高考化学大一轮讲义专题1 第3讲溶液的配制与分析.docx
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高考化学大一轮讲义专题1第3讲溶液的配制与分析
第3讲 溶液的配制与分析
考纲要求
1.了解溶液的含义。
2.了解溶解度、饱和溶液的概念。
3.了解溶液浓度的表示方法。
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。
4.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。
考点一 物质的量浓度及相关计算
1.物质的量浓度
(1)概念:
表示单位体积溶液里所含溶质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)1mol·L-1NaCl溶液是指此溶液中含有1molNaCl( )
(2)用100mL水吸收0.1molHCl气体所得溶液的物质的量浓度恰好是1mol·L-1( )
(3)1L水中溶解5.85gNaCl所形成的溶液的物质的量浓度是0.1mol·L-1( )
(4)将25gCuSO4·5H2O晶体溶于75g水中所得溶质的质量分数为25%( )
(5)将40gSO3溶于60g水中所得溶质的质量分数为49%( )
(6)同浓度的三种溶液:
Na2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3,其体积比为3∶2∶1,则SO
浓度之比为3∶2∶3( )
(7)0.5mol·L-1的稀H2SO4溶液中c(H+)为1.0mol·L-1( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√
1.在标准状况下,将VL氨气溶于0.1L水中,所得溶液的密度为ρg·cm-3,则此氨水的物质的量浓度为____________mol·L-1。
答案
解析 n(NH3)=
mol,
溶液体积:
V=
×10-3L
c=
mol·L-1=
mol·L-1。
2.将32.2gNa2SO4·10H2O溶于水配成1L溶液。
(1)该溶液中Na2SO4的物质的量浓度为____________,溶液中Na+的物质的量浓度为____________。
(2)向该溶液中加入一定量NaCl固体,使溶液中Na+的物质的量浓度为0.4mol·L-1(假设溶液体积不变)需加入NaCl的质量为__________,Cl-的物质的量浓度为____________。
答案
(1)0.1mol·L-1 0.2mol·L-1
(2)11.7g 0.2mol·L-1
解析
(1)n(Na2SO4)=n(Na2SO4·10H2O)=
=0.1mol,
c(Na2SO4)=0.1mol·L-1,c(Na+)=0.2mol·L-1。
(2)n(Na+)=0.4mol·L-1×1L=0.4mol,
则加入n(NaCl)=0.4mol-0.2mol=0.2mol,
m(NaCl)=0.2mol×58.5g·mol-1=11.7g,
c(Cl-)=
=0.2mol·L-1。
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、Na2O2
NaOH;SO3
H2SO4;NO2
HNO3。
(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。
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(考虑Al3+水解时,则其浓度小于2mol·L-1)。
题组一 有关物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
1.[2016·全国卷Ⅱ,36(5)节选]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-1。
答案 8.9
解析 假设溶液的体积为1L,则1L溶液中含H2O2的质量:
m=1000mL×1.10g·cm-3×27.5%=1.10×275g
c(H2O2)=
=
≈8.9mol·L-1。
2.某氯化镁溶液的密度为1.18g·cm-3,其中镁离子的质量分数为5.1%,300mL该溶液中Cl-的物质的量浓度为____________。
答案 5mol·L-1
解析 300mL溶液中n(Mg2+)=
≈0.75mol,
依据MgCl2的化学式可知n(Cl-)=0.75mol×2=1.5mol,
c(Cl-)=
=5mol·L-1。
3.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。
从定义式出发进行物质的量浓度、质量分数、溶解度的换算
(1)由定义式出发,运用守恒(溶质守恒、溶剂守恒等)及公式c=
、质量分数=
×100%进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(2)在进行物质的量浓度、质量分数、溶解度三者之间的转换时,除利用上述方法外,我们还可以运用假设法,使问题简单化。
例如:
已知溶质的质量分数w,溶液的密度为ρg·cm-3,溶质的摩尔质量为Mg·mol-1,求物质的量浓度c。
我们可以假设溶液为1L,所以溶液质量为1×1000×ρg,溶质的质量为1×1000×ρ×wg,溶质的物质的量为
mol,这样我们就很容易求出该溶液的物质的量浓度c=
mol·L-1。
题组二 溶液的稀释与混合
4.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( )
A.
mol·L-1B.
