第4课时 配制一定物质的量浓度的溶液
[核心素养发展目标] 1.了解容量瓶的特点、用途及使用的注意事项。2.掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法及操作,建立实验误差分析思维模型,并能应用模型解决实际问题。
一、配制一定物质的量浓度的溶液
1.主要仪器
托盘天平(分析天平)、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管、量筒。
2.容量瓶
(1)容量瓶的结构与规格
(2)容量瓶使用的注意事项
①容量瓶瓶塞须用结实的细绳系在瓶颈上,以防止损坏或丢失。
②在使用前,首先要检查容量瓶是否完好,瓶口处是否漏水。检验程序:加水→塞瓶塞→倒立→查漏→正立,瓶塞旋转180°→倒立→查漏。
③容量瓶使用完毕,应洗净、晾干。(对于玻璃磨口瓶塞,应在瓶塞与瓶口处垫一张纸条,以免瓶塞与瓶口粘连。)
3.配制过程
以配制100 mL 1.00 mol·L-1 的氯化钠溶液为例
(1)容量瓶在使用前一定要先检验是否漏水( )
(2)用托盘天平可称取5.85 g NaCl( )
(3)将溶液注入容量瓶时要用玻璃棒引流( )
(4)最后溶液定容时要改用胶头滴管滴加蒸馏水( )
(5)在使用容量瓶配制NaOH或稀H2SO4溶液时,必须要等溶液恢复至室温再转移到容量瓶中
( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√
1.能否将固体或液体直接在容量瓶中溶解或稀释,并解释原因。
提示 不能,因为物质溶解或稀释时会有热量的变化,造成溶液体积有误差,配制的浓度不准确。应先在烧杯中溶解或稀释并恢复至室温后再转移至容量瓶中。
2.某化学课外活动小组从实验室取出硫酸试剂,试剂瓶上标签的部分内容如图所示。该小组欲使用450 mL 0.2 mol·L-1的稀硫酸。配制该浓度的硫酸溶液时:
硫酸: 化学纯 CP 500mL 品名:硫酸 化学式:H2SO4 相对分子质量:98 密度:1.84 g·mL-1 质量分数:98%
(1)实验过程中,不必使用的是 (填字母)。
A.托盘天平 B.量筒
C.容量瓶 D.250 mL烧杯
E.胶头滴管 F.500 mL试剂瓶
(2)除上述仪器可使用外,还缺少的仪器是 。
(3)量取浓硫酸的体积为 mL,应选用的量筒和容量瓶规格分别为 、 。
(4)如图是该小组转移溶液的示意图,图中的错误是 。
答案 (1)A (2)玻璃棒 (3)5.4 10 mL 500 mL (4)①未用玻璃棒引流;②未采用500 mL容量瓶
(1)容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的专用仪器,选择容量瓶应遵循“大而近”的原则,即所配溶液的体积等于或略小于容量瓶的容积。
(2)使用容量瓶注意“五不”:不能溶解固体;不能稀释浓溶液;不能加热;不能作反应容器;不能长期贮存溶液。
(3)一定物质的量浓度溶液配制的步骤和所用仪器
二、配制一定物质的量浓度溶液的误差分析
1.误差的分析方法
在分析配制一定物质的量浓度溶液的误差时,要根据cB== 来分析,其中MB(溶质的摩尔质量)为定值。
(1)V不变,凡是使mB或nB增大(或减小)的操作均使cB偏大(或偏小)。
(2)nB或mB不变,凡是使V增大(或减小)的操作均使cB偏小(或偏大)。
2.配制100 mL 1.00 mol·L-1的氯化钠溶液常出现的误差
能引起误差的操作 因变量 c
n V
称量 ①砝码生锈(没有脱落) 偏大 不变 偏大
②少量氯化钠粘在称量纸上 偏小 不变 偏小
③使用游码,且药品砝码位置颠倒 偏小 不变 偏小
移液 ④有少量液体溅出 偏小 不变 偏小
⑤容量瓶内有少量水 不变 不变 不变
⑥未洗涤或洗涤液未注入容量瓶 偏小 不变 偏小
定容 ⑦仰视刻度线 不变 偏大 偏小
⑧超过刻度线,吸出一部分水 偏小 不变 偏小
⑨摇匀后液面下降,补充水 不变 偏大 偏小
装瓶 ⑩试剂瓶刚用蒸馏水洗过 不变 偏大 偏小
