大数据建模高考化学：物质量浓度与溶液配制

【高考化学·考试大纲】(1)掌握溶液的配制方法。(2)了解物质的量浓度(c)的含义。(3)了解溶液浓度的表示方法。(4)理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度的概念,并能进行有关计算。(5)掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。

【课程标准·学业要求】运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。

1.下列判断正确的是(　)

A.[14 全国Ⅰ,12]洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干

B.[14 全国,6]配制溶液定容时,仰视容量瓶刻度会使溶液浓度偏低

C.[14 全国Ⅰ,12]用容量瓶配溶液时,若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体

D.[18 全国Ⅱ,13]配制0.4000mol·L-1的NaOH溶液:可通过称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容,达到实验目的

E.[17 全国Ⅲ,9]配制浓度为0.010mol·L-1的KMnO4溶液,操作是称取KMnO4固体0.158g,放入100mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度

2.填空:

(1)[16 全国Ⅱ,36]一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10g·cm-3),其浓度为_____mol/L。

(2)[17 全国Ⅱ,28]Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和_________。

3.[18 全国Ⅲ,26]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol-1)可作定影剂，还原剂。利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:溶液配制:称取1.2000g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100mL的________中,加蒸馏水至________。

一、物质的量浓度

单位体积溶液中所含溶质B的________来表示溶液组成的物理量叫做溶质B的物质的量浓度。符号:_____;常用单位:_________;表达式:___________

二、一定物质的量浓度溶液的配制

《普通高中化学课程标准(2017年版)》要求的必做实验

1.主要仪器

(1)托盘天平的使用:

托盘天平的精确度为____g。

托盘天平称量的实验操作:称量前先将托盘天平放置在水平处,游码归零,调节平衡螺母至指针对准中央刻度线;将称量物放在______,砝码放在_______;砝码不能用手拿,要用镊子夹取;称量潮湿或具有腐蚀性的药品时,应放在_______里称量,过冷、过热的物体应先在干燥器内放置至室温后再称。

简记为:放平调零,左物右码,镊子夹砝码,隔物快称量。

(2)容量瓶及其使用：

2.溶液的配制步骤

（1）步骤:计算→(量取)→_____(稀释)→冷却→转移→→振荡→→摇匀→装瓶。

（2）主要仪器及步骤

★配制物质的量浓度所用玻璃仪器:_____、_____、_____、_____、_____。

(3)以配制500mL 1mol·L-1NaOH溶液为例所需容量瓶的规格:________。(计算所取固体质量时应以这个数据代入)

①计算(填写计算过程与结果):

m(NaOH)=_____(计算所取固体质量时溶液体积应以容量瓶的规格代入)

②称量:在_______中,准确快称______g。

③溶解:将称量好的固体放入烧杯中,加适量蒸馏水溶解,并用______搅拌;溶解过程中玻璃棒的作用为_________,__________;将溶液冷却至室温。

④转移(移液):用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在容量瓶的刻度线___________;将溶液移液到容量瓶中。

⑤洗涤:用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤_____次,洗涤液注入容量瓶中,并振荡容量瓶,使溶液混合均匀。

⑥定容:将蒸馏水注入容量瓶,在液面离容量瓶颈刻度线下________时,用_______滴加蒸馏水至刻度(胶头滴管不能伸进容量瓶中,平视刻度线,至凹液面最低处与刻度线______)。

⑦摇匀:盖好瓶塞,上下反复颠倒,摇匀后装瓶。

3.常规计算

(1)要配制1mol/L的CuSO4溶液100mL,需要称取_______g 胆矾[CuSO4·5H2O]。

(2)欲配制200mL0.2mol/L Na2SO4溶液,则需要用____mL 1mol/L的Na2SO4溶液加水稀释而成。从稀释而成的溶液中取出10mL则其中含有的钠离子是____个。

(3)把2.24L HCl(已折算成标准状况)气体溶于水,配制成250mL溶液,则该溶液的物质的量浓度为_______,若其密度为1.1g/mL,则其溶质的质量分数是______。

三、误差分析

四、溶液的稀释与混合

1.溶液的稀释定律

(1)质量分数(ω)稀释前后的关系(溶质的质量守恒):

m(B)=m(浓)×ω(浓)=m(稀)×ω(稀)。

m(稀)=m(浓)+m(水)。

配制一定质量的质量分数的溶液时，不需要用容量瓶。

(2)物质的量浓度稀释前后的关系(溶质的物质的量守恒):

n(B)=c(浓)×V(浓)=c(稀)×V(稀)

V(稀)≠V(浓)+V(水)

溶液在稀释或混合时,溶液的总体积一般不等于混合时两种液体的体积之和,如给出溶液混合后的密度,应根据质量、密度与溶液体积的关系(m=ρ·V)进行分析。但在稀溶液中,密度近似等于1,混合后的总体积近似的等于混合时二种溶液的体积之和,有时题干会以“体积不变”、“忽略体积变化”提示。

2.质量分数(ω)与物质的量浓度(c)的换算公式

(ρ为溶液的密度,且以g·cm-1为单位)

【考型1】物质的量浓度的概念和基本计算

1.下列判断正确的是(　)

A.[14 广东,9]因为Ca(OH)2能配制成澄清石灰水,所以可配制2.0mol·L-1的Ca(OH)2溶液

B.[14 浙江,7]某种光学检测技术具有极高的灵敏度,可检测到单个细胞(V≈10-12L)内的数个目标分子,据此可推算该检测技术能测量细胞内浓度约为10-12～10-11mol·L-1的目标分子

C.[全国高考]配制100mL1.0mol·L-1CuSO4溶液,可将25gCuSO4·5H2O溶于100mL蒸馏水中

D.[18 全国Ⅱ,5]100mL 1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA(www.xing528.com)