mol·L-1
C.
mol·L-1D.
mol·L-1
答案 A
解析
mL溶液中Al3+的物质的量为
=
mol,稀释后溶液中Al3+的物质的量浓度为c(Al3+)=
=
mol·L-1,c(SO
)=
c(Al3+)=
×
mol·L-1=
mol·L-1。
5.现有VL0.5mol·L-1的盐酸,欲将其浓度扩大一倍,以下方法中最宜采用的是( )
A.加热浓缩到原来体积的一半
B.加入5mol·L-1的盐酸0.125VL
C.加入10mol·L-1的盐酸0.1VL,再稀释至1.5VL
D.标况下通入11.2L氯化氢气体
答案 C
解析 加热蒸发,HCl挥发,溶液浓度降低,故A错误;溶液的体积不具有加和性,故B错误;混合后溶液中的HCl的物质的量为0.5mol·L-1×VL+10mol·L-1×0.1VL=1.5Vmol,所以混合后HCl的浓度为
=1mol·L-1,故C正确;通入氯化氢气体,溶液的体积发生变化,无法求出浓度,故D错误。
6.
(1)在100g物质的量浓度为cmol·L-1,密度为ρg·cm-3的硫酸中加入一定量的水稀释成
mol·L-1的硫酸,则加入水的体积________(填“=”“>”或“<”,下同)100mL。
(2)若把
(1)中的H2SO4改成氨水,应加入水的体积______100mL。
(3)若把
(1)
(2)中的物质的量的浓度均改为溶质的质量分数,则加入水的体积________100mL。
答案
(1)<
(2)> (3)=
解析
(1)
·c=
·
V水=
-100
由于ρ′<ρ,所以V水<100mL。
(2)由于ρ′>ρ,所以V水>100mL。
(3)根据质量分数=
×100%知,溶质不变,质量分数减半,则溶液质量加倍,所以均应加入100mL水。
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%)。
考点二 一定物质的量浓度溶液的配制
1.容量瓶的构造及使用
(1)容量瓶上标有温度、规格和刻度线。
常用规格有100mL、250mL、500mL、1000mL等。
(2)容量瓶在使用前要检查是否漏水,其操作顺序为装水盖塞→倒立→正立→玻璃塞旋转180°→倒立。
2.配制过程
以配制500mL1.0mol·L-1NaCl溶液为例:
特别提醒:
(回顾对比)
质量百分比浓度、体积比浓度溶液的配制
(1)配制100g10%的NaCl溶液。
用托盘天平称取10.0gNaCl固体,放入烧杯中,再用100mL量筒量取90.0mL的水注入烧杯中,然后用玻璃棒搅拌使之溶解。
(2)用浓硫酸配制1∶4的稀硫酸50mL。
用50mL的量筒量取40.0mL的水注入100mL的烧杯中,再用10mL的量筒量取10.0mL浓硫酸,然后沿烧杯内壁缓缓注入烧杯中,并用玻璃棒不停地搅拌。
(1)容量瓶在使用前要检查是否漏水( )
(2)用固体NaCl配制0.5mol·L-1的溶液,所用的仪器只有:
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、容量瓶( )
(3)向容量瓶转移液体时,导流用玻璃棒可以接触容量瓶内壁( )(2016·海南,8D)
(4)用量筒量取20mL0.5000mol·L-1H2SO4溶液于烧杯中,加水80mL,配制成0.1000mol·L-1H2SO4溶液( )
(5)如图A配制0.1mol·L-1NaOH溶液( )
(6)如图B配制一定浓度的NaCl溶液( )
(7)用如图C装置配制溶液( )
(8)NaOH在烧杯里刚完全溶解时,立即将溶液转移到容量瓶( )
答案
(1)√
(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
解析
(2)必须用托盘天平。
(5)不能在容量瓶中直接溶解固体。
(6)应平视刻度线。
(7)接近刻度线时应用胶头滴管定容。
(8)应恢复至室温后再定容。
(1)配制100mL1.0mol·L-1的H2SO4溶液,需要18mol·L-1的浓硫酸的体积是________,该实验过程中所需要的玻璃仪器有________________________________________________。
(2)配制0.2mol·L-1的Na2CO3溶液50mL,计算出需要称取固体Na2CO3的质量是________,用托盘天平称取固体Na2CO3的质量是________。
答案
(1)5.6mL 10mL量筒、100mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
(2)1.06g 1.1g
解析 注意量筒与托盘天平的精确度。
题组一 一定物质的量浓度的溶液配制题的规范书写
1.实验室需要配制0.50mol·L-1NaCl溶液480mL。
按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。
(1)选择仪器。
完成本实验所必需的仪器有:
托盘天平(带砝码、最小砝码为5g)、药匙、烧杯、________、________、________以及等质量的两片同种纸片。
