2022年高考化学二轮复习讲义第2讲 物质的量浓度（讲）解析版

第2讲物质的量浓度【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性，能根据溶液的体积和溶质的物质的量浓度计算溶质的物质的量、溶质的微粒数目。2.科学探究与创新意识：能从问题和实际出发，确定探究目的，设计配制一定物质的量浓度溶液的实验方案，进行实验探究；在探究中学会合作与交流，能够正确分析实验过程中可能存在的误差问题。[【核心素养发展目标】1.能从宏观和微观的角度理解物质的量浓度的含义及其微观粒子间的关系。2.了解容量瓶的特点、用途及使用注意事项，掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作，建立实验误差分析思维模型，并能应用模型解决实际问题。【知识点解读】知识点一、物质的量浓度与溶质的质量分数1．物质的量浓度(1)概念：表示单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。(2)表达式：cB＝。(3)单位：mol·L－1(或mol/L)。2．溶质的质量分数(1)概念：以溶液里溶质质量与溶液质量的比值表示溶液组成的物理量，一般用百分数表示。(2)表达式：w(B)＝×100%。3．物质的量浓度与溶质的质量分数物理量物质的量浓度溶质的质量分数定义表示单位体积溶液里所含溶质B的物质的量的物理量以溶液里溶质质量与溶液质量的比值表示溶液组成的物理量表达式cB＝　ω(B)＝　×100%　单位mol·L－1【易错警示】(1)溶液中溶质的判断Na、Na2O、Na2O2NaOH CO2、SO2、SO3H2CO3、H2SO3、H2SO4NH3NH3·H2O(但仍按NH3进行计算)CuSO4·5H2OCuSO4，Na2CO3·10H2ONa2CO3(2)混淆溶液的体积和溶剂的体积①不能用水的体积代替溶液的体积，尤其是固体、气体溶于水，一般根据溶液的密度和总质量进行计算：V＝＝。②两溶液混合，溶液的体积并不是两液体体积的加和，应依据混合溶液的密度进行计算。(若题目说忽略体积变化，则总体积可由混合前体积直接相加)【随堂检测】在标准状况下，将VLA气体(摩尔质量为Mg·mol－1)溶于0.1L水中，所得溶液的密度为ρg·cm－3，则此溶液的物质的量浓度(mol·L－1)为(　　)A．　　　　　B．C．D．1000Vρ(MV＋2240)【答案】B【解析】气体的物质的量为mol，所得溶液的质量为g，则此溶液的物质的量浓度为mol÷＝mol·L－1。知识点二一定物质的量浓度溶液的配制1．容量瓶的构造及使用方法在使用前首先要检查是否漏水，检查合格后，用蒸馏水洗涤干净。具体操作如下：【特别提醒】容量瓶使用的四个“不能” ①不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释；②不能作为反应容器或用来长期贮存溶液；③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)；④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。2．配制过程示意图(1)配制过程(以配制100mL1.00mol·L－1NaCl溶液为例)①计算：需NaCl固体的质量为5.9g。②称量：根据计算结果，用托盘天平称量NaCl固体。③溶解：将称好的NaCl固体放入烧杯中，加适量蒸馏水溶解，并用玻璃棒搅拌。④移液：待烧杯中的溶液冷却至室温后，用玻璃棒引流将溶液注入100mL容量瓶中。⑤洗涤：用适量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2～3次，洗涤液全部注入容量瓶，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，当液面距瓶颈刻度线1～2_cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面与刻度线相切。⑦摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀。⑧装瓶、贴签。(2)配制流程图示3．误差分析(1)分析依据：c＝＝，其中变量为m、V。(2)分析方法：结合实验操作判断是“m”还是“V”引起的误差。以配制NaOH溶液为例，具体分析如下：能引起误差的一些操作因变量c/(mol·L－1) mV砝码与物品颠倒(使用游码)减小—偏低用滤纸称NaOH减小—向容量瓶注液时少量溅出减小—未洗涤烧杯和玻璃棒减小—定容时，水多，用滴管吸出减小—定容摇匀后液面下降再加水—增大定容时仰视刻度线—增大砝码沾有其他物质或已生锈(未脱落)增大—偏高未冷却至室温就注入容量瓶定容—减小定容时俯视刻度线—减小定容后经振荡、摇匀，静置液面下降——不变【随堂检测】配制100mL1.0mol·L－1Na2CO3溶液，下列操作正确的是(　　)A．称取10.6g无水碳酸钠，置于100mL容量瓶中，加水溶解、定容B．称取10.6g无水碳酸钠置于烧杯中，加入100mL蒸馏水，搅拌、溶解C．转移Na2CO3溶液时，未用玻璃棒引流，直接倒入容量瓶中D．