高一化學(xué)必修1：物質(zhì)的量濃度
今天小編給大家講講高一化學(xué)必修1：物質(zhì)的量濃度，希望可以幫助到大家。
【知識(shí)梳理】
一、物質(zhì)的量濃度概念
1、物質(zhì)的量濃度：從單位體積的溶液里所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來表示溶液組成的物理量叫做溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度。符號(hào)為c(B)，單位有mol/L(或mol·L―1)等。
注意：
(1)溶質(zhì)可以是物質(zhì)，也可以是分子或離子。
(2)溶質(zhì)是用物質(zhì)的量表示而不是質(zhì)量表示;體積表示溶液的體積，而不表示溶劑的體積，并且體積單位為L(zhǎng)。
(3)溶液具有均一性，即從一定物質(zhì)的量濃度的溶液中取出任意體積的溶液，物質(zhì)的量濃度保持不變，但隨溶液體積的變化溶質(zhì)的物質(zhì)的量不同。
(4)帶結(jié)晶水的物質(zhì)溶于水后，溶質(zhì)是不含結(jié)晶水的化合物，溶劑中的水包括結(jié)晶水。
2、溶質(zhì)的物質(zhì)的量(n)、溶液的物質(zhì)的量濃度、溶液的體積三者關(guān)系
3、N、m、V(氣體)、cB之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系：
二、物質(zhì)的量濃度與溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
| 內(nèi)容 | 物質(zhì)的量濃度 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù) |
| 定義 | 以單位體積溶液里含有溶質(zhì)的物質(zhì)的量來表示溶液組成 | 用溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比來表示溶液組成 |
| 溶質(zhì)的單位 | mol | g |
| 溶液的單位 | L | g |
| 計(jì)算公式 | 物質(zhì)的量濃度(mol·L－1)＝ | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝ |
| 特點(diǎn) | 體積相同，物質(zhì)的量濃度也相同的任何溶液里含有溶質(zhì)的物質(zhì)的量相同 | 質(zhì)量相同，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同的任何溶液里含有溶質(zhì)的質(zhì)量相同 |
| 兩者的關(guān)系 |
總結(jié)：物質(zhì)的量濃度與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的換算：
(w為溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù))
三、一定物質(zhì)的量濃度溶液配制
(一)容量瓶的使用及注意事項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)室配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液一般用容量瓶。比較常用的容量瓶的規(guī)格有100 mL、250 mL、500 mL和l 000 mL。
1.容量瓶為細(xì)頸、梨形玻璃容器，帶有磨口玻璃塞。
容量瓶瓶口配有磨口玻璃塞或橡膠塞。容量瓶上標(biāo)有刻度線、適用溫度、容量。使用前一定要檢查容量瓶是否漏液，方法是：向瓶?jī)?nèi)加一定量水，塞好瓶塞，用左手食指頂住瓶塞，右手托住瓶底，將容量瓶倒置，看是否有水漏出。如不漏水，再將瓶塞旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述操作，兩次均不漏水的容量瓶才能使用。
2.注意事項(xiàng)：
(1)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，是將一定質(zhì)量或體積的溶質(zhì)按溶液的體積在選定的容量瓶中定容，因而完全不需要計(jì)算水的用量。
(2)不能用容量瓶配制任意體積的一定物質(zhì)的量濃度的溶液，這是因?yàn)槿萘科康囊?guī)格是固定的，配制溶液時(shí)要根據(jù)所需溶液的體積選擇合適的容量瓶。
(3)不能用容量瓶溶解、稀釋或久貯溶液(尤其堿性溶液)，更不可在容量瓶中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。配制完溶液后，應(yīng)將溶液倒入干燥、潔凈的試劑瓶中。
(二)一定物質(zhì)的量濃度的溶液配制步驟
