资源简介

专题1 化学计量 化学物质及其变化
第一单元 化学计量
第2讲 物质的量浓度计算及溶液配制
一、课程标准要求
1．能够领会物质的量浓度的概念以及与溶质质量分数的换算。
2．能够应用物质的量浓度的计算，解释一些简单的化学问题。
3．初步学会溶液配制的化学实验基础知识和基本技能。
4．能运用实验基本操作实施实验方案，具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据，能与同学合作交流，对实验过程和结果进行反思，用恰当形式表达和展示实验成果。
5．体会定量研究对化学科学的作用，认识化学实验是科学探究的一种重要途径。
二、在高中化学教材体系中的地位
配制一定物质的量浓度的溶液是对物质的量浓度这一概念的具体应用，是学生必须掌握的实验技能之一，也是中学化学中有关计算和实验基本操作的重点内容之一。通过本节的探究，既巩固对“物质的量”的运用。又在初中化学的基础上扩充对涪液组成表示方法的认识。提高化学计算的能力。因此具有非常重要的作用。
三、思维导图
四、课时安排建议
第1课时 物质的量浓度计算及溶液配制（1课时）
第1课时 物质的量浓度计算及溶液配制（1课时）
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：物质的量的浓度的定义及公式表达？从溶质、溶液体积方面如何理解？
[例题1] 实验室以无水硫酸钠配制溶液，回答下列问题：
(1)用14.2g无水硫酸钠配制成500mL溶液，其物质的量浓度为 mol·L 1。
(2)若从中取出50mL溶液，其物质的量浓度为 mol·L 1;溶质的质量为 g。
(3)若将这50mL溶液用水稀释到100mL，所得溶液中Na+的物质的量浓度为 mol·L 1,SO42 的物质的量浓度为 mol·L 1。
[归纳总结]
(一)物质的量浓度计算
1.物质的量浓度
(1)概念：
物质的量浓度表示单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量，也称为B的物质的量浓度，符号为 。
(2)常用单位：mol·L 1 或 mol/L。
(3)公式(背会)
(4)注意事项：
①V是溶液的体积，不是溶剂的体积，也不是溶质与溶剂的体积之和。
②n必须是溶质B的物质的量。
2.物质的量浓度和溶质质量分数的比较
物质的量浓度c 溶质质量分数
概念 以单位体积溶液中所含溶质的物质的量来表示溶液组成的物理量 以溶质的质量与溶液的质量比值来表示溶液的组成的物理量
溶质的单位 mol g
溶液的单位 L g
表达式 =
两者关系 (M：摩尔质量，单位：g.mol-1;ρ：密度，单位：g.cm-3)
问题2：如何配制一定物质的量溶液？
[例题2]现实验室需500 mL 1.0 mol·L－1 NaCl，试回答下列问题：
(1)配制NaCl溶液时，应选用________ mL的容量瓶。
(2)经计算需要________ gNaCl的固体。
(3)在称量NaCl的固体后，进行了下列操作：
①等NaCl的固体溶解后的温度与室温一致后，沿玻璃棒注入容量瓶中。
②往容量瓶中小心加蒸馏水至液面距容量瓶刻度线1～2 cm 时，改用胶头滴管加蒸馏水，使溶液的液面与瓶颈的刻度线相切。
③在盛NaCl溶液的烧杯中注入蒸馏水，并用玻璃棒搅拌，使其混合均匀。
④用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，并将洗涤液全部注入容量瓶。
[归纳总结]
(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100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL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。
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2．配制过程
以配制500 mL 1.0 mol·L－1 NaCl溶液为例：
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特别提醒：选用容量瓶的原则——“大而近”，如需90mL溶液，则选用100 mL容量瓶。