特别提醒 溶液配制过程中出现误差一般需要重新配制。
(1)若容量瓶中有少量水,应烘干后使用( )
(2)配制NaOH溶液时,溶解后未冷却至室温就转移至容量瓶进行配制,会使配制的浓度偏大
( )
(3)若定容时不小心加水超过了刻度线,应对容量瓶加热使水挥发( )
(4)定容时,俯视刻度线,溶液体积偏小,所配溶液浓度偏大( )
(5)称量NaOH固体时,称量时间过长,所配溶液浓度偏小( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
1.若用浓硫酸配制稀硫酸,量取浓硫酸时用到量筒,量筒无0刻度线,精确度一般为0.1 mL。下列操作会对所配稀硫酸浓度有何影响(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(1)量取浓硫酸时俯视刻度线:偏小。
(2)量取浓硫酸时仰视刻度线:偏大。
(3)清洗量筒,将残留在量筒中的硫酸也倒入溶解用的烧杯中:偏大。
2.①配制稀盐酸,用量筒量取浓盐酸时俯视刻度线
②转移溶液时不慎将少量液体洒到容量瓶外面
③定容时俯视刻度线
④未冷却到室温就将溶液转移到容量瓶并定容
⑤定容后塞上瓶塞反复摇匀,静置后,发现液面低于刻度线,再加水至刻度线
⑥容量瓶内有少量水
⑦称量4.0 g NaOH配制0.1 mol·L-1 NaOH溶液1 000 mL时,砝码错放在左盘
⑧称量Na2CO3固体时,砝码上有杂质
上述操作中,使所配制的溶液浓度偏高的是 (填序号,下同),无影响的是 ,偏低的是 。
答案 ③④⑧ ⑥⑦ ①②⑤
俯视、仰视导致的误差分析
(1)用容量瓶定容:(影响溶液的体积)
①图Ⅰ:定容时俯视刻度线,溶液体积偏小,所配制溶液的浓度偏高。
②图Ⅱ:定容时仰视刻度线,溶液体积偏大,所配制溶液的浓度偏低。
(2)用量筒量取一定体积的溶液:(影响溶质的物质的量)
①图Ⅲ:若俯视刻度线,则实际量取的液体体积偏小,所配溶液浓度偏低。
②图Ⅳ:若仰视刻度线,则实际量取的液体体积偏大,所配溶液浓度偏高。
1.用氢氧化钠固体配制1.0 mol·L-1的NaOH溶液 220 mL,下列说法正确的是( )
A.需先称取氢氧化钠固体8.8 g
B.氢氧化钠在烧杯中溶解后,要立即转移至容量瓶
C.溶液转移到容量瓶后,烧杯及玻璃棒用蒸馏水洗涤2~3次,并将洗涤液转移至容量瓶
D.定容后将溶液振荡摇匀,静置时发现液面低于刻度线,于是又加水至刻度线
答案 C
解析 根据“大而近”的原则,应选用250 mL容量瓶进行配制,需要称取10.0 g氢氧化钠固体;氢氧化钠溶解时放热,要冷却至室温后再转移至容量瓶。
2.下列配制的溶液浓度偏高的是( )
A.配制稀盐酸用量筒量取浓盐酸时俯视刻度线
B.配制盐酸定容时,仰视容量瓶刻度线
C.配制烧碱溶液时,没有洗涤溶解烧碱的烧杯和玻璃棒
D.配制烧碱溶液时,烧碱溶解后未经冷却即注入容量瓶并加水至刻度线
答案 D
解析 A项,俯视刻度线,将会使量得的盐酸体积小于计算值,导致浓度偏低;B项,定容时仰视容量瓶刻度线,导致加水量增多,溶液浓度偏低;C项,未洗涤烧杯、玻璃棒,导致溶质减少,溶液浓度偏低;D项,溶液在容量瓶中冷却后液面低于刻度线,溶液体积减小,浓度偏高。
3.某同学用Na2CO3配制0.10 mol·L-1 Na2CO3溶液的过程如图所示。你认为该同学操作错误的有( )
A.①⑤⑥ B.②④⑦
C.①⑥⑦ D.⑤⑥⑦
答案 C
解析 称量Na2CO3固体时,应将被称量物体放在托盘天平的左盘,砝码放在右盘,①错误;定容时,视线应与凹液面的最低处相切,⑥错误;摇匀时,应将容量瓶反复上下颠倒而不是上下来回摇动,⑦错误。
4.配制480 mL 0.5 mol·L-1的NaOH溶液,试回答下列问题:
(1)选择仪器:完成本实验所必需的仪器有托盘天平(精确到0.1 g)、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、 、 。
(2)计算、称量:需称量NaOH固体的质量为 。
(3)溶解、冷却:该步实验中需要使用玻璃棒,作用是 。
