上海高中化学-高一下学期-第五章认识物质的量浓度（Word版，有答案）

1 学科教师辅导讲义 年 级：高一 辅导科目：化学 课时数：3 课 题 第五章 认识物质的量浓度 教学目的 1、 初步理解物质的量浓度概念。 2、 初步掌握有关物质的量浓度的基本计算。 3、 初步掌握一定物质的量浓度溶液的配制方法。 教学内容 一、 知识梳理 从上节内容我们知道，未污染的雨水的 pH -般小于 7 大于 5.6．酸雨的 pH 小于 5.6，你知道雨水的 pH 是 用什么方法测定的吗？ (一)溶液 pH 的测定 1．pH 的意义 pH 是常用来表示溶液酸碱性强弱的数值，它是氢离子物质的量浓度数值的负对数，即 pH= -1gc(H+) 2．溶液 pH 的测定方法 (l)pH 试纸法：把 pH 试纸放在洁净的干燥的表面皿（或玻璃片）上，用玻璃棒蘸取一滴待测液点在 pH 试 纸的中部。待变色后与比色卡对比，读出 pH(整数)。 (2)数字 pH 计法：数字 pH 计测定，能较精确测定溶液 pH。使用时，将数字 pH 计浸入待测液即能读数， 精度为 0.1。 (二)物质的量浓度 2 1．物质的量浓度 以单位体积溶液里所含溶质的物质的量来表示溶液浓度的物理量，叫做溶质的物质的量浓度。符号为 c， 单位是摩/升(mol/L)。 2．物质的量浓度的意义 物质的量浓度是一种常用的表示溶液浓度的物理量。1 mol/L 表示 1L 溶液中含有 1 mol 的溶质，这种溶液 的物质的量浓度是 1 mol/L。 3．公式 物质的量浓度( mol/L)= ( ) ( ) mol L 溶质的物质的量 溶液的体积 ，即 c(A)= ( )n A V液 (三)常温下水的离子积与溶液的 pH 1．水的离子积(Kw) 在 25℃时，1L 纯水中只有 1×10-7 mol H2O 电离，因此纯水中 H+浓度和 OH-浓度都等于 1×10-7 mol/L， c(H+)×f(OH-)=1×10-7×1×10-7 =1×10-14，这是一个很重要的常数，被称为水的离子积（用 Kw 表示）。水的离 子积反映了一定温度下水中 H+浓度和 OH- 浓度之间的关系。 【注意】在常温下，在酸性或碱性的稀溶液中，H+浓度和 OH-浓度的乘积也是一个常数一一 1×10 -14。 2．常温下，单一溶液 pH 的计算 (1)在 25℃时纯水的 c(H+)=1×10-7 mol/L，纯水的 pH 为：pH= -lg c(H+)=-lg(1×10-7 ) = 7 (2)强酸溶液，如 HnA，设溶液溶质的物质的量浓度为 c mol/L，c(H+) = nc mol/L，pH= -lg c(H+)= -lg nc。 例如：1×10-3mol/L 盐酸中，c(H+)=1×10-3 mol/L，其 pH 为：pH= -lgc(H+) = -lg(1×10-3) =3 (3)强碱溶液，如 B(OH)2 设溶液溶质的物质的量浓度为 c mol/L，c(H+) =10-14/nc mol/L， pH = -lg c(H+)=14 + lg nc。例如：1×10-3 mol/L 氢氧化钠溶液中，c(OH-)=1×10-3 mol/L， c(H+)=Kw／c(OH-)=1×10-14／1X10-3 =1×10-11 mol／L，其 pH 为：pH = -lg c(H+) = -lg(1×10-11)=11 【注意】在中性溶液中，c(H+) =1×10-7mol/L，pH=7； 在酸性溶液中，c(H+)>1×10-7 mol/L，pH7。 (四)配制一定物质的量浓度的溶液 1．一定物质的量浓度溶液的配制 配制 a mL b mol/L 的碳酸钠溶液。 (1)计算。设配制 a mL b mol/L 碳酸钠溶液需要碳酸钠 m g。 n=c·V=b mol/L×a mL×1 L/1 000 mL=ab/1000 mol m = n·M = abM/1000 (2)称量。在天平上称取 m g 碳酸钠固体。 (3)溶解。将碳酸钠放入烧杯中，加入适量的蒸馏水，搅拌，使固体溶解。冷却至室温。 3 (4)转移。将溶液沿着玻璃棒小心地注入 a mL 的容量瓶中。用蒸馏水洗涤烧杯内壁两次，并将每次洗涤后 的溶液都注入容量瓶，振荡容量瓶，使溶液均匀混合。 (5)定容。缓缓地把蒸馏水注入容量瓶，直到液面接近刻度 2～3 cm 处，改用胶头滴管加水到刻度线，使 溶液的凹面底部正好跟刻度线相切。 (6)摇匀。塞好瓶塞，反复摇匀。 (7)装瓶贴签。 2．用固体配制一定物质的量浓度溶液的过程（如下图） 【注意】容量瓶不能长期贮存溶液。 3．有关溶液稀释的计算 溶液稀释前后，溶液中溶质的物质的量保持不变。设稀释前溶液中溶质的物质的量浓度为 c1，溶液体积 为 V1，稀释后，溶液中溶质的物质的量浓度变为 c2，溶液体积变为 V2，则有：c1·V1 = c1·V2。 二、 真题解析 【例 1】1 mol/L 硫酸的含义是 ( ) (A)1 L 水中含有 1 mol H2SO4 (B)1 L 溶液中含有 1mol H+ (C)将 98 g H2SO4 溶于 1L 水所配成的溶液 (D)指 1L 硫酸溶液中含有 98 g H2SO4 【分析】本题考查了物质的量浓度的含义，A 中 1L 应为 1L 溶液；B 中溶液的体积为 1L 时应含 2 molH+； C 中 98 g H2SO4 溶于 1L 水后溶液的体积不清楚，故溶液的物质的量浓度也不一定是 1 mol/L；D 正确。 【答案】D 【例 2】下列溶液中的 c(Cl-)与 50 mL 1 mol/L 氯化铝溶液中的 c(Cl-)相等的是 ( ) (A)150 mL 1 mol/L 氯化钠溶液 (B)75 mL 2 mol/L 氯化铵溶液 (C)150 mL 1 mol/L 氯化钾溶液 (D)75 mL 1 mol/L 氯化铝溶液 【分析】一定物质的量浓度的溶液的浓度与体积无关，题中所给 c(Cl-)为 3 mol/L，故只有 D 项中 c(Cl-)为 4 3mol/L；A、C 两项中 c(Cl-)为 1 mol/L；B 项中 c(Cl)为 2 mol/L。 【答案】D 【例 3】把 100 mL 98%的浓 H2SO4(  =1.84 g/cm3)与 400 mL 的水混合成密度为 1.225 g／cm3 的稀 H2SO4，求 稀 H2SO4 的溶质质量分数和物质的量浓度。 【分析】本题涉及到物质的量浓度，浓溶液的稀释，溶质质量分数。 【解】稀 H2SO4 的溶质质量分数： 浓 H2SO4 溶质质量=稀 H2SO4 溶质质量=100 mL×1.84 g/cm3×98% =180.32 g； 稀 H2SO4 的质量=100 mL×1.84 g/cm3 + 400 mL×1 g/cm3 =584 g H2SO4% = 180.32 584 ×100%=30. 88% 稀 H2SO4 的物质的量浓度： c(H2SO4) = 180.32 98 584 1.225 1000 = 3.86 mol/L 【点拨】这是物质的量浓度计算的常见题型。注意以下要点：①溶液稀释前后，溶质的质量不改变，即溶 质的物质的量不变；②稀溶液的质量=浓溶液的质量+水的质量；③根据溶质质量分数和物质的量浓度的公式逐 一进行计算。 【例 4】(1)某温度下纯水中 c(H+)=2×10-7 mol/L，则此时溶液中的 c(OH-) =____。 (2)若温度不变，滴人稀盐酸使 c(H+)=5×10-6 mol/L，则此时溶液中的 c(OH-)=________。 【分析】由水电离产生 H+与 OH-的量始终相等，在纯水中 c(H+) = c(OH-)。根据纯水中 c(H+)与 c(OH-)可求 出此温度下水的 Kw 的值，由 Kw 的性质（只与温度有关，与离子浓度无关），若温度不变，稀盐酸中 Kw 仍 为此值，利用此值可求出盐酸中的 c(OH-)。 