高考化学物质的量浓度及溶液的配制

考点3 物质的量浓度及溶液的配制

一、基本概念

1．概念：单位体积溶液里所含溶质B 的物质的量，符号为c B 。

2．表达式：c B ＝n B

V (n 为溶质B 的物质的量，单位为mol ；V 为溶液的体积，单位为L)。

3．单位：mol·L

－1

或 mol/L 。

二、物质的量浓度相关计算 1．根据公式c B ＝n B V

可以求出：溶质的质量、气体溶质在标准状况下的体积及微粒数目；当溶质的量一定时，浓度和体积成反比；当体积一定时，浓度和溶质的物质的量成正比。

2．物质的量浓度和质量分数之间换算公式：m ＝cVM ＝1 000Vρw

在此公式中，物质的量浓度(c )、溶质的质量分数(w )、溶质的摩尔质量(M )和溶液的密度(ρ)，已知任何三个量，可计算第四个量。

3．浓溶液稀释的有关计算

其中稀释可以按照稀释定律：稀释前后溶液中溶质的质量和物质的量不变，c 1V 1＝c 2V 2(c 1、c 2为稀释前后溶质的物质的量浓度)。

三、容量瓶的认识与使用

1．容量瓶的构造：容量瓶是一种细颈、梨状平底的玻璃瓶，容量瓶上标有固定刻度线、温度20 ℃和规格(50 mL 、100 mL 、250 mL 、500 mL 、1 000 mL)，磨口的瓶口配有磨口的玻璃瓶塞或塑料塞。

2．检查容量瓶是否漏水的方法：在容量瓶中加入少量水，塞好瓶塞，用食指摁住瓶塞，另一只手的五指托住容量瓶瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出。如果不漏水，把瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧，重复上述操作，如果不漏水才能使用。进行第二次检

查的原因是瓶塞与瓶口可能只在某个方位上塞紧不漏水，但在其他方位可能不配套，塞不紧而漏水(瓶口或瓶塞不是很“圆”)。

3．容量瓶是准确配制一定物质的量浓度溶液的仪器，其容积是在20 ℃标定的。而绝大多数的物质在溶解时均引起溶液温度有较大的变化，且热膨胀系数是气体＞液体＞固体，因此物质的溶解必须先在烧杯中进行，待溶液温度恢复至室温，才将溶液转移到容量瓶中。

四、配制250 mL 0.5 mol·L－1的氯化钠溶液

五、误差分析：(以配制NaOH为例)

【例1】下列说法中正确的是()

A．1 L水中溶解了58.5 g NaCl，该溶液的物质的量浓度为1 mol/L

B．从1 L 2 mol/L的H2SO4溶液中取出0.5 L，该溶液的浓度为1 mol/L

C．配制500 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液，需62.5 g胆矾

D．中和100 mL 1 mol/L的H2SO4溶液，需NaOH 4 g

【解析】58.5 g NaCl溶于1 L水后所得溶液的体积不再是1 L，其浓度不是1 mol/L，A项错误；B项取出的部分溶液浓度仍为2 mol/L，B项错误；D项中和100 mL 1 mol/L的H2SO4溶液，需0.2 mol NaOH，质量为8 g，D项错误。

【答案】 C

【提炼】物质的浓度计算时要注意的几个误区：①体积变化：不能用水的体积代替溶液的体积，尤其是固体、气体溶于水；②溶质组成：含结晶水的物质溶于水，如胆矾，溶质是硫酸铜。

【例2】实验室里需要配制480 mL 0.10 mol·L－1的硫酸铜溶液，下列实验用品及实验操作都正确的是()

【解析】应该用500 mL容量瓶配成500 mL溶液。

【答案】 D

【提炼】(1)容量瓶选择是应本着“宁大勿小，相等更好”的原则，即如需配制480 mL 溶液，应选择500 mL容量瓶，并用500 mL来计算所需溶质的质量。

(2)用托盘天平称取的质量保留小数点后一位，用量筒量取液体也是保留一位小数。

【例3】有硫酸镁溶液500 mL，它的密度是1.20 g·cm－3，其中镁离子的质量分数是4.8%，则有关该溶液的说法不正确的是()

A．溶质的质量分数是24% B．溶液的物质的量浓度是2.4 mol·L－1

C．溶质和溶剂的物质的量之比约为1∶21.1 D．硫酸根离子的质量是230.4 g

【解析】镁离子的质量为500×1.20×4.8%＝28.8 g，则镁离子的物质的量为1.2 mol，硫酸镁的物质的量为1.2 mol，质量为1.2×120＝144 g，则溶质的质量分数为144÷600×100%＝24%，A项正确；硫酸镁的物质的量浓度为1.2÷(500×10－3)＝2.4 mol·L－1，B项正确；溶剂的质量为600－144＝456 g，物质的量为456÷18≈25.3 mol，溶质和溶剂的物质的量之比为1.2∶25.3，约等于1∶21.1，C项正确；硫酸根离子的物质的量为1.2 mol，质量为115.2 g，则D项错误。

【答案】 D

【提炼】物质的量浓度、溶解度、质量分数的相互换算

(1)溶质的质量分数w与物质的量浓度c

c ＝n

V ＝m 液/M 质m 液/1 000ρ液＝m 液×w /M 质m 液/1 000ρ液＝1 000ρ液w M 质(密度的单位为g·cm －3或g·mL －1) (2)饱和溶液的溶质质量分数与溶解度

w ＝S 100＋S ×100%，c ＝ 1 000ρ液S (100＋S )M 质(密度的单位为g·cm －3或g·mL －1)