[练习1]用质量分数为36.5%的浓盐酸（密度为1.16g·cm 1）配制成1mol·L 1的稀盐酸。现实验室需这种盐酸220mL，回答下列问题：
(1)配制稀盐酸时，应选用 mL的容量瓶。
(2)经计算需要 mL浓盐酸，在量取时宜选用 (填字母)量筒。
A.5mL B.10ml C.25mL D.50mL
(3)在量取浓盐酸后，进行了下列操作：
①等稀释的盐酸的温度与室温一致后，沿玻璃棒注入容量瓶中。
②往容量瓶中小心加蒸馏水至液面距容量瓶刻度线1～2cm时，改用胶头滴管加蒸馏水，使溶液的液面与瓶颈的刻度线相切。
③在盛盐酸的烧杯中注入蒸馏水，并用玻璃棒搅拌，使其混合均匀。
④用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，并将洗涤液全部让人容量瓶。
上述操作中，正确的顺序是 (填序号)。
（练习1出处：高三复习资料。推荐理由：本题考查物质的量浓度溶液的配制等，为高频考点，把握溶液配制的方法为解答的关键，侧重分析、实验及计算能力的综合考查。）
活动二：重难点突破
问题3：根据物质的量浓度的表达式，从溶质的物质的量、溶液的体积角度分析产生误差的原因？
典例简析
[典型题例]实验需498mL0.200mol·L 1的CuSO4溶液，实验室用胆矾晶体配制溶液，请填写下列空白：
(1)需称取胆矾晶体 g；
(2)本实验用到的基本仪器已有烧杯、天平(砝码、镊子)、药匙，还缺少的仪器是 、 、 ；
(3)下列情况会使所配溶液浓度偏低的是(填序号) 。
a.定容时俯视
b.未洗涤烧杯
c.加蒸馏水时，不慎超过了刻度线
d.称量时物品和砝码位置放反(1g以下用游码)
e.将胆矾改成16.0g无水CuSO4配制
(典型题例出处： 高三复习资料。推荐理由：本题考查了配制一定物质的量浓度的溶液的方法，试题基础性强，贴近高考；难度适中，具有灵活性，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导和训练，有利于培养学生的逻辑思维能力和严谨的规范实验操作能力；该题的难点在于误差分析。)
[简析] (1)实验室配制498mL0.200mol·L 1的CuSO4溶液，实验室没有498mL的容量瓶，应该选用500mL的容量瓶进行溶液的配制，故实际配制的是500mL0.200mol·L 1的CuSO4溶液，需要硫酸铜的物质的量为：n=c V=0.200mol·L 1×0.5L=0.1mol,需要硫酸铜晶体的质量为m=M n=250g/mol×0.1mol=25.0g,故答案为：25.0;
(2)配制的是500mL0.200mol·L 1的CuSO4溶液，一般用天平称量，用药匙取药品，在烧杯中溶解，用玻璃棒搅拌，冷却后转移到500mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，转移完毕后，用少量蒸馏水洗涤烧杯及玻璃棒2~3次，并将洗涤液全部转移到容量瓶中，再加适量蒸馏水，当加水至液面距离刻度线1~2cm时，改用胶头滴管滴加，使溶液的凹液面的最低点与刻度线相平，塞好瓶塞，反复上下颠倒摇匀，故需要的仪器为：天平、药匙、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶，所以还缺少的仪器为：500mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管，故答案为：500mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管；
(3)a.定容时俯视，导致加入的蒸馏水体积偏小，根据c=n/V, 配制的溶液浓度偏高，故a不符合题意；
b.未洗涤烧杯，导致配制的溶液中溶质的物质的量偏小，根据c=n/V,可知配制的溶液浓度偏低，故b符合题意；
c.加蒸馏水时，不慎超过了刻度线，导致配制的溶液体积偏大，根据c=n/V可得，配制的溶液浓度偏低，故c符合题意；
d.称量时物品和砝码位置放反(1g以下用游码)，导致称量的溶质的质量偏小，配制的溶液中溶质的物质的量偏小，根据c=n/V可得，配制的溶液浓度偏小，故d符合题意；
e.将胆矾改成16.0g无水CuSO4配制，溶质的物质的量不变，根据c=n/V可得，配制的溶液浓度不变，故e不符合题意；故答案为：bcd.
