度为0.25 molL-1。2某温度时,有500 mL饱和的硫酸镁溶液,它的密度是1.20 gcm3,其中镁离子的质量分数是4.8%,试答复以下问题:(1)溶质的质量分数:_。(2)溶液的物质的量浓度:_。(3)溶质和溶剂的物质的量
7、之比:_。(4)硫酸根离子的质量分数:_。(5)该温度下硫酸镁的溶解度:_。答案:(1)24.0%(2)2.4 molL1(3)121 (4)19.2%(5)31.6 g易错警示:1 L 1 molL1的氨水中,NH3的物质的量并不是1 mol,而是指溶液中NH3、NH3H2O、NH三者的物质的量之和为1 mol。二、一定物质的量浓度溶液的配制1.主要仪器托盘天平(固体溶质)、药匙(固体溶质)、量筒(液体溶质)、烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管。2.容量瓶的构造、用途和本卷须知(1)结构:细颈、梨形、平底、带磨口玻璃塞,瓶上标注有刻度线、容积(常见50 mL、100 mL、250 mL、500
8、mL、1 000 mL等规格)和温度。(2)用途:配制一定体积一定物质的量浓度的溶液。3.溶液配制配制250 mL 0.40 molL-1的NaCl溶液计算需NaCl固体的质量为m=nM=cVM=5.85g。用托盘天平称量NaCl固体5.9g称量将固体放入烧杯,用适量蒸馏水溶解,用玻璃棒搅拌,作用是加速其溶解溶解烧杯中的溶液恢复至室温后,用玻璃棒引流,将溶液注入250mL容量瓶转移用蒸馏水洗涤烧杯、玻璃棒23次。洗涤液一并转入容量瓶,摇动容量瓶使溶液混合均匀洗涤向容量瓶中注入蒸馏水,当液面距离刻度线12cm时,改用胶头滴管加蒸馏水与刻度线相切定容盖好瓶盖,反复上下颠倒摇匀摇匀装瓶贴签用到的仪器
9、:托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管。4.误差分析(1)方法:根据c=n/V=m/MV弄清误差是由m还是V引起的,进而分析所配溶液误差。(2)常见误差(填“偏大“偏小或“无影响)常见的操作不当造成的误差能引起误差的一些操作因变量m(溶质)V(溶液)托盘天平天平的砝码粘有其他物质或生锈增大不变偏大称量易潮解的物质(如NaOH固体)时间过长减小不变偏小用称量纸称易潮解的物质(如NaOH固体)减小不变偏小量筒量取液体时,仰视读数增大不变偏大量取液体时,俯视读数减小不变偏小烧杯及玻璃棒搅拌时局部液体溅出减小不变偏小未洗涤烧杯和玻璃棒减小不变偏小容量瓶未冷却到室温就注入容量瓶
10、定容不变减小偏大从烧杯向容量瓶转移溶液时有少量液体流出减小不变偏小定容时,蒸馏水加多了,用滴管吸出减小不变偏小定容后,轻轻振荡、摇匀、静置,液面下降再加蒸馏水不变增大偏小定容时,俯视刻度线不变减小偏大定容时,仰视刻度线不变增大偏小(3)容量瓶定容所造成的误差分析俯视定容时,当液面还未到刻度线时即认为已到达刻度线,而仰视定容那么相反(液面已超过刻度线),如下列图。提醒俯视时,V(溶液)偏小,c偏大;仰视时,V(溶液)偏大,c偏小。提醒不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释;不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中,因为容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的;向容量瓶中注入液体时,一定要用玻璃棒引流
11、;容量瓶不能用作反响容器或用来长期贮存溶液;不能配制任意体积的溶液,只能配制容量瓶上规定容积的溶液。定容时,仰视使配制的浓度偏小,俯视使配制的浓度偏大。【正误判断】1判断正误(正确的打“,错误的打“)。(1)用图A装置配制0.1 molL1的NaOH溶液()(2)用图B装置配制一定物质的量浓度的NaCl溶液()(3)用图C装置配制0.5 molL1的Na2CO3溶液() (4)用配制100 mL 0.100 0 molL1 K2Cr2O7溶液()(5)配制0.1 molL-1 CuSO4溶液450 mL时,选用500 mL容量瓶,称量胆矾晶体12.5 g。() 提示:。选择容量瓶应遵循“大而近
12、的原那么,配制0.1 molL-1 500 mL溶液,溶质的物质的量为0.05 mol,称量CuSO45H2O 0.05 mol,即12.5 g。(6)欲配制CaCl2溶液,称量CaCl2固体时时间较长,对实验结果无影响。() 提示:。称量易潮解物质时间较长,会使溶质实际称得质量较小,最终溶液浓度偏小。(7)使用已局部风化的Na2CO310H2O配制Na2CO3溶液,所得浓度偏小。() 提示:。使用失去局部结晶水的Na2CO310H2O配溶液,实际称得的Na2CO3质量偏大,所得溶液浓度偏大。(8)将溶液摇匀后,液面低于刻度线,应再加水至刻度线。() 提示:。定容后,不应再加水。(9)配制一定