定容后，塞好瓶塞，反复倒转、摇匀【答案】D　【解析】固体不能直接在容量瓶中溶解，A项错误；配制100mL1.0mol·L－1Na2CO3溶液，所用水的体积并不是100mL，而是加水至100mL，B项错误；转移液体时，要用玻璃棒引流，C项错误；定容后，塞好瓶塞，要进行摇匀操作，D项正确。知识点三、有关物质的量浓度计算的四大类型类型一：标准状况下，气体溶于水所得溶液的溶质的物质的量浓度的计算c＝类型二：溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算(1)计算公式：c＝(c为溶质的物质的量浓度，单位为mol·L－1；ρ为溶液的密度，单位为g·cm－3；w为溶质的质量分数；M为溶质的摩尔质量，单位为g·mol－1)。当溶液为饱和溶液时，因为w＝，可得c＝。 (2)公式的推导(按溶液体积为VL推导)c＝＝＝或w＝＝＝。类型三：溶液稀释和同种溶质的溶液混合的计算(1)溶液稀释①溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1w1＝m2w2。②溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。③溶液质量守恒，即m(稀)＝m(浓)＋m(水)(体积一般不守恒)。(2)同种溶质不同物质的量浓度的溶液混合①混合前后溶质的质量保持不变，即m1w1＋m2w2＝m混w混。②混合前后溶质的物质的量保持不变，即c1V1＋c2V2＝c混V混。类型四：应用电荷守恒式求算未知离子的浓度溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。例如：CH3COONa和CH3COOH的混合溶液中存在c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)。【易错警示】1．正确判断溶液的溶质并计算其物质的量(1)与水发生反应生成新的物质，如Na、Na2O、Na2O2NaOH；SO3H2SO4；NO2HNO3。(2)特殊物质，如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O，但计算浓度时仍以NH3作为溶质。(3)含结晶水的物质：CuSO4·5H2O―→CuSO4；Na2CO3·10H2O―→Na2CO3。2．准确计算溶液的体积不能用水的体积代替溶液的体积，尤其是固体、气体溶于水，一般根据溶液的密度进行计算：V＝×10－3L。注意：溶液稀释或混合时，若题中注明“忽略混合后溶液体积变化”，则溶液的总体积一般按相加计算。3．注意溶质的浓度与溶液中某离子浓度的关系溶质的浓度和离子浓度可能不同，要注意根据化学式具体分析。如1mol·L－1Al2(SO4)3溶液中c(SO)＝3mol·L－1，c(Al3＋)＝2mol·L－1(当考虑Al3＋水解时，则其浓度小于2mol·L－1)。【典例剖析】高频考点一考查物质的量浓度的计算 例1、(1)若标准状况下设定水的密度为1g·cm－3，HCl的溶解度为560(1体积水里达到饱和状态时的气体体积)，所得溶液密度为1.09g·cm－3，则HCl溶液的物质的量浓度为________。(2)VmLAl2(SO4)3溶液中含有Al3＋mg，取mL该溶液用水稀释至4VmL，则SO物质的量浓度为________。(3)100mL0.3mol·L－1Na2SO4溶液和50mL0.2mol·L－1Al2(SO4)3溶液混合后(溶液体积保持不变)，溶液中SO的物质的量浓度为________。(4)将质量分数为10%和30%的氨水分别进行等体积混合和等质量混合，所得溶液中溶质的质量分数分别为a和b；将质量分数为10%和30%的硫酸分别进行等体积和等质量混合，所得溶液中溶质的质量分数分别为d和e。则a、b、d、e的大小关系是____________。【答案】(1)14.3mol·L－1　(2)mol·L－1(3)0.4mol·L－1　(4)d>b＝e>a【解析】(1)c(HCl)＝＝14.3mol·L－1。(2)根据题干信息，可求得c(Al3＋)＝＝mol·L－1，由Al2(SO4)3的化学式知，c(SO)＝c(Al3＋)＝mol·L－1，取mLAl2(SO4)3溶液稀释至4VmL，则此时c(SO)稀＝×mol·L－1＝mol·L－1。(3)混合后c(SO)＝＝0.4mol·L－1。(4)ρ氨水1g·cm－3，由溶液混合规律知，a20%，e＝20%，所以d>b＝e>a。【方法技巧】1．气体溶于水时物质的量浓度的计算气体溶于水，求溶液中溶质的物质的量浓度的一般思维：(设气体体积为V1，溶液体积为V2)2．溶液稀释定律(守恒观点)(1)溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1w1＝m2w2。(2)溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。(3)溶液质量守恒，m(稀)＝m(浓)＋m(水)(体积一般不守恒)。3．同溶质不同物质的量浓度溶液的混合计算 (1)混合后溶液体积保持不变时，c1V1＋c2V2＝c混·(V1＋V2)。(2)混合后溶液体积发生改变时，c1V1＋c2V2＝c混V混，其中V混＝。4．溶质相同、质量分数不同的两溶液混合规律同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。