【例4】 用“偏大”“偏小”或“无影响”填空。

(1)配制500 mL 1 mol/L 的硫酸铜溶液，用托盘天平称取胆矾80.0 g ：________。 (2)用Na 2CO 3·10H 2O 晶体配制Na 2CO 3溶液，Na 2CO 3晶体已部分失去结晶水，用该晶体所配Na 2CO 3溶液的物质的量浓度：________。

(3)配制NaOH 溶液时，天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片，其他操作均正确：________。

(4)配制NaOH 溶液时，NaOH 固体放在烧杯中称量时间过长：________。

(5)配制一定物质的量浓度NaOH 溶液，需称量溶质4.4 g ，称量时砝码和药品放置颠倒(1 g 以下用游码)：________。

(6)用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后，用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中：________。

(7)用量筒量取浓硫酸时，仰视读数：________。

(8)配制NaOH 溶液时，将称量好的NaOH 固体放入小烧杯中溶解，未经冷却立即转移到容量瓶中并定容：________。

(9)转移后，未洗涤小烧杯和玻璃棒，或者未将洗涤液一并转移至容量瓶中：________。 (10)定容时，加水超过刻度线，用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线：________。 【解析】 配制溶液时，溶质减少、溶剂增加则会导致溶液浓度偏小，溶质增加、溶剂减少则会导致溶液浓度偏大，如果不影响溶质和溶剂的质量，则不会影响溶液的浓度，溶液一旦配制后，其浓度不发生改变。(1)配制500 mL 1 mol·L －1的硫酸铜溶液，即所需硫酸铜0.5 L ×1 mol·L －1×160 g·mol －1＝80 g ，而胆矾中含有5个水分子，用托盘天平称取胆矾的质量应该是0.5 L ×1 mol·L －1×250 g·mol －1＝125 g ，因而将导致所配溶液浓度偏小；(2)十水碳酸钠结晶水部分失去，会导致碳酸钠的质量偏多；(3)用纸片称量NaOH ，会使氢氧化钠吸潮变质，溶质质量减少，将导致所配溶液浓度偏小；(4)称量在空气中易变质物质时，称量时间不能过长，氢氧化钠吸收空气中的水及二氧化碳，导致称量的溶质少；(5)配制一定物质的量浓度的NaOH 溶液，需称量溶质4.4 g ，称量时物码放置颠倒，导致称量的物品的

质量偏小，将导致所配溶液浓度偏小；(6)用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后，用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中，会导致溶质增大，即将导致所配溶液浓度偏大；(7)用量筒量取浓硫酸时，仰视读数，会导致量取体积大于实际读数，将导致所配溶液浓度偏大；(8)配制NaOH溶液时，将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解，未经冷却立即转移到容量瓶中并定容，根据热胀冷缩的原理可知，此时添加的溶剂偏小，将导致所配溶液浓度偏大；

(9)转移后，未洗涤小烧杯和玻璃棒，或者未将洗涤液一并转移至容量瓶中，则溶质的质量会损失，将导致所配溶液浓度偏小；(10)定容时，加水超过刻度线，用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线，稀释了溶液，将导致所配溶液浓度偏小。

【答案】(1)偏小(2)偏大(3)偏小(4)偏小(5)偏小(6)偏大(7)偏大(8)偏大(9)偏小(10)偏小

【提炼】在给容量瓶定容时，仰视读数会使溶液的体积增大，致使溶液的浓度偏低；俯视读数会使溶液的体积减小，致使溶液浓度偏高，可以借助下图来理解。

【例5】人体血液里Ca2＋的浓度一般采用mg·cm－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。某研究性学习小组设计如下实验步骤测定血液样品中Ca2＋的浓度。

[配制KMnO4标准溶液]如图是配制50 mL KMnO

标准溶液的过程示意图。

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(1)请你观察图示判断，其中不正确的操作有(填序号)________。

(2)其中确定50 mL溶液体积的容器是(填名称)____________。

(3)如果用图示的操作配制溶液，所配制的溶液浓度将________(填“偏大”或“偏小”)。

[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 mol·L－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。

(4)已知草酸与KMnO4溶液反应的离子方程式为2MnO－4＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn x＋＋10CO2↑＋8H2O，则方程式中的x＝________。

(5)经过计算，血液样品中Ca2＋的浓度为________mg·cm－3。

【解析】(1)由图示可知②⑤操作不正确。②不能在量筒中溶解固体，⑤定容时应平视刻度线，至溶液凹液面最低处与刻度线相切。(2)应该用50 mL容量瓶准确确定50 mL溶液的体积。(3)如果用图示的操作配制溶液，由于仰视刻度线，会使溶液体积偏大，所配制的溶液浓度将偏小。(4)可得：草酸与KMnO4溶液反应的离子方程式为2MnO－4＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(5)血液样品中Ca2＋的浓度为1.2 mg·cm－3。

【答案】(1)②⑤(2)50 mL容量瓶(3)偏小(4)2(5)1.2

【提炼】一定物质的量浓度溶液的配制，用固体配制溶液顺序为：计算→称量→溶解→移液→洗涤→定容→摇匀；用浓溶液配制稀溶液的顺序为：计算→量取→稀释→移液→定容→摇匀。特别注意的是，量筒量取浓溶液之后是不用洗涤的。