13、物质的量浓度的氯化钾溶液:准确称取一定质量的氯化钾固体,放入到1 000 mL的容量瓶中,加水1 000 mL溶解,振荡摇匀。() 提示:。不能在容量瓶中溶解物质。【典题精练】物质的量浓度的相关计算是近几年高考的常考题型,并保持着较高的稳定性和连续性。该题型既考查考生对概念的理解,又考查常用的化学计算方法,题目涉及较多的关系式法解题,特别涉及滴定计算和产率时出错率较高,因此寻找关系式是解题关键的关键。关系式建立的途径:1.多步反响找关系式的解题步骤写出各步反响的化学方程式第四步第三步第二步第一步找出作为“中介的物质,并确定最初的反响物、中介物质、最终生成物之间“量的关系确定最初的反响物和最终生
14、成物之间“量的关系根据条件及关系式列出比例式进行计算2.根据不同物质中所含同种元素的原子个数找关系式备考方略用原子守恒找关系式的方法(1)实际化工生产中往往涉及多步反响,但原料和产品中的某种主要元素是相同的,据此可以找出关系式,如利用转化反响中Cu原子守恒可得出关系式:CuCuOCuSO4CuAlO2,这样可防止书写化学方程式,缩短解题时间。(2)寻找关系式时,要特别注意原料中的主要元素是否全部转化为产物,如不能完全转化,可以将分步转化率换算成总转化率进行计算。守恒法的应用原理及解题步骤应用原理所谓“守恒就是物质在发生“变化或两物质在发生“相互作用的过程中某些物理量的总量保持“不变。在化学变化
15、中有各种各样的守恒,如质量守恒、原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等解题步骤第一步明确题目要求解的量第二步根据题目中要求解的量,分析反响过程中物质的变化,找出守恒类型及相关的量第三步根据守恒原理,梳理出反响前后守恒的量,列式计算求解考向1物质的量浓度的相关计算【归纳提素养】核心素养宏观辨识与微观探析能根据实验现象辨识物质及其反响;能运用化学符号和定量计算等手段说明物质的组成及其变化变化观念与平衡思想能运用化学计量单位定量分析化学变化科学态度与社会责任逐步养成严谨求实的科学态度;能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题新情境下物质浓度的求算方法(1)确定量和未知量。(
16、2)根据化学反响方程式确定量与未知量之间的关系,写出关系式。(3)根据计算公式由量求算未知量的浓度或质量分数。【典例1】(2022全国卷节选)焦亚硫酸钠 (Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用_。该样品中Na2S2O5的残留量为_gL-1。(以SO2计算)【解题思路】滴定类物质浓度计算流程如下:利用数据求算找关系式确定待求量与量答案: S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+0.128【典例2】(2022北京高考节选)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流
17、程如下:取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b molL-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是_。(:H3PO4摩尔质量为98 gmol-1)【解析】用NaOH滴定H3PO4至Na2HPO4的滴定反响为H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O,根据反响方程式,精制磷酸中H3PO4的物质的量为(bc10-3)/2mol,那么精制磷酸中H3PO4的质量分数是(bc10-3)98/2mol100%=0.049bc/a100%。答案: 0.049bc/a100%变式训练1(2022全国卷节选)双氧水是
18、一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。生产双氧水常采用蒽醌法。双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定,该反响的离子方程式为_,双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 gcm-3),其浓度为_。【解析】双氧水在酸性条件下与KMnO4溶液发生氧化复原反响生成氧气,离子反响为5H2O2+6H+2MnO4- =2Mn2+5O2+8H2O,由c=1000可知双氧水的浓度为c= (10001.1027.5%)/34=8.90 molL-1。答案:5H2O2+6H+2MnO4- =2Mn2+5O2+8H2O8.90 molL-1考向2配制一定物质的量浓度溶液的实验操作及误差分析【归纳提素养】1.配制
