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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第一冊 第三章 物質(zhì)的量 第三節(jié)物質(zhì)的量濃度(備課資料) 一、溶液的電荷守恒規(guī)律 因?yàn)槿魏稳芤憾硷@電中性，故溶液中陽離子所帶的正電荷數(shù)應(yīng)等于溶液中陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)，這個(gè)規(guī)律就稱之為電荷守恒規(guī)律。在具體應(yīng)用時(shí)，通常可以陽離子所帶的正電荷數(shù)就等于陽離子的物質(zhì)的量或陽離子物質(zhì)的量濃度乘以每一個(gè)陽離子所帶的正電荷數(shù)。陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)就等于陰離子的物質(zhì)的量或陰離子物質(zhì)的量濃度乘以每一個(gè)陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)。例如： 1.在Na2SO4溶液中 Na2SO4=2Na＋＋SO c(Na＋)=2c(SO) 2.在K2SO4、MgSO4的混合溶液中 K2SO4=2K＋＋SO MgSO4=Mg2＋＋SO c(K＋)＋2c(Mg2＋)=2c(SO) ［例］在Ca(NO3)2和Ba(NO3)2的混合溶液中，Ca2＋的物質(zhì)的量濃度為0.25 mol/L，NO的物質(zhì)的量濃度為1.5 mol/L，求該溶液中Ba2＋的物質(zhì)的量濃度。 解析：在Ca(NO3)2、Ba(NO3)2的混合溶液里存在電荷守恒關(guān)系。 解：設(shè)Ba2＋的物質(zhì)的量濃度為x。 由溶液里的電荷守恒規(guī)律得： 2c(Ba2＋)＋2c(Ca2＋)=c(NO) 2x＋20.25 mol/L=1.5 mol/L x=0.5 mol/L 答：溶液里Ba2＋的物質(zhì)的量濃度為0.5 mol/L。 二、溶液等體積混合的規(guī)律 例1 溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為a%和5a%的H2SO4溶液按等體積混合，混合溶液中H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 A.3a% B.6a% C.＞3a% D.＜3a% 解析：設(shè)a%、5a%的溶液的密度分別為ρ1、ρ2，各取體積V mL，混合溶液里H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)x%。 根據(jù)溶液稀釋定律，得：ρ1Va%＋ρ2V5a%=(ρ1V＋ρ2V)x% x=a  即x=(1＋)a 因?yàn)镠2SO4溶液的密度大于1，濃度越濃，密度越大，即ρ2＞ρ1 所以ρ1＋ρ2＜2ρ2，＞2，(1＋)a＞3a 答案：C 例2 已知氨水的密度為0.990 g/cm3時(shí)，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，氨水的密度為0.930 g/cm3時(shí)，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%。溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為a%和5a%的氨水按等體積混合，混合溶液中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 A.3a% B.6a% C.＞3a% D.＜3a% 解析：a%、5a%的溶液的密度分別為ρ1、ρ2，各取體積V mL，混合溶液里NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x%。 根據(jù)溶液稀釋定律，得：ρ1Va%＋ρ2V5a%=(ρ1V＋ρ2V)x% x=a 即x=(1＋)a 因?yàn)榘彼芤旱拿芏刃∮?，濃度越濃，密度越小，即ρ1＞ρ2 所以ρ1＋ρ2＞2ρ2，＜2，(1＋)a＜3a 答案：D 規(guī)律總結(jié)見下表 同溶質(zhì)、同溶劑的溶液A和B，其密度分別為ρA和ρB，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為wA和wB。A和B等體積混合后所得溶液C的密度為ρC，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wC、ρA、ρB、wA、wB、wC之間的關(guān)系有如下規(guī)律。 結(jié)論： ①當(dāng)濃度越大其密度越大的同溶質(zhì)水溶液等體積相混(ρ＞1)，所得混合后溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于混合前兩溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值。如H2SO4、NaOH、NaCl等溶液。 ②當(dāng)濃度越大其密度越小的同溶質(zhì)水溶液等體積相混(ρ＜1)，所得混合后溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于混合前兩溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值。如NH3、CH3CH2OH溶液。 三、氣體溶于水計(jì)算中的常見錯(cuò)誤 下面用一個(gè)具體的例子進(jìn)行說明。 如：標(biāo)準(zhǔn)狀況下將67.2 L HCl氣體溶于440 mL水中，所得鹽酸密度為1.1 gcm－3。求該鹽酸的物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 錯(cuò)因分析：物質(zhì)的量濃度計(jì)算中，溶液的體積應(yīng)以升為單位，而在以上計(jì)算中得到的溶液體積單位為毫升，計(jì)算結(jié)果的單位為molcm－3。 本題的正確解法如下： 答：該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為6 molL－1，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。 四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度計(jì)算的主要類型 1.溶質(zhì)、溶液、濃度的換算 求算溶液的物質(zhì)的量濃度或溶質(zhì)的物質(zhì)的量時(shí)，溶液的體積單位應(yīng)是L，溶質(zhì)一定要用物質(zhì)的量表示，單位是mol。如給出的溶質(zhì)是用質(zhì)量或氣體的體積(標(biāo)況下)表示時(shí)，應(yīng)根據(jù)有關(guān)公式換算為“物質(zhì)的量”。 帶有結(jié)晶水的物質(zhì)做為溶質(zhì)時(shí)，其溶質(zhì)物質(zhì)的量的計(jì)算，用帶結(jié)晶水的物質(zhì)的質(zhì)量除以帶有結(jié)晶水物質(zhì)的摩爾質(zhì)量即可。 如：把71.5克碳酸鈉晶體(Na2CO310H2O)溶于水，配成250 mL溶液，計(jì)算此溶液的物質(zhì)的量濃度。 解：m(Na2CO310H2O)=286 gmol－1， n(Na2CO310H2O)= =0.25 mol=n(Na2CO3) c(Na2CO3)= =1 molL－1。 2.有關(guān)一定物質(zhì)的量濃度溶液稀釋的計(jì)算 用水稀釋溶液時(shí)，稀釋前后溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量是不變的，故有： c(濃)V(濃)=c(稀)V(稀) 對于同一溶質(zhì)的兩種不同濃度的溶液混和時(shí)，混合后溶液中所含溶質(zhì)的總量等于兩種原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量和，混合溶液的總質(zhì)量等于兩種原溶液的質(zhì)量之和，但體積不等于兩種原溶液的體積和，對于混和后溶液的體積應(yīng)通過溶液的密度換算。 ［例］在100 mL 36.5%的濃鹽酸(密度為1.18 gcm－3)中加入多少mL 2 molL－1稀鹽酸(密度為1.08 gcm－3)，才能配成6 molL－1的鹽酸(密度為1.10 gcm－3)？ 解：設(shè)需加入2 molL－1鹽酸的體積為V， 混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為： ＋V2 molL－1=1.18 mol＋2 V molL－1 混合溶液的體積為： = 混合溶液的物質(zhì)的量濃度為： 6 molL－1= 解之:V=0.138 L=138 mL。 答：需2 molL－1的稀鹽酸138 mL。 五、玻璃量器 在中學(xué)化學(xué)范圍內(nèi)常見的玻璃量器有燒杯、量杯、量筒、容量瓶、酸（堿）式滴定管、錐形瓶、移液管等。 1．玻璃量器的外部特征 由于用于測量液體體積，故玻璃量器最明顯的一個(gè)特征即是每一量器上都標(biāo)有刻度線(至少一條)和數(shù)字標(biāo)記。有的還標(biāo)有溫度等其他符號(hào)。玻璃量器以毫升為計(jì)量單位，用國際符號(hào)“mL”標(biāo)出。標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20℃，精度較高的量器刻度線一般較細(xì)，分度也多，數(shù)字標(biāo)在右側(cè)或偏右上方。容量瓶和移液管的刻度只有一條環(huán)形標(biāo)線，在指定溫度下，當(dāng)溶液到液面最低處與標(biāo)線相切時(shí)，所容納的液體體積就等于量器標(biāo)示的體積。 2．玻璃量器的使用注意事項(xiàng) 容量瓶有無色和棕色之分。配制不同體積的溶液，應(yīng)選用相應(yīng)體積的容量瓶。瓶與瓶口要吻合，不漏水，注入的液體應(yīng)達(dá)到室溫。配置溶液時(shí)，不能用手掌貼住瓶體，以免引起體積變化。容量瓶不能儲(chǔ)液，也不能加熱。 滴定管 也有無色和棕色之分，棕色滴定管用于盛裝見光易分解的溶液。常見滴定管的容積有20 mL、25 mL、50 mL、100 mL等四種規(guī)格。精度為O.01～O.02 mL。