【答案】纯水中 c(OH+) = c(H+) = 2×10-7 mol/L KW=c(H+)·c(OH-) = 2×10-7×2×10-7 =4×10-14 稀盐酸中 c(OH-) = Kw/c(H+) = (4×10-14)/(5×10-6) = 8×10-9 mol/L 【例 5】下列溶液，一定呈中性的是 ( ) (A)pH=7 的溶液 (B)c(H+) = 1×10-7 mol/L 的溶液 (C)pH=14-pOH 的溶液 (D)pH = pOH 的溶液 【分析】此题要求将教材中定义 pH 方法迁移应用于表示 pOH 以及 pH 与 pOH 的关系，根据 pH 的定义方 法，可定义 pOH = -lg c(OH-)。A、B 两种溶液只有在室温下，即 Kw=c(H-)·c(OH-) = 1×10-14 时才能说明呈中 性。而对 C 溶液而言，室温下的任何溶液，不管是酸性、碱性或中桂溶液，都存在 pH + pOH=14。D 溶液根据 关系式分析，可得 c(H+) = c(OH-)，无论在何种温度下该溶液都是中性溶液。 【答案】D 【例 6】按下列实验方法能达到要求的是 ( ) 5 (A)用托盘天平称量 25. 20 g 氯化钠同体 (B)用 100 mL 量筒量取 2.50 mL 稀盐酸 (C)用 250 mL 容量瓶配制 0.1 mol/L 225 mL 盐酸 (D)用胶头滴管量出 2 mL 0.1 mol/L KMnO4 溶液 【分析】A 中托盘天平的精确度为 0.1g，不能称量 25. 20 g NaCl；B 中 100 mL 量筒的精确度为 0.1 mL， 不能量取 2. 50 mL HCl；C 中配制一定体积的溶液，选用合适规格的容量瓶，欲配 225 mL 盐酸，最好选用 250mL 容量瓶；D 中胶头滴管不能用来量取液体的体积。 【答案】C 【点拨】要牢记实验仪器的适用范围，这是实验成功的关键。 【例 7】用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液，该容量瓶必须是 ( ) (A)干燥的 (B)瓶塞不漏水的 (C)用欲配制的溶液润洗过的 (D)以上三项均须要求的 【分析】用容量瓶配制溶液时，必须检查容量瓶是否漏水，不需干燥，因为后来要加水，不需用溶液润洗， 以免浓度偏大。所以选 B。 【答案】B 【点拨】在进行实验时，不要“画蛇添足”，容量瓶本来就要加水，干燥属于多余操作；容量瓶不能润洗， 润洗相当于额外添加了溶质。 【例 8】实验室需用 240 mL 0.1 mol/L 的硫酸铜溶液，现选取 250 mL 容量瓶进行配制，以下操作正确的是 ( ) (A)称取 3.84 g 硫酸铜，加入 250 mL 水 (B)称取 6.0 g 胆矾配成 250 mL 溶液 (C)称取 8.0 g 硫酸铜，加入 250 mL 水 (D)称取 6.25 g 胆矾配成 250 mL 溶液 【分析】配制 250 mL 0.1mol/L 的硫酸铜溶液，需 4.0 g 硫酸铜或 6.25 g 胆矾，加水至标线即可，而不是加 250 mL 水。 【答案】D 【例 9】配制 1 000 mL 0.2mol/L 碳酸钠溶液需称取碳酸钠 g。操作步骤为_________________ _____________________________________________________________________________。 【分析】先计算所需碳酸钠的质量，然后进行配制。要注意文字描述既要正确，又要简洁，同时要分清实 验步骤。 【答案】21.2(1)在电子天平上准确称取碳酸钠固体 21.2 g。 (2)将碳酸钠固体转移至 250 ml 烧杯中，加适 量蒸馏水使之溶解。 (3)将碳酸钠溶液转移到 1000 mL 容量瓶中，并用蒸馏水洗涤烧杯 2～3 次，将洗涤液均 转移至容量瓶中。 (4)向容量瓶中注入蒸馏水，至液面离刻度线 2—3 cm 时，改用胶头滴管滴加蒸馏水，至液 体凹液面与刻度线相切。 【例 10】用 98%的浓 H2SO4 (  为 1. 