(2)计算。
配制该溶液需取NaCl晶体______g。
(3)称量。
①天平调平之后,应将天平的游码调至某个位置,请在下图中用一根竖线标出游码左边缘所处的位置:
②称量过程中NaCl晶体应放于天平的________(填“左盘”或“右盘”)。
③称量完毕,将药品倒入烧杯中。
(4)溶解、冷却。
该步实验中需要使用玻璃棒,目的是__________________________
________________________________________________________________________。
(5)转移、洗涤。
在转移时应使用玻璃棒引流,需要洗涤烧杯和玻璃棒2~3次是为了________________________________________________________________________。
(6)定容。
向容量瓶中加水至液面接近刻度线________处,改用________加水,使溶液凹液面与刻度线相切。
(7)摇匀、装瓶。
答案
(1)500mL容量瓶 胶头滴管 玻璃棒
(2)14.6
(3)①
②左盘
(4)搅拌,加速NaCl溶解
(5)保证溶质全部转入容量瓶中
(6)1~2cm 胶头滴管
解析 配制480mL0.50mol·L-1的NaCl溶液,必须用500mL的容量瓶。
m(NaCl)=0.50mol·L-1×0.5L×58.5g·mol-1≈14.6g(托盘天平精确到0.1g)。
用托盘天平称量时,物品应放在左盘。
配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为计算→称量(或量取)→溶解、冷却→转移、洗涤→定容、摇匀→装瓶贴签。
1.找出某一考生答卷中的错误(前2个小题)
失分原因分析:
(1)中没有指明容量瓶的规格。
(2)中[案例1]没有注意托盘天平的精确度;[案例2]忽略了没有480mL的容量瓶,必须配制500mL的溶液,按500mL溶液中的溶质进行计算。
2.解决方案与规范指导
配制一定物质的量浓度溶液时应注意:
(1)做需要补充仪器的实验题时,要学会“有序思考”——即按照实验的先后顺序、步骤,思考每一步所需仪器,然后与已知仪器对比,就一定不会漏写某种仪器;
(2)容量瓶的规格,常见的有100mL、250mL、500mL、1000mL;
(3)所用定量仪器量筒、托盘天平的精确度。
题组二 学会从2个角度分析误差的原因
2.从溶质改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)
(1)配制450mL0.1mol·L-1的NaOH溶液,用托盘天平称取NaOH固体1.8g:
________。
(2)配制500mL0.1mol·L-1的硫酸铜溶液,用托盘天平称取胆矾8.0g:
________。
(3)配制NaOH溶液时,托盘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)配制一定物质的量浓度的NaOH溶液,需称量溶质4.4g,称量时物码放置颠倒:
________。
(5)用量筒量取浓硫酸时,仰视读数:
________。
(6)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:
________。
(7)经洗涤烧杯及玻璃棒:
________。
答案
(1)偏小
(2)偏小 (3)偏小 (4)偏小 (5)偏大 (6)偏小 (7)偏小
解析
(2)胆矾的摩尔质量为250g·mol-1,所需质量为0.5L×0.1mol·L-1×250g·mol-1=12.5g。
(3)NaOH易吸水潮解。
(4)实际称量质量为4g-0.4g=3.6g。
3.从溶液改变角度分析产生的误差(用“偏大”“偏小”或“无影响”填空)
(1)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:
________。
(2)定容摇匀后,发现液面下降,继续加水至刻度线:
______。
(3)定容时仰视刻度线:
________。
(4)定容摇匀后少量溶液外流:
________。
(5)容量瓶中原有少量蒸馏水:
________。
答案
(1)偏大
(2)偏小 (3)偏小 (4)无影响 (5)无影响
解析
(1)NaOH溶于水放热,溶液的体积比室温时大,应恢复室温后再移液、定容。
(2)溶液的总体积超出了刻度线。
误差判断分析技巧
(1)误差分析的思维流程
(2)视线引起误差的分析方法
①仰视容量瓶刻度线[图(a)],导致溶液体积偏大,结果偏低。
②俯视容量瓶刻度线[图(b)],导致溶液体积偏小,结果偏高。
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)称取KMnO4固体0.158g,放入100mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,就能配得浓度为0.010mol·L-1的KMnO4溶液( )