[答案](1)25.0;(2)500mL容量瓶；玻璃棒；胶头滴管；(3) bcd
[小结]从两个角度分析产生误差的原因：(1)从溶质改变角度分析产生的误差(2)从溶液改变角度分析产生的误差
特别提醒：
视线引起误差的分析方法
a.仰视容量瓶刻度线[图(a)]，导致溶液体积偏大，结果偏低。
b.俯视容量瓶刻度线[图(b)]，导致溶液体积偏小，结果偏高。
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[练习2] 已知某“84消毒液”瓶体部分标签如下所示，该“84消毒液”通常稀释100倍(体积之比)后使用。请回答下列问题：
(1)该“84消毒液”的物质的量浓度约为 mol·L 1。
(2)某同学取100mL该“84消毒液”，稀释后用于消毒，稀释后的溶液中c(Na+)= mol /L。
(3)该同学参阅该“84消毒液”的配方，欲用NaClO固体配制480mL含NaClO质量分数为25%的消毒液。下列说法正确的是 。(填序号)
A.如图所示的仪器中，有三种是不需要的，还需要一种玻璃仪器
B.容量瓶用蒸馏水洗净后，应烘干后才能用于溶液配制
C.配制过程中，未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒可能导致结果偏低
D.需要称量NaClO固体的质量为143.0g
(4)“84消毒液”与稀硫酸混合使用可增强消毒能力，某消毒小组人员用98%(密度为1.84g cm 3)的浓硫酸配制2L 2.3mol L 1的稀硫酸用于增强“84消毒液”的消毒能力。
①需用浓硫酸的体积为 mL。
②若硫酸溶液在转移至容量瓶时，洒落了少许，则所得溶液浓度 (填“>”、“<”或“=”) 2.3mol L 1。
③若浓硫酸稀释后立即移入容量瓶→洗烧杯→洗涤液移入容量瓶→定容，则所得溶液浓度 （填“>”、“<”或“=”） 2.3 mol·L 1。
④配制过程中需先在烧杯中将浓硫酸进行稀释，稀释时操作方法是 。
（练习2出处：高三复习资料。推荐理由：本题考查配制一定物质的量浓度的溶液，明确溶液配制步骤及操作方法即可解答，注意掌握浓硫酸的稀释、配制误差方法，试题侧重考查学生的分析能力及化学实验能力。）
活动三：巩固提升
1．硫酸铜水溶液呈酸性，属保护性无机杀菌剂，对人畜比较安全，其同石灰乳混合可得“波尔多”溶液。实验室里需用480 mL 0.10 mol·L 1的硫酸铜溶液，则应选用的容量瓶规格和称取溶质的质量分别为（ ）
A. 480 mL容量瓶，称取7.68 g硫酸铜 B. 480 mL容量瓶，称取12.0 g胆矾
C. 500 mL容量瓶，称取8.00 g硫酸铜 D. 500 mL容量瓶，称取12.5 g胆矾
2．下列所配溶液浓度为1 mol·L－1的是(　　)
A．将31 g Na2O溶于1 L水中
B．常温下，将22.4 L HCl溶于水中，配成1 L溶液
C．将100 mL 5 mol·L-1的KNO3溶液加水稀释至500 mL
D．将10 mL 10 mol·L-1的H2SO4溶液与90 mL水混合
3．常温下，欲配制密度为1.1 g·cm-3、浓度为6 mol·L 1的稀盐酸，在体积为100 mL、密度为1.19 g·cm-3、浓度为12 mol·L-1的浓盐酸中需加蒸馏水( )
A.200mL B. 100mL C. 101 mL D. 120 mL
4．某同学用烧碱固体配制0.1 mol·L－1NaOH溶液500 mL，下列说法正确的是(　　)
A．容量瓶中有水，未经干燥处理，对配制溶液无影响
B．该同学配制溶液时忘记冷却就进行定容，使配制溶液浓度偏低
C．该同学定容时不慎超过刻度线，他用胶头滴管吸出一些至刻度线，则配制溶液浓度偏高
D．该同学在托盘上放置两张称量纸称量样品，由于样品吸水使结果偏高
5．用质量分数为98%的浓硫酸(ρ＝1.84 g·cm－3)配制240 mL 1.84 mol·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50 mL量筒、250 mL容量瓶和托盘天平
C．量取浓硫酸的体积为25.0 mL
D．先在容量瓶中加入适量水，将量好的浓硫酸注入容量瓶，加水定容
6．把V L含有MgS04和K2S04的混合溶液分成两等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为
A． (b-a)/V mol·L-1 B．(2b-a)/V mol·L-1