84 g/mL)配制 1 : 5 的稀硫酸(  为 1.19 g/mL)，这种硫酸的溶质质量分数 为 ；物质的量浓度为____。 【分析】根据体积比浓度的概念可知 1:5 的稀硫酸，就是把 1 体积 98%的浓硫酸溶解在 5 体积水中所配制 6 的硫酸溶液。设浓硫酸的体积为 1L，则水的体积为 5 1；1L 浓硫酸中： n(H2SO4) = 2 4 2 4 ( ) ( ) m H SO M H SO = 1.8 / 1000 98% 98 / g mL mL g mol   =18.4mol 混合后溶液的体积：V= 1.84 / 1000 / 5000 1.19 / g mL mL g mL mL g mol    ×10-3 L/mL =5.75L c(H2SO4)= 2 4 2 4 ( ) ( ) n H SO V H SO = 18.4 5.75 mol L =3.2mol/L H2SO4%= 98 / 18.4 100% 26.3%1.84 / 1000 1 / 5000 g mol mol g mL mL g mL mL      【答案】1 : 5 稀硫酸物质的量浓度为 3.2mol/L，溶质质量分数为 26.3% 【例 11】将质量分数为 98%、物质的量浓度为 18.4 mol/L 的浓硫酸用水稀释至 49%，则其物质的量浓度 (填 “大于”、“小于”或“等于”)9.2 mol/L。 【分析】对于硫酸溶液，浓度越大，密度越大。 98 %18.4 mol/L 的浓硫酸的密度为： 18.4 mol/L= 1000 / 98% 98 / mL L g mol     =1.84 g/cm3 对于 49%，未知浓度的硫酸(  53 g 视为偏高。实际上 应是 Na2CO3·10H2O 的质量 0.5 mol×286 g/mol =143 g。所以 A 项应偏低。B 项俯视时液面的最低点低于刻度 线，即实际加水量少于应加水量，因此可导致浓度偏高。C 项对用于稀释或溶解的烧杯，如不加水洗涤数次并 将洗涤液转入容量瓶，会使溶质损失，使所配溶液浓度偏低。D 项定容后，当振荡、静置后发现液面低于刻度 线，这是由于液体沾在瓶壁和磨口处所致，不会造成偏差，若加水使所配溶液浓度偏低。 【答案】BA、C、D 【点拨】不但要掌握正确的实验过程，还要清楚这样做的原因，才能正确解题。 5．【分析】这是根据强酸、强碱溶液的物质的量浓度求溶液 pH 的试题。 【解】(1)盐酸在水中的电离：HCl → H+ + Cl- 盐酸中：c(H+) = c(HCl) = 0.01 mol/L 15 该溶液的 pH= -lg0.01=2 (2)Ba(OH)2 在水中的电离： Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH- 溶液中：c(OH-)=c[Ba(OH)2]×2 =0. 05 mol/L×2=0.1 mol/L c(H+)= 1410 0.1  =1×10-13 (mol/L) pH= -lg1×10-13 =13 【答案】(1)该盐酸的 pH=2。(2)该 Ba(OH)2 溶液的 pH=13 6．【分析】H2S 可溶于水（在酸中也溶，但溶解量小），如按常规中的习题（一般不考虑气体在水或酸中的溶 解）将导致错误，因题中已明确给出的 H2S 在反应后溶液中的浓度，这说明有一部分 H2S 气体并未放出，而溶 解在溶液中。由于氢硫酸的电离度极小，在计算 H+的物质量浓度时，不必考虑 H2S 的电离。 【答案】(1)共生成 H2S 0.10 mol，在溶液中溶解的质的量为 0.10 mol/L×0.20 1=0. 02 mol，所以收集到 H2S 气体的物质的量=0. 10 mol－0. 02 mol=0. 08 mol，换算成体积=22.4 L/mol×0. 08 mol=1.8 L。 (2)生成 Fe2+ 0.10 mol，其浓度为 0.10 mol/0.2 L=0.5 mol/L。 (3)消耗掉 H+的物质的量为 0.20 mol。反应前 n(H+)=2.0 mol/L×0.2 L=0.4 mol，故 H+最后的浓度为 (0.4 mol－0.2 mol)÷0.21=1.0 mol/L。所以，pH=0。 7．【分析】 (1)286 g/mol×(0.1 mol/ L×1 L) =28.6 g。 (2)物码放反．实际称量质量为 28.6 g－2×M（游码）= (28. 6－2×0.3)g= 28.0 g。 (3)所需仪器根据步骤确定：称量（天平、镊子和药匙）、溶解（烧杯、玻璃棒）、定容（容量瓶、胶头滴管）。 (4)误差分析，根据 c = n / V =m /(M·V) ，分析 n、m、V 的变化可得结论。 【答案】(1)28.6 (2)28.0 (3)托盘天平（带砝码）、镊子、药匙、小烧杯、玻璃棒、1000 mL 容量瓶、胶头滴管 (4)①偏低 ②偏高 ③偏低 ④不变 ⑤偏低 ⑥偏高 ⑦偏低 ⑧偏低 8．【分析】根据溶液呈电中性可知，溶液中阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数（电荷守恒）。 由此列式如下： c(H+)×1 + c(NH4+)×1 = c(NO3-) ×1 + c(SO42-)×2 + c(SO32-)×2 c(H+) = 3.5×10-5 mol/L×1+3×10-5 mol/L×2 + 2.5×10-5mol/L×2－2×10-5 mol/L×1=1.25×10-4mol/L 【答案】1. 25×10-4 mol/L 【点拨】溶液中电荷守恒式为：阳离子的浓度乘以一个阳离子所带的电荷个数等于阴离子的浓度乘以一个 阴离子所带的电荷个数。 9．【分析】本题考查关于物质的量浓度的计算，配制等内容。 【答案】①计算：m(Na2SO4) =24.1 g m(KCl) =37.3 g m(NaCl) =9.4 g。 ②称量：用托盘天平准确称取 24.1 g Na2 S04 ,37.3 g KCl，9.4 g NaCl。 16 ③溶解：将②称取的三物质溶于适量的蒸馏水，搅拌，静置至室温。 ④转液：将③所得溶液沿玻棒转移至 1L 容量瓶中。 ⑤洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯及玻璃棒 2～3 次，并把洗涤液都注入容量瓶中，然后缓缓地把蒸馏水直接注 入容量瓶直到液面接近刻度 2～3 cm 处，并振荡，摇匀。 ⑥定容：用胶头滴管加水到瓶颈刻度处，使溶液的凹液面的最低点正好与刻度线相平。 ⑦摇匀：塞上瓶塞，摇匀即可。 ⑧装瓶贴签：将⑦所得的溶液注入试剂瓶，并贴上标签。 10．【分析】根据题干，该溶液可能是酸溶液也可能是碱溶液。 【答案】A 11．【错解】D 【错解分析】选 D 的原因在于认为硫酸在稀释前后密度不发生变化，加入和原硫酸体积相等的水即可使 其体积增大为原来的 2 倍。事实上，因为硫酸溶液的密度和其浓度成正比，故硫酸越稀，密度越小，但硫酸溶 液的密度总大于 1 g·cm-3（水的密度），所以加入水的体积应大于原浓硫酸的体积 100/  mL。设稀释后的硫 酸浓度为 ' ，由 c1V1 = c2V2（稀释定律）知 18 mol·L-1·V1=9 mol·L-1·V2，则 V2 = 2V1，即（设加入水的 质量为 m g，因为它的密度为 1 g·cm-3，则其体积也为 m mL） 100 100 ' m     ×2，整理得 m= 200 '  一 100，因 ' <  ，所以 ml)，稀溶液（或水）的质量分数为 2 ，稀溶液的浓度为 a%，等体积混合后有： 17 1 2 1 1 % % 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 % % 2( ) ( 1)( )1 %2 2( ) xa xaV V xa xa x xxw aV V                             混 = 1 2 1 2 1 2 ( ) ( )1 %2 2( ) xx a             = 1 2 1 2 ( 1)( )1 %2 2( ) xx a          因为 x>1，所以(x-1)为正值，当 1 > 2 时，w混 > 1 %2 x a     ；当 1 > 2 时，w混 1 %2 x a     。 