正確讀取容積刻度是保證計(jì)量準(zhǔn)確的關(guān)鍵，使用前要檢查玻璃活塞是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活和不漏水，否則要在活塞上涂凡士林，向同一方向旋轉(zhuǎn)，直到緊貼吻合。用時(shí)要趕出尖嘴部分的氣泡，用畢應(yīng)將滴定管立即洗凈，并裝滿蒸餾水，管口套上防塵套。長期不用時(shí)活塞處要襯上紙條，防止黏結(jié)。 量簡 分10～1000 mL等多種，10 mL量筒的分刻度是O.2 mL，1000 mL量筒的分刻度是10 mL。量取液體時(shí)，量筒大小應(yīng)選用合適的規(guī)格，不要用大量筒量取少量液體，也不要用小量簡多次量取體積較大的液體。量筒不可加熱，也不能直接用于配制溶液。 3．玻璃容量儀器的校正 滴定管、移液管、容量瓶等容量儀器，在出廠前都由當(dāng)?shù)赜?jì)量部門做過檢驗(yàn)和校正，在一般實(shí)驗(yàn)中可以直接使用而不必校正。在準(zhǔn)確度要求較高的實(shí)驗(yàn)中，容量儀器都必須再校正。校正容量儀器時(shí)常采用衡量法和比較法。 衡量法：用衡量法校正容量儀器時(shí)。要使用物體在真空中和空氣中的質(zhì)量關(guān)系式： m0=m+ρ（-）　　　　　　　　　　　　　　　　（1） 式中m0是物體在真空中的質(zhì)量，m是物體在空氣中的質(zhì)量，ρ是空氣的密度，ρ1是物體的密度，ρ2是砝碼的密度。用上式可以求得物體在真空中的質(zhì)量。在空氣里和室溫下稱量，必須考慮空氣的浮力和玻璃容器的體積膨脹對稱量的影響。通常在測出任意溫度下容器的體積后，再由下式算出20℃時(shí)容器的準(zhǔn)確體積： V20=Vt+0.000025Vt（20一t） 　　　　　　　　　　　?。?） 式中V20是容器在20℃的體積，Vt是容器在t℃的體積。O.000025是一般玻璃體的膨脹系數(shù)。 上述(1)(2)兩式可用于校正滴定管、容量瓶等容量儀器的體積。 容量比較法比衡量法操作簡單，因此在要求不太嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)中可以用容量比較法校正。容量比較法用一種已校正過的容量儀器作為標(biāo)準(zhǔn)，來校正另一種容量儀器。例如，用已校正過的25 mL的移液管來校正100 mL的容量瓶，可用移液管吸取4次25 mL的純水注入100 mL的容量瓶中，然后觀察水準(zhǔn)線是否正在容量瓶的標(biāo)線上。如果有誤差，可以標(biāo)記出來，在今后的使用中，此容量瓶的容積以100 mL準(zhǔn)確容積的標(biāo)線為準(zhǔn)。這種方法是相對的，所以在使用中應(yīng)將此容量瓶和移液管配套使用。 綜合能力訓(xùn)練 1．用98%的濃H2SO4（密度1.84gcm－3）配制4molL－1稀H2SO4　250mL，需加入水的體積是（　　?。? A．152mL 　　B．150 mL　　　　　C．195.7 mL　　　　　D無法確定 答案：D 2．300mL某濃度的NaOH溶液中含有60g溶質(zhì)，現(xiàn)欲配制1 molL－1NaOH溶液，應(yīng)取原溶液與蒸餾水的體積之比約為　( ) A．1：4 　　　B．1：5 　　　 C．2：1　　　　　D．2：3 答案：A 3．將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的a HCl(g)溶于1000 g水中，得到的鹽酸的密度是b gcm－3，則該鹽酸的物質(zhì)的量濃度是　( 　　 ) A．a(chǎn)／22.4 molL一1 B．a(chǎn)b／22400 molL一1 C．a(chǎn)b／(22400+36.5a) molL一1 D．1000 ab ／(22400+36.5a) molL一1 答案：D 4．某學(xué)生準(zhǔn)備用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％、密度為1.84 gcm－3的濃硫酸配制0.2 molL一1的硫酸溶液500 mL。試回答下列問題： (1)從下列用品中選出實(shí)驗(yàn)所需要的儀器或用品(填序號(hào))______________。 A．500 mL燒杯 B．100 mL燒杯 C．10 mL量筒 D．100 mL量筒 E：500 mL容量瓶 F．1000 mL容量瓶 G．廣口瓶 H．托盤天平 I．玻璃棒 除選用上述儀器外，尚缺少的儀器或用品是__________。 (2)容量瓶上需要標(biāo)有：①溫度 ②濃度 ③容量 ④壓強(qiáng) ⑤刻度線 ⑥酸式或堿式，六項(xiàng)中的 ( ) A．①③⑤ B．②④⑥ C．③⑤⑥ D．①②③ (3)某學(xué)生通過計(jì)算后的實(shí)驗(yàn)操作如下：(a)用量簡量取5.2 mL濃硫酸；(b)向量筒中加入少量蒸餾水，并用玻璃棒攪拌；(c)立即將稀釋后的溶液轉(zhuǎn)入容量瓶中；(d)然后小心地往容量瓶中加蒸餾水至刻度線；(e)把容量瓶蓋蓋緊，再振蕩搖勻。指出上述實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤之處___________________。 答案：(1)ACEI 膠頭滴管 (2)A (3)abcd