物质的量在化学实验中的应用

【课程学习目标】

1、通过阅读了解物质的量浓度的含义。

2、通过交流、讨论，尝试理解物质的量浓度与溶液中溶质质量分数的换算。

3、掌握一定物质的量浓度溶液的配制。

4、学会配制一定物质的量浓度溶液的误差分析。

〖知识体系图解〗

一、物质的量浓度

1、物质的量浓度指的是______，符号为______，计算公式为______，常用单位是______。

2、如果1 L溶液中含有1 mol 溶质，这种溶液中溶质的物质的量浓度就是______。

3、物质的量浓度（c_B）和溶液中溶质质量分数（w）的换算：

已知某溶液溶质B的摩尔质量为M g·mol^－1，的密度为ρg·mL^－1，其溶液中溶质质量分数为ω，那么其物质的量浓度（c_B）为：______________________。

二、物质的量浓度的配制

1、容量瓶是一种容积精确的玻璃仪器，上面标有温度、容量和刻度线，常用的规格有______、______、______、______等几种。

2、配制一定物质的量浓度的溶液可以使用固体溶质，也可以使用浓溶液来配制所需的稀溶液，二者配制步骤基本相似，但所用仪器有一定差别：

① 用固体配制用到的仪器有：____________、______、______、______、______、______、______。

② 用液体配制用到的仪器有： ______、______、______、_____、______。

3、认真观察、仔细分析和讨论、体验过程，思考实验步骤：

答：_______________________________________________________________。

三、配制物质的量浓度溶液的误差分析

1、配制一定物质的量浓度的溶液时，由于操作不当回产生误差，一般可依据c_B ＝ 进行分析。首先考虑操作影响了_____还是_____，然后判断_____或_____是偏高还是偏低，进而判断所配溶液的浓度c_B是偏高还是偏低。

2、浓溶液稀释前后，溶质的质量______、___________不变，溶液的_______、______、______发生变化。

3、俯视或仰视容量瓶的刻度线对溶液浓度有何影响？

    〖课堂预习导学〗

学习物质的量在化学实验中的应用的一般思路：

物质的量浓度是单位体积的溶液里含有溶质的物质的量，配制时要注意温度的影响，液体的体积不能加和，必须通过密度这个桥梁把体积和溶质的物质的量联系起来

〖课堂预习交流〗

1、将2 g NaOH固体溶于水配成250 mL溶液，取出其中50 mL，该50 mL NaOH溶液的物质的量浓度为（   ）

A. 0.04 mol·L^－1     B. 0.2 mol·L^－1     C. 1 mol·L^－1     D. 2 mol·L^－1

2、实验室配制100 mL 1 mol·L^－1 NaOH溶液，试回答下列问题：

（1）下列仪器中，不会用到的是________。

A.锥形瓶  B.200mL容量瓶  C.量筒   D.胶头滴管   E.100mL 容量瓶  F.天平

（2）在实际配制过程中，除上述仪器外，尚缺少的仪器室_______。

（3）容量瓶上除标有刻度线外还应标有_______，在使用前必须检查容量瓶是否完好以及_________（填容量瓶的受检部位）处是否漏水。

（4）人们常将配制过程简述为以下各步骤：

A.冷却  B.称量  C.洗涤  D.定容  E.溶解  F.摇匀  G.移液  H.计算

（5）配制时由于操作不慎，使液面略超过了容量瓶的刻度标线，这是应采取的措施是

A. 到出标线以上的液体          B. 立即吸出标线以上的溶液

C. 影响不大，不用处理          D. 重新配制

3、在配制一定物质的量浓度溶液的过程中，下列操作能否对实验结果造成误差？请加以解释。

（1）在溶解过程中用玻璃棒搅拌时过于剧烈，不慎溅出几滴溶液。

（2）定容后的溶液从容量瓶倒入试剂瓶中时，不慎溅出几滴溶液。

〖重点难点探究〗

【例1】20℃时饱和的KCl溶液的密度是1.174 g·cm^－3，物质的量浓度为4.0 mol·L^－1，下列说法不正确的是（    ）

A．25℃时，饱和KCl溶液的物质的量浓度大于4.0 mol·L^－1

B．此溶液中KCl的质量分数为×100％

C．20℃时，密度小于1.174 g·cm^－3的KCl溶液不是饱和溶液

D．将此溶液蒸发部分水分，再恢复到20℃时，溶液的密度一定大于1.174 g·cm^－3

【解析】20℃时饱和的KCl溶液的密度是1.174 g·cm^－3，物质的量浓度为4.0mol·L^－1，则25℃时，饱和KCl溶液的物质的量浓度大于4.0 mol·L^－1，密度大于1.174 g·cm^－3，所以选项A正确；对于KCl来说，某温度下其饱和溶液的密度为最大值，所以选项C正确；20℃时KCl饱和溶液中KCl的质量分数为×100％，B选项正确；20℃时饱和的KCl溶液蒸发掉部分水分再恢复到20℃，此时仍为KCl的饱和溶液，溶液的密度、质量分数、溶解度、物质的量浓度均不变，所以选项D错误，符合题意。