C．2(2b-a)/V mol·L-1 D．2(b-a)/V mol·L-1
7．人体血液里Ca2＋的浓度一般采用m g·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 KMnO4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)如果用图示的操作所配制的溶液进行实验，在其他操作正确的情况下，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反应的离子方程式为：
2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mnx＋＋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。
[参考答案]
1．D
解析：由于容量瓶的规格中没有480 mL，只能选择略大于所需溶液体积规格的容量瓶(即500 mL容量瓶)，计算溶质的质量时按500 mL溶液计算，还要注意托盘天平的读数；保留一位小数。所以应选择500 mL容量瓶，称取8.0 g硫酸铜或12.5 g胆矾。
2．C
解析：根据钠原子守恒可知n(NaOH)＝2n(Na2O)＝2×＝1 mol，但水的体积不等于溶液的体积，所以无法计算溶液浓度，选项A错误；气体存在的状态不是标准状况下，气体的物质的量不是1 mol，选项B错误；稀释前后溶质的物质的量不变，即c(浓)V(浓)＝c(稀)V(稀)，则0.1 L×5 mol·L－1＝c(稀)×0.5 L，解得c(稀)＝1 mol·L－1，选项C正确；将10 mL 10 mol·L－1的H2SO4溶液与90 mL水混合溶液的体积要小于100 mL，无法计算，选项D错误。
3．C
解析：设需要加入水的体积为VmL，依据溶液稀释前后溶质的物质的量、溶质的质量保持不变得：（100×1.19+V×1）g÷1.1g.cm-3×10-3L/ cm3×6 mol·L 1=100×10-3L×12 mol·L 1；解得：V=101mL；
4．A
解析：A.容量瓶有水，无影响。故A说法正确。B.若溶解后的氢氧化钠溶液未冷却就转移到容量瓶中，由于液体的膨胀系大于固体的膨胀系数，当溶液冷却后，其体积小于规定体积，因此，配制溶液的浓度偏大。故B说法错误。C.定容时不慎超过刻度线，溶液体积偏大，溶液浓度偏小，用胶头滴管吸出一些至刻度线的做法于事无补，因此，配制溶液浓度偏低。故C说法错误。D.若用称量纸称量烧碱，因烧碱易吸水潮解，所称烧碱质量小于理论质量，因此，所配溶液浓度偏低。故D说法错误。
5．C
解析：根据稀释前后溶质质量不变知，配制该稀硫酸需要浓硫酸的体积为V＝＝25.0 mL，C项正确。
6． C
解析：一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁,那么Mg2+就有mol，硫酸镁也就是 mol。另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡，那么硫酸根离子有bmol。所以硫酸钾有b-mol，钾离子就有2(b-)mol=2b-amol。浓度就是mol·L 1，即 mol·L-1，符合题意。
7．(1)①②⑤　(2)50 mL容量瓶　(3)偏小　(4)2　(5)1.2
解析：(1)由图示可知①②⑤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，至溶液凹液面与刻度线相切。
(3)如果用按照图示的操作所配制的溶液进行实验，在其他操作正确的情况下，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。
(5)血液样品中Ca2＋的浓度为
＝1.2 mg·cm－3。
二、教学建议
1．拓宽学生从物质的量角度理解和掌握溶液浓度的认识视角，培养学生掌握基本实验操作的技能。
2．对于一定物质的量溶液的配制步骤的理解和分析误差的原因，教学中要以问题解决形式让学生得出，增强了学生的探究意识，培养了学生的自学能力。
三、情境素材
1. 血糖的单位
血糖的单位有两种，毛细血管用血糖仪测的血糖，以及生化上空腹的血浆葡萄糖，都是用mmol·L 1为单位，正常的血糖应该空腹3.9-6.1mmol·L 1，餐后两小时小于7.8mmol·L 1。国际上目前用的血糖监测单位是mg/dL，mg/dL与mmol·L 1之间换算的单位是除以18，如果一个人的血糖是100mg/dL，要想换算成mmol·L 1，除以18，血糖大约是5mmol·L 1左右，通过这个方法，可以帮助把目前中国用的单位和国际单位之间进行接轨。
