现行人教社高中化学必修一第三章.doc

第四节 物质的量浓度 在生产和科学实验中，我们经常要使用溶液，并且对于溶液中溶质的量也有一定的要求，因此，就需要确切地知道这些溶液中溶质和溶剂之间量的关系。也就是说，需要知道溶液组成的量的关系。为了表明溶液中溶质和溶剂之间的量的关系，我们就要使用表示溶液组成的物理量。我们在初中学过溶液中溶质的质量分数（），它是以溶质的质量和溶液的质量之比来表示溶液中溶质与溶液的质量关系的。但是，我们在许多场合取用溶液时，一般不是去称量它的质量，而是要量取它的体积。同时，物质在发生化学反应时，反应物的物质的量之间存在着一定的关系，而且化学反应中各物质之间的物质的量的关系要比它们之间的质量关系简单得多，所以，知道一定体积的溶液中含有溶质的物质的量，对于生产和科学实验都是非常重要的，同时对于有溶液参加的化学反应中各物质之间的量的计算也是非常便利的。我们在本节学习一种常用的表示溶液组成的物理量物质的量浓度。一物质的量浓度对于溶质质量分数一定的溶液，我们可以通过溶质的质量、溶液的质量来计算溶液中溶质的质量分数。与此相类似，我们也可以通过溶质的物质的量、溶液的体积来计算溶质的物质的量浓度。以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示的溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓液。物质的量浓度的符号为cB，常用的单位为mol/L或mol/m3。在一定物质的量浓度的溶液中。溶质B的物质的量（nB）、溶液的体积（V）和溶液的物质的量浓度（cB）之间的关系可以用下面的式子表示：按照物质的量浓度的定义，如果在1L溶液中含有1mol的溶质，这种溶液中溶质的物质的量浓度就是1mol/L。例如，NaOH的摩尔质量为40g/mol，在1L溶液中含有20gNaOH，溶液中NaOH的物质的量浓度就是0.5mol/L；在1L溶液中含有40g NaOH，溶液中NaOH的物质的量浓度就是1mol/L；在1L溶液中含有80gNaOH，溶液中NaOH的物质的量浓度就是2mol/L。 讨论 1将342gC12H22O11（蔗糖）溶解在1L水中，所得的溶液中溶质的物质的量浓度是否为1mol/L？2从1L1mol/LC12H22O11溶液中取出100mL，取出的溶液中C12H22O11的物质的量浓度是多少？二一定物质的量浓度溶液的配制用固体药品配制一定物质的量浓度的溶液，主要是使用天平和一种容积精确的仪器容量瓶。容量瓶有各种不同规格，常用的有100mL、250mL、500mL和1000mL等几种。在用固体药品配制溶液时，首先需要根据所配制的溶液的物质的量浓度和体积，计算出所需溶质的质量。然后根据所要配制的溶液的体积，选用合适的容量瓶。例如，要配制500mL0.1mol/LNa2CO3溶液，可按下面的实验步骤进行。 讨论 配制500mL0.1mol/LNa2CO3溶液，需要无水Na2CO3的质量是多少？【实验31】 根据计算得知，配制500mL0.1mol/LNa2CO3溶液，需要无水Na2CO3固体的质量为5.3g。用天平称量5.3g无水Na2CO3固体。将无水Na2CO3固体放入烧杯中，用适量的蒸馏水溶解后，冷却至室温。将烧杯中的溶液用玻璃棒小心地注入到500mL的容量瓶中（注意：不要让溶液洒在容量瓶外，也不要让溶液在刻度线上面沿瓶壁流下）。用蒸馏水洗涤烧杯内壁2次3次，并将每次洗涤后的溶液都注入到容量瓶中。轻轻振荡容量瓶，使溶液充分混合。然后，缓缓地将蒸馏水注入到容量瓶，直到容量瓶中的液面接近容量瓶刻度2cm3cm处时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面正好与刻度相切。这时，将容量瓶用瓶塞盖好，反复上下颠倒，摇匀。 