【答案】D

【点评】可从KCl的溶解度曲线分析，温度越高KCl的溶解度越大，溶液中的物质的量浓度越大，溶液中溶质的质量分数越大，所以高清溶解度随温度的变化关系是解好本题的关键。

【例2】如何配制0.2 mol·L^－1的Na₂CO₃溶液100 mL。

【解析】

（1）计算：按要求计算出溶质的质量；若溶质是液体时要计算出液体的体积。

n(Na₂CO₃) ＝ 0.2 mol/L×0.1L ＝ 0.02 mol

则m(Na₂CO₃) ＝ 0.02 mol×106 g/mol ＝ 2.12克

（2）称量（若是稀释则用量筒量取）：注意用天平称取固体溶质时只能准确到0.1 g，若是液体，注意量筒的正确使用，即量筒放平，眼睛平视。

（3）溶解：在烧杯中用约40 mL蒸馏水，可用玻璃棒搅拌使之完全溶解（注意：溶解后要使溶液恢复到常温）。

（4）转移：用玻璃棒引流，将烧杯中液体转移到容量瓶中。

（5）洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯2～3次，并洗液（用玻璃棒引流）都转移到100 mL容量瓶中（注意溶解及洗涤所用的水的总体积，一定不能超过要配制溶液的体积）。轻轻震荡容量瓶，使溶液充分混合。

（6）定容：将蒸馏水注入容量瓶接近刻度1～2 cm时，改用胶头滴管加蒸馏水到液面最低点与刻度线相切。

（7）震荡、摇匀：盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一手的手指托住瓶底，把容量瓶反复倒转几次。

（8）装瓶：把配好的溶液倒入预备好的试剂瓶中，贴上标签。

【点评】中学实验室配制物质的量浓度的一般步骤：

（1）计算：所称取固体的质量或所量取液体的体积。

（2）称量：称量固体时要注意天平的精确程度，同样量取液体时，也要注意量筒和滴定管的精确程度。如托盘天平就不能称出5.85 g固体NaCl，量筒就不能量出5.25 mL液体的体积。因为他们的精确程度为0.1。

（3）溶解：一般在烧杯中进行，在溶解过程中有的有热效应，故还要冷却，这是因为容量瓶的容量、规格是受温度限制的，如果未冷却，会因为热胀效应而产生误差。

（4）移液：转移液体时要用玻璃棒引流，且其下端应靠在容量瓶内壁的刻度线以下部位。

（5）洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，其目的是使溶质尽可能地转移到容量瓶中，以防产生误差。

（6）定容：当向容量瓶中加水至刻度线1cm～2cm处时，再改用胶头滴管至刻度处。

（7）摇匀：这时如果液面低于刻度线，不要再加水。

（8）装瓶：容量瓶不能长时间盛放液体，应盛装在指定的试剂瓶中，并贴好标签。

配制过程用图示表示如下：

思考：在配制物质的量浓度溶液时，量筒的作用是什么？

解析：在配制一定物质的量浓度溶液时，用量筒大致量取溶解样品所需要水的体积，不需要很精确，但几次洗涤水和溶解水的体积和不能超过容量瓶的总体积。如果是稀释配制，那么在量取溶质液体体积时，一定要准确。

【例题3】配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液引起误差分析：

〖温馨提示〗

1、配制一定物质的量浓度的溶液是将一定质量或体积的溶液按所配溶液的体积在选定的容量瓶中定容，因而不需要计算水的用量。

2、 不能配制任意体积的一定物质的量浓度的溶液，这是因为在配制过程中是用容量瓶来定容的，而容量瓶的规格是有限的。所以只能配制体积与容量瓶相同的一定物质的量浓度的溶液。

3、在配制是不能直接将溶质放入容量瓶中进行溶解，而要在烧杯中进行溶解，待烧杯中溶液的温度恢复到室温时，才能将溶液转移到容量瓶中。这是因为容量瓶的容积是在20℃时标定的，而绝大多数物质溶解时都会伴随吸热或放热过程的发生，引起温度的降低或升高从而影响到溶液的体积，使所配制的溶液中溶质的物质的量浓度不准确。不能直接往容量瓶倒液应用玻璃棒引流防止，洒到外面。

4、定容后的容量瓶在反复颠倒、震荡后，会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，这时不能再向容量瓶中加入蒸馏水。这是因为容量瓶是属于 “容纳量”式的玻璃仪器（指注入量器的液体的体积等于容器刻度所示的体积）。用胶头滴管定容到溶液的凹面与容量瓶的刻度线相切时，液体的体积恰好为容量瓶的标定容积，将容量瓶反复颠倒、震荡后，出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况，主要是部分溶液在润湿容量瓶瓶颈时有所损失。标准液不能存放于容量瓶中（容量瓶是量器，不是容器）应及时装瓶。

〖课程达标检测〗

1、下列溶液中Cl^－的物质的量浓度最大的是（   ）.