19、一定物质的量浓度溶液的实验操作溶液配制过程需要计算称量(量取)溶解(稀释)转移洗涤定容摇匀装瓶贴签等步骤,结合溶液配制过程,明晰每步操作中的正确方法及使用仪器,结合题目所给背景答题。2.配制一定物质的量浓度溶液的误差分析溶液配制过程中的各种错误操作可能引起不同的误差。误差分析时抓住公式c= m/MV分析清楚误差所导致哪个量改变,是溶质的质量m还是溶液的体积V、变大还是变小,进而根据浓度计算公式确定最终溶液浓度的误差。【典例】 (2022全国卷节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O,M=248 gmol-1)可用作定影剂、复原剂。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤
20、如下:溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在_中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的_中,加蒸馏水至_。滴定。【命题人谈命题真题溯源】源于教材高于教材溶解必修1P16:将称好的NaCl固体放入烧杯中,用适量蒸馏水溶解转移、洗涤必修1P16:将烧杯中的溶液注入容量瓶,并用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁23次,洗涤液也都注入容量瓶定容必修1P16:将蒸馏水注入容量瓶,液面离容量瓶颈刻度线下12 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水至液面与刻度线相切【解析】溶液配制需要计算、称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等步骤,结合配制过程选择需要的仪器,称取1.200 0 g某
21、硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在烧杯中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的容量瓶中,加蒸馏水至凹液面最低处与刻度线相平。答案:烧杯容量瓶凹液面最低处与刻度线相平【高考还会这么考】提示:错误。容量瓶用于配制溶液,不用于溶解固体,应在烧杯中溶解再转入容量瓶。(2)容量瓶和滴定管使用前均需要检漏。正确吗?为什么? 提示:正确。带有磨砂活塞或旋塞的仪器使用前都需要旋转180两次检漏。(3)向容量瓶转移液体时,引流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁。正确吗?为什么? 提示:正确。转移液体时,玻璃棒下端应接触容量瓶内壁刻度线以下。(4)用容量瓶配制溶液,假设加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体
22、。正确吗?为什么? 提示:错误。定容时加水超过刻度线,吸出多余液体将导致最终浓度偏小,溶液应重新配制。【名校新题】1. (2022济宁一中月考)某学生配制了100 mL 1 molL1的硫酸,然后对溶液浓度做精确测定,且测定过程中一切操作都正确,但测得溶液的物质的量浓度小于1 molL1。那么在配制过程中,以下操作可能导致溶液浓度偏低的是()量筒用蒸馏水洗净后立即用来量取浓硫酸将浓硫酸在烧杯中稀释,转移到100 mL的容量瓶中后,没有洗涤烧杯在转移过程中用玻璃棒引流,因操作不慎有少量溶液流到了容量瓶外面最后定容时,加水超过了刻度线,马上用胶头滴管吸去多余的水,使溶液凹液面刚好与刻度线相切A只有
23、B只有C只有D【解析】选D量筒用蒸馏水洗净后未枯燥立即量取浓硫酸,浓硫酸被稀释,所取溶质H2SO4偏少,导致溶液浓度偏低。未洗涤烧杯,使溶质H2SO4损失,导致溶液浓度偏低。少量溶液流到容量瓶外面,使溶质H2SO4损失,导致溶液浓度偏低。加水超过了刻度线,马上用胶头滴管吸去多余的水,会损失H2SO4,导致溶液浓度偏低。2. (2022沈阳模拟)现有100 mL 1 molL-1稀盐酸,欲将其浓度变为2 molL-1,可以采取的措施为()A.向其中通入标准状况下22.4 L HCl气体B.加热蒸发使溶液体积变为50 mLC.加热蒸发掉50 mL水D.参加5 molL-1盐酸100 mL,再将溶液
24、体积稀释到300 mL【解析】选D。向其中通入标准状况下22.4 L HCl气体,那么溶质的物质的量为0.1 L1molL-1+22.4L/22.4 Lmol -1=1.1 mol,而溶液体积无法计算,所以其物质的量浓度无法计算,A错误;盐酸易挥发,所以加热蒸发盐酸,氯化氢和水蒸气都减少,所以蒸发操作不可取,故B、C错误;参加5 molL-1盐酸100 mL,再将溶液体积稀释到300 mL,所得溶液中溶质物质的量浓度为(0.1L1molL-1+ molL-10.1L )/0.3L=2 molL-1,D正确。3. (新题预测)某同学欲测定一不规那么容器的容积,设计下述实验:将10 g胆矾晶体用1