讨论 1为什么要用蒸馏水洗涤烧杯内壁？2为什么要将洗涤烧杯后的溶液注入到容量瓶中？3为什么要轻轻振荡容量瓶，使容量瓶中的溶液充分混合？这样，配制出的溶液就是500mL0.1mol/LNa2CO3溶液。整个的配制过程如图37所示。我们在实验室中配制溶液所用的溶质，不仅仅是固体物质，还常常用浓溶液来配制所需的稀溶液。在初中，我们学习稀释溶质质量分数一定的溶液时指出：不论将浓溶液如何稀释，溶液中溶质的量总是不变的。对于稀释一定物质的量浓度的溶液来说，也是一样的。在稀释浓溶液时，溶液的体积发生了变化，但溶液中溶质的物质的量不变。即在浓溶液稀释前后，溶液中溶质的物质的量相等。 讨论 为什么在浓溶液稀释前后，溶液中溶质的物质的量相等？我们在用浓溶液配制稀溶液时，常用下面的式子计算有关的量：c（浓溶液）V（浓溶液）c（稀溶液）V（稀溶液）三关于物质的量浓度的计算1关于物质的量浓度概念的计算这类计算主要包括已知溶质的质量和溶液的体积，计算溶液中溶质的物质的量浓度；配制一定物质的量浓度溶液时所需溶质的质量和溶液体积的计算等。进行这类化学计算时，我们经常要用到这个式子。【例题1】将23.4gNaCl溶于水中，配成250mL溶液。计算所得溶液中溶质的物质的量浓度。【分析】 物质的量浓度就是单位体积溶液里所含溶质的物质的量。因此，我们在计算溶液的物质的量浓度时，除了要知道溶液的体积以外，还要知道溶质的物质的量。题目中没有直接给出溶质的物质的量，但给出了溶质的质量，我们可以通过物质的摩尔质量，将溶质的质量换算成物质的量。【解】 NaCl的摩尔质量为58.5g/mol。23.4gNaCl的物质的量为：NaCl溶液的物质的量浓度为：答：将23.4gNaCl溶于水中，配成的250mL溶液中NaCl的物质的量浓度为1.6mol/L。【例题2】 配制500mL0.1mol/LNaOH溶液，需要NaOH的质量是多少？【分析】题目中给出了所要配制的溶液的体积和溶液中NaOH的物质的量浓度，我们可以根据这两个条件，首先计算出500mL0.1mol/LNaOH溶液中溶质的物质的量，然后再利用NaOH的摩尔质量，计算出所需的NaOH的质量。【解】NaOH的摩尔质量为40g/mol。500mL0.1mol/LNaOH溶液中NaOH的物质的量为：n（NaOH）c（NaOH）VNaOH（aq）0.1mol/L0.5L0.05mol0.05molNaOH的质量为：m（NaOH）n（NaOH）M（NaOH）0.05mol40g/mol2g答：配制500mL0.1mol/LNaOH溶液，需要NaOH的质量是2g。2溶液中溶质的质量分数与溶液的物质的量浓度的换算溶质的质量分数（）和物质的量浓度都可以用来表示溶液的组成，二者之间可以通过一定的关系进行换算。将溶液中溶质的质量分数换算成物质的量浓度时，首先要计算出1L溶液中所含溶质的质量，并换算成相应的物质的量，有时还需要将溶液的质量换算成溶液的体积，最后再计算出溶液的物质的量浓度。将溶液的物质的量浓度换算成溶质的质量分数时，首先要将溶质的物质的量换算成溶质的质量，有时还需要将溶液的体积换算为质量，进而计算出溶液中溶质的质量分数。【例题3】 市售浓硫酸中溶质的质量分数为98，密度为1.84g/cm3。计算市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度。【分析】要计算市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度，首先要计算出浓硫酸的质量。计算浓硫酸的质量，可以利用质量、密度、体积和溶液中某一组分的质量分数之间的关系。题目中给出了溶液的密度和浓硫酸中H2SO4的质量分数，但没有给出溶液的体积。因此，我们需要设定溶液体积，然后再进行有关的计算。【解】 H2SO4的摩尔质量为98g/mol。