14．【错解】C 【错解分析】因粗心而忽略单位的换算误选 C。此外，思维僵化，按部就班求解费时，若据质量除以密度 等于体积，得出的单位是“cm3”，需换算成“L”，必须除以 1000，也可迅速确定 D 正确。 【正解】D 课后作业答案 1．B 分析：A 选项：0.5 L 溶液含 0.5 mol Na+则 n( NaCl) = 0.5 mol c(NaCl)= n / V = 1 mol/L。 B 选项：该溶液含 n( NaCl) = 0.5 mol，m(NaCl)= nM = 29. 25 g。 C 选项：100 mL 中含 n(NaCl) = cV =0.1L×1 mol/L = 0.1 mol，即 5.85 g。 D 选项：n = cV = 1 mol/L×0.1 L = 0.1 mol. 2．C 3．D 分析：应将 NaOH 放在小烧杯中称量，①错；定容过程中当如蒸馏水至距刻度线 2～3 cm 时，应改用胶 头滴管， ④错。 4．A 5．B 6．(1)1 (2)13 (3)13 7．(1)0. 001 mol/L (2)0. 01 mol/L 8．(1)托盘天平 烧杯 量筒 玻璃棒 100 mL 容量瓶 胶头滴管 (2)28.6 (3)容量 温度 刻度线 (4)①不应直接倒入容量瓶中，而应用玻璃棒引流 ②洗涤液注入容量瓶之后、向容量瓶中加蒸馏水之前， 应将溶液振荡摇匀 ③定容后应将容量瓶倒转摇匀 分析：(1)用固体物质配制 100 mL 一定物质的量浓度的溶液所用仪器除药匙外，还需要托盘天平、烧杯、 量筒、玻璃棒、胶头滴管和 100 ml．容量瓶。 (2)m = n×M = c×V×M = 1.00 mol/L×0.100L×286 g/mol =28.6 g。 9．0.3 mol/L 1.09% 分析：c(HCl)= 0.2 / 0.2 0.5 / 0.1 0.3 mol L L mol L L L    =0.3 mol/L 18 w(HCl)= 0.3 0.3 / 36.5 / 300 1.004 / L mol L g mol mL g mL    ×100% =1. 09% 10．19. 06 mol/L 10.5 mL 分析：(1)50% NaOH 溶液的物质的量浓度为： c(NaOH) = 1000 / ( ) ( ) mL L NaOH M NaOH    = 1000 / 1.525 / 50% 40 / mL L g mL g mol   =19. 06 mol/L (2)c1V1 = c2V2 V1= 1 / 200 19.06 / mol L mL mL L  =10.5mL 11． 3 1792 W a mol/L 分析：c(SO42-) = 3 1 56 2 4 4 W a   = 3 1792 W a 12．(1)盐酸的浓度为 0.045 mol/L。 (2)盐酸的浓度为 0.045 mol/L。 分析：(1)设烧瓶容积为 VL，则原烧瓶内的气体为 V L (0℃、1×105 Pa)，最后生成溶液的体积也为 VL。 c(HCl)= ( )n HCl VL = 22.4 /VL L mol VL  =1/224 mol/L =0.045 mol/L (2)设烧瓶容积为 VL，最后得溶液为 2/3L，则原烧瓶内氯化氢气体为 2/3L(0℃、1×105 Pa) c(HCl)= 2 22.4 /3 2 3 V L mol V  = 1/22.4 mol/L = 0.045 mol/L 13．pH=11 19