25、00 mL水溶解,溶解液和洗涤烧杯玻璃棒的洗涤液全部转移入容器中,继续向容器中加满水,沉着器中取出25 mL溶液,恰好能与20 mL 0.1 molL-1的BaCl2溶液完全反响。那么以下说法错误的选项是()A.容器中CuSO4溶液的浓度为0.08 molL-1B.该不规那么容器的容积为5 LC.4 时,该容器能容纳约27.8 mol蒸馏水D.标况下,该容器中容纳的空气质量约为0.65 g【解析】选B。25 mL CuSO4恰好与0.002 mol BaCl2反响,那么CuSO4浓度为0.08 molL-1,A正确;胆矾晶体为0.04 mol,容器中溶质CuSO4共0.04 mol,那么容器容
26、积为500 mL,即0.5 L,B错误;500 mL蒸馏水质量500 g,约为27.8 mol,C正确;标况下500 mL空气的质量为0.5L29gmol -1/22.4 Lmol -10.65 g,D正确。 4. 物质X2CO3的饱和溶液V mL,密度为 gcm-3,X+的物质的量浓度为c molL-1,溶质的质量分数为a%,溶质的相对分子质量为M,溶质的溶解度为S g。那么以下表达式正确的选项是()A.c=1000a%/M 2B.S=cMV/1000C.a=cM/200D.Va%= cMV/1000【解析】选A。c(X2CO3)= 1000w/M =1000a%/M ,那么c=c(X+)=
27、2c(X2CO3)= 1000a%/M 2,A正确;溶液中m(X2CO3)=nM=0.5cV1/1000M= cMV/2000 g,溶液的质量为V,那么溶解度S=m溶质/m溶剂100 g= cMV/2000/(cMV/2000V)100 g=100Cm/(2000-cM)g,B错误;c=1002,那么a%=cM/2000,a=cM/20,C错误;Va%表示溶质X2CO3的质量,溶液中m(X2CO3)=nM=0.5McV/1000=cMV/2000,D错误。5. V mL Fe2(SO4)3溶液中含a g SO42-,取出溶液0.5V mL,用水稀释成2V mL,那么稀释后溶液中Fe3+的物质的
28、量浓度是()A. 125a/72VmolL-1B. 125a/36V molL-1C. 125a/18V molL-1D. 125a/24V molL-1【解析】选A。a g SO42-的物质的量为n(SO42-)=ag/96gmol-1=a/96mol,V mL Fe2(SO4)3溶液中含有Fe3+的物质的量为n(Fe3+)=2/3n(SO42-)= a/96mol2/3=a/144mol,0.5V mL溶液中含有Fe3+的物质的量为n(Fe3+)= a/144mol0.5= a/288mol ,稀释后溶液体积为2V mL,那么溶液中Fe3+的浓度为c(Fe3+)= a/288mol /(2
29、V10-3L)= 125a/72VmolL-1。6.(2022天津和平区模拟)人体血液里Ca2+的浓度一般采用mgcm-3来表示。抽取一定体积的血样,加适量的草酸铵(NH4)2C2O4溶液,可析出草酸钙(CaC2O4)沉淀,将此草酸钙沉淀洗涤后溶于强酸可得草酸(H2C2O4),再用KMnO4溶液滴定即可测定血液样品中Ca2+的浓度。某研究小组根据如下实验步骤,来测定血液样品中Ca2+的浓度。.配制KMnO4标准溶液:如下列图是配制50 mL KMnO4标准溶液的过程示意图。(1)请你观察图示,判断其中不正确的操作有哪些?并给予解释。(2)研究小组如果定容时不小心加水超过刻度线,应该再如何弥补?
30、.测定血液样品中Ca2+的浓度:抽取血样20.00 mL,经过上述处理后得到草酸,再用0.020 molL-1 KMnO4溶液滴定,使草酸转化成CO2逸出,这时共消耗12.00 mL KMnO4溶液。(3)草酸跟KMnO4反响的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mnx+10CO2+8H2O,根据你的分析确定方程式中x的值,并计算血液样品中Ca2+的浓度是多少?(以mgcm-3计量)【解析】(1)由图示可知,操作错误,不能在量筒中溶解固体,定容时应平视刻度线。(2)如果定容时不小心加水超过刻度线,应重新配制。(3)根据电荷守恒,(-1)2+(+1)6=(+x)2,解得x=2
31、,草酸跟KMnO4反响的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mnx+10CO2+8H2O。血样20.00 mL经过上述处理后得到草酸,草酸消耗的高锰酸钾的物质的量为0.020 molL-10.012 L=2.410-4 mol,根据反响方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mnx+10CO2+8H2O及草酸钙的化学式CaC2O4,可知:n(Ca2+)=n(H2C2O4)=5/2n(MnO4-)=2.52.410-4 mol=610-4 mol,Ca2+的质量为40 gmol-1610-4 mol=0.024 g,钙离子的浓度为0.024g/20.00cm3=24mg/20.00cm3=1.2 mgcm-3。答案:(1),不能在量筒中溶解固体,定容时应平视刻度线。(2)重新配制。(3)21.2 mgcm-3