【考型2】物质的量浓度的配制

2-1.[双选]下列判断正确的是(　)

A.[安徽高考]用100mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和pH=1的盐酸配制100mLpH=2的盐酸

B.[16 浙江,8]为准确配制一定物质的量浓度的溶液,定容过程中向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用滴管滴加蒸馏水至刻度线

C.[14 山东,10]配制溶液

D.[福建高考]配制0.1000mol·L-1氢氧化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流

2-2.下列判断正确的是(　)

A.[山东高考]用固体NaCl配制0.5mol·L-1的溶液,所用的仪器有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶

B.[天津高考]用配制 100mL0.1000mol·L-1K2Cr2O7溶液

C.[15 福建,8]称取2.0gNaOH固体时,可先在托盘上各放一张滤纸,然后在右盘上添加2g砝码,左盘上添加NaOH固体

D.[16 海南,8]向容量瓶转移液体时,引流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁

E.[18.11 浙江,学9]容量瓶洗净后须用酒精灯加热干燥

【考型3】物质的量浓度配制的误差分析

3.下列误差分析判断正确的是(　)

A.[天津高考]用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小

B.配制氢氧化钠溶液时,称取氢氧化钠固体时间较长,所配溶液浓度偏小

C.配制氯化钠溶液时,容量瓶中有少量水,所配溶液浓度偏高

D.定容时,液面上方与刻度线相齐时,停止加水,所配溶液浓度偏小

E.发现溶液液面超过刻度线,用吸管吸出少量水,使液面降至刻度线,所配溶液浓度无影响

一、有关物质的量浓度的计算

不管试题如何变化,关键是从已知条件中找出溶质的物质的量(nB)和溶液体积(V),即可求溶质的物质的量浓度。解题思路一般有两种:

1.由“定义式”分析

c(B)=,由此可知,欲求c(B)先求n(B)和V(aq)。

特别注意:(1)体积V(aq)表示溶液的体积,即配制时“加水至xmL”,而不是“加xmL水”,一般V(aq)也不等于“V(溶质)+V(溶剂)”,所以配制时,一般不需要计算水的体积。(2)从一定物质的量浓度的溶液中,取出任意体积的溶液,其浓度不变,但所含溶质的物质的量不同,物质的量与所取溶液的体积有关。(3)溶质物质的量浓度与溶质微粒物质的量浓度是两个不同的概念,例如1mol/L醋酸溶液(指溶质的物质的量浓度)中醋酸分子的浓度(溶质微粒的浓度)小于1mol/L,由于醋酸发生电离所至。

2.溶液的稀释

(1)稀释前后“溶质的物质的量守恒”:

c(浓溶液)·V(浓溶液)=c(稀溶液)·V(稀溶液)

(2)质量分数(ω)与物质的量浓度(c)的转换公式:

c=(ρ为溶液的密度,单位g·cm-1,M为溶质的摩尔质量,单位为g·mol-1)

凡解题中要进行质量分数(ω)与物质的量浓度(c)之间的转换常用该公式最为简捷;转换中需要溶液的密度(ρ)作桥梁联系溶液质量与体积。

二、有关一定物质的量浓度溶液的配制

1.配制步骤

计算→称或量→溶解→冷却→转液→洗涤→振荡→定容→摇匀→装瓶。

2.★仪器

药匙、托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒、xmL容量瓶、胶头滴管等(常考的玻璃实验仪器)。

3.容量瓶使用时应注意的问题

(1)容量瓶的容积是特定的,规格有100mL、250mL、500mL、1 000mL等,在解题(或题图)中,一定要明确选用容量瓶的规格(大而近),答题时要指明:xmL容量瓶。

(2)容量瓶应在常温下标定,否则因热胀冷缩而出现配制误差。故容量瓶不能进行烘干,洗净后可以晾干,也可以有少量的蒸馏水。

(3)容量瓶只能用于配制溶液,不能进行溶质的溶解,配制时应将溶质在烧杯中溶解,待溶液冷却后再转移到指定容量瓶中。容量瓶不能用于储存溶液,也不能用于量取容量体积的溶液。

(4)配制时,用玻璃棒引流,玻璃棒应靠在刻度线的下端内壁。

(5)使用时,容量瓶要先检漏。

三、误差分析

1.对误差的认识

假设有一瓶溶液,标签上的浓度为0.10mol/L,而真实浓度为0.09mol/L。

(1)如果这瓶溶液是通过配制而成,叫配制溶液误差偏低。

(2)如果这瓶溶液是通过测量而成,叫测量误差偏高。

所以,误差分析要选取比较的对象。

对于(1)类:误差=实际值-理论认定值。取体积为10mL体积,准确称取固体10.0g属于这类情况。

对于(2)类:误差=测量值-实际真实值。测得溶液的体积为10.0mL,取得固体的质量为10.0g,属于这类情况。

2.物质的量溶液配制的误差分析

(1)这属于配制误差,是以要配制的浓度为标准进行分析,根据,分析误差时,关键看配制过程中对实际值m(B)和V(aq)带来的变化,当m(实际)>m(理论认定),c(B)偏大。V(实际)>V(理论认定),c(B)偏小;反之亦然。

考试中由于具体情况不同,对配制步骤也会有一些变化,这常常成为考试应变能力的一种方法。

(2)俯视与仰视对读数的影响视线透过的顺序:眼睛→刻度→凹液面最低处;用量筒取量时,

图1、仰视:V(实际)>V(读取),c(B)偏小。

图2、俯视:V(实际)<V(读取),c(B)偏大。

下图是两种典型的错误读数方式:眼睛→凹液面最低处→刻度线。分析结果完全相反。