由固體配制溶液(需確定溶質(zhì)的質(zhì)量)和由濃溶液配制稀溶液(需確定要量取的濃溶液體積)。
1.儀器通常有：
容量瓶(注意規(guī)格)、托盤天平(固體配制溶液)或滴定管(用濃溶液配制稀溶液)、量筒(用于量取溶劑)、燒杯(溶解)、玻璃棒(攪拌、引流)、膠頭滴管(用于定容)、藥匙(溶質(zhì)是固體時(shí)使用)。
2.一定物質(zhì)的量濃度的溶液的配制步驟：
(1)計(jì)算;
(2)稱量(固體溶質(zhì)用托盤天平進(jìn)行稱取，液體溶質(zhì)用量筒量取);
(3)溶解或稀釋;
注意：溶液注入容量瓶前要使其溫度恢復(fù)到室溫，這是因?yàn)闊岬娜芤恨D(zhuǎn)入容量瓶會(huì)使所配的溶液的體積偏小(玻璃的膨脹系數(shù)小于液體)，所配溶液濃度偏大。
(4)轉(zhuǎn)移(將溶液轉(zhuǎn)入容量瓶?jī)?nèi));
注意：向容量瓶中注入液體時(shí)，應(yīng)沿玻璃棒注入，且玻璃棒下端應(yīng)靠在容量瓶刻度線以下的內(nèi)壁上，以防注入操作時(shí)液體流出，造成溶質(zhì)損失。
(5)洗滌(洗滌玻璃棒和燒杯);
注意：溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶時(shí)，要用玻璃棒引流，并用蒸餾水洗滌燒杯及玻璃棒(上面粘有少量溶質(zhì))2～3次，將洗滌液移入容量瓶。
(6)定容:要使視線與瓶?jī)?nèi)溶液凹液面的最低處相切。
注意：a.當(dāng)容量瓶中液面上升到離刻度線1～2 cm處，要改用膠頭滴管加入蒸餾水，防止液面超過刻度線。若加水定容時(shí)超過刻度線，必須重新配制。b.定容后的溶液要注意反復(fù)搖勻。靜置后若發(fā)現(xiàn)液面下降，稍低于標(biāo)線，不要再加蒸餾水，否則會(huì)引起結(jié)果偏低。如果搖勻后灑出幾滴，溶液的濃度不變。c.洗滌容量瓶后留在瓶?jī)?nèi)的少量水不必烘干，因?yàn)樽詈蠖ㄈ輹r(shí)也要加水。
(7)移液并貼好標(biāo)簽。
3.配制流程圖。
(三)配制誤差分析
根據(jù)判斷。其他正常時(shí)，凡是使m或n增大的因素，使c偏大;凡是使m或n減小的因素，使c偏小;凡是使V增大的因素，使c偏小;凡是使V減小的因素，使c偏大。
1.若稱量固體溶質(zhì)時(shí)，操作無誤，但所有砝碼生銹，m偏大，結(jié)果偏高。
2.若沒有洗滌燒杯內(nèi)壁，使n偏小，結(jié)果偏低。
3.若容量瓶中有少量蒸餾水或定容后反復(fù)搖勻發(fā)現(xiàn)液面低于刻度，則對(duì)結(jié)果無影響。
4.仰視刻度線(圖甲)。由于操作時(shí)是以刻度線為基準(zhǔn)加水，從下向上看，最先看見的是刻度線，刻度線低于液面的實(shí)際刻度，故加水量偏多，導(dǎo)致溶液體積偏大，結(jié)果偏低。
5.俯視刻度線(圖乙)。恰好與(4)相反，刻度線高于液面的實(shí)際刻度，使得加水量偏小，結(jié)果偏高。
以配制一定物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液為例分析以下操作：
| 能引起誤差的一些操作 | 過程分析 | 對(duì)c 的影響 | |
| m | V | ||
| 稱量時(shí)間過長(zhǎng) | 減小 | 不變 | 偏低 |
| 用濾紙稱NaOH | 減小 | 不變 | 偏低 |
| 向容量瓶注液時(shí)少量流出 | 減小 | 不變 | 偏低 |
| 未洗燒杯和玻璃棒 | 減小 | 不變 | 偏低 |
| 定容時(shí)，水加多后用滴管吸出 | 減少 | 不變 | 偏低 |
| 定容搖勻時(shí)液面下降再加水 | 不變 | 增大 | 偏低 |
| 定容時(shí)俯視讀數(shù)(讀刻度) | 不變 | 減小 | 偏高 |
| 定容時(shí)仰視讀刻度 | 不變 | 增大 | 偏低 |
要點(diǎn)四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算
(1)溶液的稀釋與混合
①稀釋
稀釋前后，溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變c1V1=c2V2
?、诨旌?/p>
c1V1+c2V2=c混V混
a.混合后溶液體積V混=V1+V2(兩溶液濃度相同或差別較小或稀溶液混合)
b.混合物溶液體積改變(兩溶液濃度差別較大)
(2)物質(zhì)的量濃度c(B)與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)的換算
M：溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量ρ：溶液密度(g·mL-1)
(3)飽和溶液物質(zhì)的量濃度與溶解度(S)的換算