A．100 mL 2.5 mol·L^－1 NaCl溶液

B．50 mL 1.5 mol·L^－1 AlCl₃溶液

C．200 mL 2 mol·L^－1 MgCI₂溶液

D．400 mL 5 mol·L^－1 KClO₃溶液

2、V mL密度为ρg·mL^－1的某溶液中，含有相对分子质量为M的溶质m g，该溶液中溶质的质量分数为w％，物质的量浓度为c mol·L^－1，那么下列关系式正确的是（   ）

A．m ＝        B．c ＝    C．w％ ＝      D．c ＝

3、用98％的浓H₂SO₄（密度为1.84 g·mL^－1）配制1 mol·L^－1稀硫酸100 mL，配制过程中可能用到下列仪器：①100 mL量筒 ②10 mL量筒 ③50 mL烧杯 ④托盘天平 ⑤100 mL容量瓶 ⑥胶头滴管 ⑦玻璃棒，按使用仪器出现的先后顺序排列正确的是（   ）

A．②⑥③⑦⑤     B．④③⑤⑦⑥   C．①③⑦⑤⑥   D．②⑤⑦⑥     

4、实验室需要0.1 mol·L^－1的NaOH溶液450 mL，根据配制情况回答下列问题：

（1）实验室中除了托盘天平、烧杯、容量瓶、钥匙外还需要的其它仪器有_________。

（2）根据计算得知，所需要的NaOH的质量为________g。

（3）下列操作使所配溶液浓度偏大的有________（填字母，下同）；偏小的有_______；无影响的有_________。

A.称量时用生锈的砝码

B.将NaOH放在纸上称量

C. NaOH在烧杯中溶解后，未冷却就立即转移到容量瓶中

D.往容量瓶转移时有少量液体溅出

E.未洗涤溶解NaOH的烧杯

F.定容时仰视刻度线

G.容量瓶未干燥就用来配制溶液

（4）下图是该学生在实验室配制该NaOH溶液的过程示意图，据此回答下列问题：

观察配制NaOH溶液的过程示意图，指出其中有错误的是________（填操作序号）。

5、现用质量分数为98％、密度为1.84 g·mL^－1的浓H₂SO₄来配制500 mL 0.20 mol·L^－1稀硫酸，可供选用的仪器有：①玻璃棒 ②烧瓶 ③烧杯 ④胶头滴管 ⑤量筒 ⑥容量瓶 ⑦托盘天平 ⑧钥匙。请回答下列问题：

（1）上述仪器中，在配制稀硫酸不需要的仪器有__________（填代号）。

（2）经计算，需要浓硫酸的体积是_______。现有①10 mL ②50 mL ⑤100 mL三种规格的量筒，你选用的量筒是______（填序号）。

（3）将浓硫酸加入到适量的蒸馏水中稀释，冷却到室温后全部转移到_______中，转移时应用玻璃棒______。转移完毕，要用少量的蒸馏水洗涤____________2～3次，并将洗涤液全部转移到容量瓶中，再加适量的蒸馏水，震荡容量瓶，使溶液混合均匀。然后缓缓地把蒸馏水直接注入容量瓶直到液面接近刻度_______处，改用_______加蒸馏水到瓶颈刻度的地方，使溶液的______________。震荡、摇匀后，装瓶、贴标签。