设：H2SO4（aq）的体积为1000mL。1000mLH2SO4（aq）的质量为：m（H2SO4）H2SO4（aq）VH2SO4（aq）1.84g/cm21000cm3981803g1803g H2SO4的物质的量为：因为1000mL浓硫酸中含18.4molH2SO4，所以，市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度为18.4mol/L。答：市售浓硫酸中H2SO4的物质的量浓度为18.4 mol/L。【例题4】 已知75mL2mol/LNaOH溶液的质量为80g。计算溶液中溶质的质量分数。【分析】 要计算溶液中溶质的质量分数，首先要计算出溶液中溶质的物质的量。然后再利用溶质的摩尔质量，计算出溶质的质量。最后再计算出溶液中溶质的质量分数。【解】 NaOH的摩尔质量为40g/mol。75mL2mol/LNaOH溶液中NaOH的物质的量为：n（NaOH）c（NaOH）VNaOH（aq）2 mol/L0.075L0.15mol0.15molNaOH的质量为：m（NaOH）n（NaOH） M（NaOH）0.15mol40g/mol6g75mL2mol/LNaOH溶液中溶质的质量分数为：0.0757.5答：2mol/LNaOH溶液中溶质的质量分数为7.5。3一定物质的量浓度溶液的稀释【例题5】配制250mL1mol/LHCl溶液，需要12mol/LHCl溶液的体积是多少？【分析】在用水稀释浓溶液时，溶液的体积发生了变化，但溶液中溶质的物质的量不变。即在浓溶液稀释前后，溶液中溶质的物质的量是相等的。【解】设配制250 mL（V1）1mol/L（c1）HCl溶液，需要12mol/L（c2）HCl溶液的体积为V2。c1V1c2V20.021L21mL答：配制250mL1mol/LHCl溶液，需要12mol/LHCl溶液21mL。 习 题 一填空题1将4gNaOH固体溶于水制成250mL溶液，此溶液中NaOH的物质的量浓度为_。取出10mL此溶液，其中含有NaOH_g。将取出的溶液加水稀释到100mL，稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为_。2配制200mL1.0mol/LH2SO4溶液，需要18mol/L H2SO4溶液的体积是_。3在50gHCl的质量分数为30的盐酸中加入250g水后，得到的稀盐酸中溶质的质量分数为_；若稀释后盐酸的密度为1.02g/cm3，则稀释后溶液中HCl的物质的量浓度为_。4已知在1LMuCl2溶液中含有0.02molCl，此溶液中MgCl2的物质的量浓度为_。5将250mLH2SO4的质量分数为98、密度为1.84g/cm3的浓硫酸稀释到600mL，所得溶液的密度为1.35g/cm3，此时溶液中H2SO4的物质的量浓度为_。6在一定温度下，将Ag相对分子质量为Mr的物质溶解于水，得到VL饱和溶液。此饱和溶液中溶质的物质的量浓度为_。7在一定温度下，某相对分子质量为Mr的物质的饱和溶液的密度为，物质的量浓度为c，此溶液中溶质的质量分数为_。二选择题1配制2L1.5mol/LNa2SO4溶液，需要固体Na2SO4 A213 g B284gC400g D426g20.5L1mol/LFeCl3溶液与0.2L 1mol/LKCl溶液中的Cl的数目之比为 A13 B31C52 D1523将30mL0.5mol/LNaOH溶液加水稀释到500mL，稀释后溶液中NaOH的物质的量浓度为 A0.03 mol/L B0.3 mol/LC0.05mol/L D0.04mol/L450mLH2SO4的质量分数为35、密度为1.24g/cm3的硫酸中，H2SO4的物质的量浓度为 A0.044mol/L B0.44 mol/LC4.4mol/L D44 mol/L三计