【ρ：飽和溶液密度(g·mL-1)M：溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量(g·mol-1)】
(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體溶于水所得溶液的物質(zhì)的量濃度
標(biāo)準(zhǔn)狀況下，V L氣體溶于V(H2O)L中，所得溶液密度為ρ(g·mL-1)則：
注意：
?、偃芤后w積的單位是L，ρ的單位是g·mL-1時(shí)，利用計(jì)算V(溶液)時(shí)注意單位換算。
②當(dāng)氣體作為溶質(zhì)溶于水時(shí)，溶液的體積不等于氣體體積和溶劑體積之和，也不等于溶劑的體積，而應(yīng)該是。
?、蹪舛炔顒e較大的兩溶液或濃溶液加水稀釋時(shí)，混和后溶液的體積。
【典型例題】
一、物質(zhì)的量濃度概念
例1.下列關(guān)于0.2 mol/L硝酸鉀溶液的敘述中，正確的是
A.1 L該溶液中含硝酸鉀202 g
B.100 mL該溶液中含硝酸鉀0.02 mol
C.從1 L該溶液中取出500 mL后，剩余溶液的濃度為0.1 mol/L
D.1 L水中溶解0.2 mol硝酸鉀，即可配得0.2 mol/L硝酸鉀溶液
【答案】B
【解析】A、1L 0.2mol/L硝酸鉀溶液中溶質(zhì)硝酸鉀質(zhì)量=1L×0.2mol/L×101g/mol=20.2g，故A錯(cuò)誤;B、100mL0.2mol/L硝酸鉀溶液中含硝酸鉀物質(zhì)的量=0.1L×0.2mol/L=0.02mol，故B正確;C、溶液時(shí)均一穩(wěn)定的分散系，溶質(zhì)濃度與溶液體積無關(guān)，從1L該溶液中取出500mL后，剩余溶液的濃度為0.2mol/L，故C錯(cuò)誤;D、1L水中溶解0.2mol硝酸鉀，得到溶液體積大于1L，配得硝酸鉀溶液濃度小于0.2mol/L，故D錯(cuò)誤;故選B。
二、一定物質(zhì)的量濃度溶液配制
例2.實(shí)驗(yàn)室中需要配制2mol/L的NaCl溶液950mL，配制時(shí)應(yīng)選用的容量瓶的規(guī)格和稱取NaCl質(zhì)量分別是
A.950mL，111.2g
B.500mL，117g
C.1000mL，117g
D.1000mL，111.2g
【答案】C
【解析】容量瓶在實(shí)驗(yàn)室中常見的規(guī)格有50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL等，配制950mL的溶液，為減小誤差，應(yīng)該一次性配制完成，故應(yīng)選用稍大于950mL，即選用1000mL容量瓶;配制2mol/L的NaCl溶液1000mL需氯化鈉的質(zhì)量為：2mol/L×1L×58.5g/mol═117.0g，故選C。
例3.某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組需用480 mL 0.5 mol/L的硫酸銅溶液，請(qǐng)回答下列問題：
(1)如果用膽礬(CuSO4·5H2O)來配制，需用膽礬的質(zhì)量為________g。
(2)下面是配制硫酸銅溶液過程中的5個(gè)操作步驟：①向盛有膽礬的燒杯中加入20 mL蒸餾水使其溶解;②繼續(xù)往容量瓶中加蒸餾水，至液面距刻度線1～2 cm處;③將燒杯中的溶液沿玻璃棒注入500 mL容量瓶中;④向燒杯中加入少量的蒸餾水，洗滌燒杯內(nèi)壁和玻璃棒2～3次后移入容量瓶中，輕輕搖動(dòng)容量瓶，使溶液混合均勻;⑤改用膠頭滴管加蒸餾水至刻度線，蓋好瓶塞，反復(fù)上下顛倒，搖勻。正確的操作順序?yàn)開_________________(填序號(hào))。
(3)上述操作中，①、③都用到玻璃棒，其作用分別為________、________。
(4)下列操作會(huì)導(dǎo)致所配硫酸銅溶液物質(zhì)的量濃度偏低的是________(填序號(hào)，下同);對(duì)所配溶液物質(zhì)的量濃度無影響的是________。
?、僭跓袛嚢枞芤簳r(shí)，有少量液體濺出
②定容搖勻后，發(fā)現(xiàn)溶液液面低于刻度線，又滴加蒸餾水至刻度線
?、廴萘科渴褂们拔催M(jìn)行干燥
④所使用的容量瓶剛用某種濃度的硫酸銅溶液潤(rùn)洗過
?、荻ㄈ莺螅闷咳麚u勻，裝入用蒸餾水洗凈的試劑瓶中
?、逈]有洗滌溶解時(shí)所用的燒杯和玻璃棒
【答案】(1)62.5(2)①③④②⑤(3)攪拌(或加速溶解、攪拌，加速溶解);引流(4)①②⑤⑥;③
【解析】(1)因?yàn)闆]有480mL的容量瓶，所以需用480 mL 0.5 mol/L的硫酸銅溶液，配制的溶液體積為500mL，膽礬的質(zhì)量=0.5L×0.5 mol/L×250g/mol=62.5g