（4）在配制过程中，其它操作都准确，下列操作中错误的是___________，能引起误差偏高的有_______（填序号）。

①洗涤量取浓硫酸后的量筒，并将洗涤液转移到容量瓶中

②未等稀释后的浓硫酸冷却到室温就转移到容量瓶中

③将浓硫酸直接到入烧杯，再向烧杯中倒入蒸馏水来稀释浓硫酸

④定容时，加蒸馏水超过刻度线，又用胶头滴管吸出

⑤转移前，容量瓶中有含少量蒸馏水

⑥定容摇匀后，发现液面低于刻度线，又用胶头滴管加蒸馏水至刻度线

⑦定容时，俯视刻度线

导学案参考答案

〖知识体系图解〗

一、物质的量浓度

1、单位体积溶液里所含溶质B的物质的量，也称B的物质的量浓度    c_B ＝   mol/L（或mol·L^－1）

2、1 mol/L（或1 mol·L^－1）

3、c_B ＝

二、物质的量浓度的配制

1、100 mL  250 mL  500 mL  1000 mL

2、① 托盘天平   量筒   烧杯   玻璃棒   容量瓶   胶头滴管   钥匙

② 量筒   烧杯   玻璃棒   容量瓶   胶头滴管

3、计算、称量（或量取）、溶解（或稀释）、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶

三、配制物质的量浓度溶液的误差分析

1、n_B   V   n_B   V

2、质量   物质的量   体积   质量   密度

3、俯视容量瓶刻度线，实际加水量未到刻度线，使溶液的物质的量浓度增大，仰视容量瓶刻度线，实际加水量超过刻度线，使溶液的物质的量浓度减小。

〖课堂预习交流〗

1、解析：n(NaOH) ＝ ＝ ＝ 0.05 mol

      c(NaOH) ＝ ＝ ＝ 0.2 mol·L^－1

由于溶液是均一稳定的，取出其中50 mL，物质的量浓度仍为0.2 mol·L^－1。

答案：B

2、解析：（1）实验室配制100 mL 1 mol·L^－1 NaOH溶液，用到的仪器是天平、烧杯、量筒、玻璃棒、100 mL 容量瓶、胶头滴管。（2）缺少的仪器为烧杯、玻璃棒。（3）容量瓶上除标有刻度外，还有温度、容量，使用前要检查容量瓶是否完好以及瓶塞处是否漏水。（4）配制步骤为：计算、称量、溶解、冷却（因为NaOH固体溶于水时放热）、移液、洗涤、定容、摇匀。（5）液面超过刻度线，说明溶液浓度已低于要求，只能重新配制。

答案：（1）A、B（2）烧杯、玻璃棒（3）温度、容量  瓶塞（4）HBEAGCDF（5）D

3、答案：（1）因溅出几滴溶液会使溶液中的溶质物质的量减少，而溶液体积不变，所以浓度偏低（2）往试剂瓶中倾倒时，不慎溅出几滴溶液，影响的仅是所配溶液的体积，对所配溶液的物质的量浓度无任何影响。

〖课程达标检测〗

1、解析：物质的量浓度与体积无关，主要与溶质的组成有关。特别注意D选项中KClO₃电、电离出的是K⁺、ClO₃^－，没有Cl^－。

答案：B

2、解析：A项：m ＝ c (B)·V·M＝ ()·V·M＝10ρ·V·w，A选项错误。

B项：c ＝ ＝ ，B选项错误。

C项：w％ ＝ ×100％ ＝ ％，C选项错误。

D项：c ＝ ＝ ＝ ，D选项正确。

答案：D

3、解析：质量分数为98％，密度为1.84 g·mL^－1的浓H₂SO₄的物质的量浓度为：

c₁ ＝  ＝ 18.4 mol·L^－1，故配制100 mL 1 mol·L^－1稀硫酸时，所需浓硫酸的体积V₁ ＝ ＝ ＝ 0.0054 L ＝ 5.4 mL。为减小测量误差应选用②10 mL量筒，排除B、C两项；在稀释浓硫酸时应在③50 mL的烧杯中进行，故D项也被排除。（或浓硫酸的稀释过程为：①计算出所需浓硫酸的体积，本题所需浓硫酸的体积为5.4 mL；②选取合适的量具量取浓溶液，本题应选用10 mL的量筒，并且最终要用胶头滴管滴加浓硫酸，使凹液面至刻度线；③稀释浓溶液本题应将水放入烧杯中，沿玻璃棒缓缓将浓硫酸注入水中；④将冷却到室温的稀溶液转移到相应的容量瓶中；⑤定容）。

答案：A

4、解析：（1）题中所需仪器，一般容易忘记胶头滴管，和玻璃棒。要求我们记忆时要学会“有序记忆”——即按照实验的先后顺序、步骤，思考每一步所需要的仪器，然后进行记忆，这样就不会遗漏。（2）应按照500 mL进行计算，因为实验室没有450 mL的容量瓶；（3）错误的操作如何导致浓度的变化，要根据你故意进行分析；（4）量筒不能用来溶解固体，玻璃棒应在刻度线的下方，读数时要平视。

答案：（1）玻璃棒、胶头滴管  （2）2.0   （3） AC； BDEF； G   （4）①③⑤

点拨：本题将实验配制物质的量浓度溶液的方法与误差分析放在一起，考察学我们对实验的掌握情况。对于真正做过这个实验和没有做过而仅凭背实验的学生来说，效果肯定会大相径庭，这正是该题的优点所在。

5、答案：（1）②⑦⑧   （2）5.4 mL  ① （3）500 mL 容量瓶；引流；烧杯和玻璃棒；1～2 cm；胶头滴管；凹液面的最低处正好和刻度线相水平   （4）①②③④⑥⑦；