(2017·全国卷Ⅲ,9D)
(2)容量瓶和滴定管使用前均需要检漏( )
(2017·海南,12B)
(3)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( )
(2016·浙江理综,8D)
(4)因为Ca(OH)2能制成澄清石灰水,所以可配制2.0mol·L-1的Ca(OH)2溶液( )
(2014·广东理综,9D)
(5)用容量瓶配制溶液,定容时俯视刻度线,所配溶液浓度偏小( )
(2013·天津理综,4B)
答案
(1)×
(2)√ (3)√ (4)× (5)×
2.(2013·江苏,5)用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过称量、溶解、转移溶液、定容等操作。
下列图示对应的操作规范的是( )
答案 B
解析 A项,托盘天平使用时应“左物右码”,图为“左码右物”,错误;C项,移液时不能将烧杯中的溶液直接倒入容量瓶,应用玻璃棒引流,错误;D项,胶头滴管应在容量瓶口垂直正上方,不能伸入瓶口,错误。
3.[2016·天津理综,7(6)]铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸铜,同时生成的两种气体均由下表中两种元素组成,气体的相对分子质量都小于50。
为防止污染,将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐,消耗1L2.2mol·L-1NaOH溶液和1molO2,则两种气体的分子式及物质的量分别为______________________________________________,
生成硫酸铜的物质的量为________。
碳
氮
Y
X
硫
Z
答案 NO:
0.9mol,NO2:
1.3mol 2mol
解析 铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应可能生成NO和NO2,相对分子质量都小于50,符合题意,1molO2参与反应转移电子的物质的量为4mol。
设NO2的物质的量为x,NO的物质的量为y,则x+y=2.2mol,x+3y=4mol,解得x=1.3mol,y=0.9mol。
根据转移电子守恒知,参与反应的铜的物质的量为
mol=2mol,因此生成硫酸铜的物质的量为2mol。
4.[2018·全国卷Ⅲ,26
(2)①]硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。
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________。
答案 烧杯 容量瓶 液面与刻度线相切
解析 配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100mL的容量瓶中,加水至距刻度线1~2cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。
1.(2018·长春质检)下列关于容量瓶及其使用方法的叙述,正确的是( )
A.是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器
B.容量瓶可以用来加热
C.能用容量瓶贮存配制好的溶液
D.可以用500mL容量瓶配制250mL溶液
答案 A
解析 容量瓶是用来配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,故A正确;容量瓶不能用来加热,故B错误。
2.(2019·抚顺高三模拟)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列对0.3mol·L-1K2SO4溶液的叙述正确的是( )
A.1L溶液中含有0.3NA个K+
B.1L溶液中含有K+和SO
的总数为0.9NA
C.2L溶液中K+的浓度为1.2mol·L-1
D.将0.3mol硫酸钾溶于1L水中,所得硫酸钾溶液的浓度为0.3mol·L-1
答案 B
解析 0.3mol·L-1K2SO4溶液中,c(K+)=0.6mol·L-1,c(SO
)=0.3mol·L-1,则1L溶液中含K+的数目为0.6NA,K+和SO
的总数为0.9NA,A项错误,B项正确;物质的量浓度表示的是1L溶液中所含溶质的物质的量,不受溶液体积大小的影响,2L0.3mol·L-1K2SO4溶液中K+的浓度为0.6mol·L-1,C项错误;物质的量浓度中的体积指的是溶液体积而不是溶剂的体积,D项错误。
3.用质量分数为98%的浓硫酸(ρ=1.84g·cm-3)配制240mL1.84mol·L-1稀硫酸,下列操作正确的是( )
A.将蒸馏水缓慢注入盛有一定量浓硫酸的烧杯中,并不断搅拌至冷却
B.必需的定量仪器有50mL量筒、250mL容量瓶和托盘天平
C.
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