2. 无土栽培 营养液的配方 营养液配方的制定受3个因素影响。其一是栽培作物的种类和发育阶段，不同种类作物甚至 同种作物不同生长发育阶段对营养元素的需求量和元素间比例不同。其二是栽培基质的特性，包括基质的理化性质、水分特征、养分吸附性能等。其三是营养液配制用水水质。黄瓜和 番茄无土栽培营养液标准配方见表1、表2。微量元素含量为铜0.11mg/kg、锌0.41mg/kg、锰1.19mg/kg、硼0.2mg/kg、钼0.02mg/kg、铁0.96mg/kg。 补充： 仔细看啊，希望对你有所帮助。 补充： ①大量元素：硝酸钾3 g，硝酸钙5 g硫酸镁3 g，磷酸铵2 g；硫酸钾1 g，磷酸二氢钟1 g；②微量元素：(应用化学试剂)乙二铵四乙酸二钠100 mg，硫酸亚铁75 mg；硼酸30 mg，硫酸锰20 mg，硫酸锌5 mg，硫酸铜l mg，钼酸铵2 mg，③自来水5 000 mL。将大量元素和微量元素分别配成溶液，然后混合即为营养液。微量元素用量很少，不易称量，可扩大倍数配制，然后按同样倍数缩小抽取其量。例如，可将微量元素扩大100倍称重化成溶液，然后提取其中1%溶液，即所需之量。营养液无毒、无臭，清洁卫生，可长期存放。
3. 几种重金属的污染
铅污染：是可在人体和动物组织中积蓄的有毒金属。主要来源于各种油漆、涂料、蓄电池、冶炼、五金、机械、电镀、化妆品、染发剂、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自来水管等。它是通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内与多种器官亲和，主要毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤，易受害的人群有儿童、老人、免疫低下人群、铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L，用含铅0.1一4.4mg/L几的水灌溉水稻和小麦时，作物中铅含量明显增加。人体内正常的铅含量应该在0.1 mg/L，如果含量超标，容易引起贫血，损害神经系统。而幼儿大脑受铅的损害要比成人敏感的多。
镉污染：镉不是人体的必需元素。镉的毒性很大，可在人体内积蓄，主要积蓄在肾脏，引起泌尿系统的功能变化，镉主要来源有电镀、采矿、治炼、燃料、电池和化学工业等排放的废水；废旧电池中镉含量较高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在，镉能够取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断，会引起胃脏功能失调，干扰人体和生物体内锌的酶系统，导致高血压症上升。易受害的人群是矿业工作者、免疫力低下人群。水中含镉0.1mg/L时，可轻度抑制地面水的自净作用，镉对白鲢鱼的安全浓度为0.014mg/L用含镉0.04Mg/L的水进行灌溉时，土壤和稻米受到明显污染，农灌水中含镉0.007mg工时，即可造成污染。正常人血液中的镉浓度小于5微克/升，尿中小于1微克/升。如果长期摄入微量镉容易引起骨痛病。
汞污染：汞及其化合物属于剧毒特质，可在人体内蓄积。主要来源于仪表厂、食盐电解、贵金属冶炼、化妆品、照明用灯、齿科材料、燃煤、水生生物等。血液中的金属汞进入脑组织后，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量时就会对脑组织造成损害，另外一部分汞离子转移到肾脏。进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞，由食物链进入人体，引起全身中毒作用；易受害的人群有女性，尤其是准妈妈、嗜好海鲜人士；天然水中含汞极少，一般不超量过0.1μg/L。正常人血液中的余小于5-10微克/升，尿液中的非浓度小于20微克/升。如果急性汞中毒，会诱发肝炎和血尿。
84消毒液
【有效成分】NaClO
【规格】1000mL
【质量分数】25%
【密度】1.19g cm 3
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