(2)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，應(yīng)按照溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容的步驟進(jìn)行，所以正確的操作順序?yàn)椋孩佗邰堍冖荨?/p>
(3)①為溶質(zhì)的溶解，玻璃棒的作用是：攪拌(或加速溶解、攪拌，加速溶解);③為把溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中，玻璃棒的作用是：引流。
(4)①在燒杯中攪拌溶液時(shí)，有少量液體濺出，造成溶質(zhì)損失，則所配制溶液的濃度偏低;②定容搖勻后，發(fā)現(xiàn)溶液液面低于刻度線，又滴加蒸餾水至刻度線，造成溶液的體積變大，則所配制溶液的濃度偏低;③容量瓶使用前未進(jìn)行干燥，對(duì)溶液的濃度不產(chǎn)生影響;④所使用的容量瓶剛用某種濃度的硫酸銅溶液潤(rùn)洗過，造成溶質(zhì)的質(zhì)量變大，則所配制溶液的濃度偏高;⑤定容后，塞好瓶塞搖勻，裝入用蒸餾水洗凈的試劑瓶中，試劑瓶含有蒸餾水，稀釋了溶液，則]所配制溶液的濃度偏低;⑥沒有洗滌溶解時(shí)所用的燒杯和玻璃棒，造成溶質(zhì)損失，則所配制溶液的濃度偏低。故導(dǎo)致所配硫酸銅溶液物質(zhì)的量濃度偏低的是①②⑤⑥，對(duì)所配溶液物質(zhì)的量濃度無影響的是③。
三：有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算
(1)物質(zhì)的量濃度c(B)與溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)的換算
例4.體積為V(mL)、密度為ρ(g·cm-3)的溶液，含有摩爾質(zhì)量為M的溶質(zhì)質(zhì)量為m(g)，物質(zhì)的量濃度為c，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w。下列表達(dá)式中不正確的是()
【答案】B
【解析】已知溶質(zhì)摩爾質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溶液密度時(shí)，的含義為1 L溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量;若已知溶質(zhì)摩爾質(zhì)量、溶液的物質(zhì)的量濃度和溶液密度時(shí)，可計(jì)算出溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其含義為1 L溶液中，溶質(zhì)占溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故A、C選項(xiàng)正確;B選項(xiàng)中求溶質(zhì)質(zhì)量，應(yīng)通過溶液體積、密度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)三者相乘而得，即m=V·ρ·w，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;D選項(xiàng)是根據(jù)物質(zhì)的量濃度的定義，由溶質(zhì)質(zhì)量、溶質(zhì)摩爾質(zhì)量和溶液體積計(jì)算而得，即
，故D選項(xiàng)正確。
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體溶于水所得溶液的物質(zhì)的量濃度
例7.將標(biāo)準(zhǔn)狀況下aL NH3溶解于1000 g水中，所得氨水的物質(zhì)的量濃度為bmol·L-1，此氨水的密度(g·cm-3)為()
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】
(3)飽和溶液物質(zhì)的量濃度與溶解度(S)的換算
例5.相對(duì)分子質(zhì)量為a的某物質(zhì)在室溫下的溶解度為bg，此時(shí)測(cè)得飽和溶液的密度為c g·cm-3，則該飽和溶液的物質(zhì)的量濃度是
A.mol·L-1
B.mol·L-1
C.mol·L-1
D.mol·L-1
【答案】A
【解析】該物質(zhì)在室溫下的溶解度為bg，所以飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，飽和溶液的密度為c g?cm-3，該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為a，所以該飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為mol/L=mol/L，故選A。
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