等体积混合①当溶液密度大于1g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越大，等体积混合后，质量分数w＞(a%＋b%)(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液)。②当溶液密度小于1g·cm－3时，必然是溶液越浓，密度越小，等体积混合后，质量分数w＜(a%＋b%)(如酒精、氨水溶液)等质量混合两溶液等质量混合时(无论ρ＞1g·cm－3还是ρ＜1g·cm－3)，则混合后溶液中溶质的质量分数w＝(a%＋b%)5．物质的量浓度与溶质质量分数的换算体积为VmL，密度为ρg·cm－3的溶液，含有摩尔质量为Mg·mol－1的溶质mg，溶质的质量分数为w，则溶质的物质的量浓度c与溶质的质量分数w的关系是：c＝＝＝＝，反之，w＝。6．物质的量浓度(c)与溶解度(S)的换算若某饱和溶液的密度为ρg/cm3，溶质的摩尔质量为Mg·mol－1，溶解度为Sg，则溶解度与物质的量浓度的表达式分别为：S＝，c＝＝＝。【变式探究】已知某饱和NaCl溶液的体积为VmL，密度为ρg·cm－3，质量分数为w，物质的量浓度为cmol·L－1，溶液中含NaCl的质量为mg。(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度：_______________________________________。(2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度：________________________________________。(3)用c、ρ表示溶质的质量分数：____________________________________________。(4)用w表示该温度下NaCl的溶解度：____________________________________________。【答案】　(1)mol·L－1　(2)mol·L－1　(3)×100%　(4)g 【解析】(1)c＝mol·L－1＝mol·L－1(2)c＝＝mol·L－1。(3)w＝×100%＝×100%。(4)＝，S＝g。高频考点二溶液的稀释与混合例2.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SO的总物质的量为0.9molB．50mL1mol·L－1的KCl溶液和100mL0.25mol·L－1MgCl2溶液中，Cl－物质的量浓度相等C．将10mL1mol·L－1的H2SO4稀释成0.1mol·L－1的H2SO4，可向其中加入100mL水D．20℃时，0.023mol·L－1的氢氧化钙饱和溶液100mL加入5g生石灰，冷却到20℃时，其体积小于100mL，它的物质的量浓度仍为0.023mol·L－1【答案】D【解析】A项，溶液体积未知，不能计算离子物质的量，错误；B项，Cl－的物质的量浓度不相等，错误；C项，所得稀硫酸的体积为100mL，所加水的体积不是100mL，错误；D项，温度恢复到20℃时，仍为氢氧化钙的饱和溶液，溶液体积减小，同温下同种溶质在同种溶剂中的饱和溶液的浓度不变，故D正确。【方法技巧】1.溶液稀释定律(守恒观点)(1)溶质的质量在稀释前后保持不变，即m1w1＝m2w2。(2)溶质的物质的量在稀释前后保持不变，即c1V1＝c2V2。(3)溶液质量守恒，m(稀)＝m(浓)＋m(水)(体积一般不守恒)。2.同溶质不同物质的量浓度溶液的混合计算(1)混合后溶液体积保持不变时，c1V1＋c2V2＝c混×(V1＋V2)。(2)混合后溶液体积发生改变时，c1V1＋c2V2＝c混V混，其中V混＝。3.不同溶质溶液混合反应，有关物质浓度的计算(1)明确各反应物、产物之间的物质的量之比。 (2)巧用电荷守恒思想：电解质溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。4.溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律(教师用书独具)同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。(1)等质量混合两溶液等质量混合时(无论ρ>1g·cm－3还是ρ＜1g·cm－3)，则混合后溶液中溶质的质量分数w＝(a%＋b%)。以上规律概括为“计算推理有技巧，有大必有小，均值均在中间找，谁多向谁靠”。(2)等体积混合①当溶液密度大于1g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越大(如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液)，等体积混合后，质量分数w>(a%＋b%)。②当溶液密度小于1g·cm－3时，必然是溶液浓度越大，密度越小(如酒精、氨水溶液)，等体积混合后，质量分数w＜(a%＋b%)。【变式探究】(1)将3p%的硫酸与等体积的p%的硫酸混合得到q%的稀硫酸，则p、q的关系正确的是________。①q＝2p②q>2p③q2p③qρ2时，如H2SO4溶液、HNO3溶液，w>2p%；当ρ1