(4)转移、洗涤:洗涤烧杯2~3次是为了 。
(5)不规范的实验操作会导致实验结果出现误差,下列使所配制溶液的物质的量浓度偏高的是 (填序号,下同),偏低的是 。
①在溶解过程中有少量液体溅出烧杯外
②定容时俯视刻度线
③将称量好的NaOH固体放入小烧杯中溶解,未经冷却立即转移到容量瓶中并定容
④定容后,将容量瓶振荡摇匀后,静置发现液面低于刻度线,于是又加入少量水至刻度线
答案 (1)胶头滴管 500 mL容量瓶 (2)10.0 g (3)搅拌、加速溶解 (4)保证溶质全部转移至容量瓶中 (5)②③ ①④
解析 (2)计算、称量:由于没有480 mL容量瓶,要使用500 mL容量瓶,因此需称量NaOH固体的质量m=0.5 L×0.5 mol·L-1×40 g·mol-1=10.0 g。(3)溶解、冷却:该步实验中需要使用玻璃棒,作用是搅拌、加速NaOH固体的溶解。(4)转移、洗涤:洗涤烧杯2~3次是为了保证溶质全部转移至容量瓶中,使配制的溶液浓度更准确。(5)①溶质的质量减少,溶质的物质的量也减少,因此溶液的浓度偏低;②溶液的体积偏小,使溶液的浓度偏高;③溶液的温度高于容量瓶的使用温度,当恢复至室温时,溶液的体积偏小,使溶液的浓度偏高;④溶液的体积偏大,使溶液的浓度偏低。
题组一 配制一定物质的量浓度的溶液
1.关于容量瓶的几种叙述:①是配制一定物质的量浓度的溶液的仪器;②不宜贮存溶液;
③不能用来加热;④使用之前要检查是否漏水;⑤需要240 mL一定物质的量浓度的氯化钠溶液,用250 mL的容量瓶配制;⑥用蒸馏水洗净后,再用待配溶液润洗。这些叙述正确的是( )
A.①②③④⑤ B.②③⑤⑥
C.①②④⑥ D.②③④⑥
答案 A
解析 容量瓶是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,使用前要先检查容量瓶是否漏水,容量瓶不能加热,不能用容量瓶长期贮存配制好的溶液。容量瓶规格:50 mL、100 mL、
250 mL、500 mL、1 000 mL等。容量瓶不用待配溶液润洗。
2.下列实验操作正确的是( )
A.用托盘天平称量11.50 g NaCl固体
B.用100 mL量筒量取5.5 mL稀盐酸
C.使用容量瓶配制溶液,移液时应洗涤烧杯2~3次
D.溶解后的氢氧化钠趁热转移到容量瓶中
答案 C
解析 托盘天平只能精确到0.1 g,无法称量11.50 g NaCl固体;选用量筒时,应该满足量筒的规格与量取的液体体积最接近原则,如量取5.5 mL溶液,应该选用10 mL的量筒;氢氧化钠固体溶解时会放出热量,如果不冷却溶液直接转移,定容后,溶液有热胀冷缩的性质,会导致溶液的体积偏小,物质的量浓度偏大;使用容量瓶配制溶液,为了减小误差,移液时应洗涤烧杯2~3次,并将洗涤液转移到容量瓶中,故C正确。
3.用36.5%的浓盐酸(ρ=1.2 g·cm-3)配制1 mol·L-1的稀盐酸100 mL,配制过程需要用到哪些仪器,且先后顺序正确的是( )
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
A.①⑥③⑤⑥⑦ B.②⑥③⑦⑤⑥
C.③⑤⑦⑥① D.④③⑦⑤⑥
答案 B
解析 设需要浓盐酸的体积为V mL,则V mL×1.2 g·mL-1×36.5%=1 mol·L-1×0.1 L×
36.5 g·mol-1,解得V≈8.3,所以量取时用10 mL量筒,配制顺序:计算→量取→稀释→冷却→移液→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴标签,一般用量筒量取,在烧杯中稀释,冷却后转移到100 mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,转移完毕,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1~2 cm时,改用胶头滴管滴加,使溶液凹液面的最低处与刻度线相平,塞好瓶塞,反复上下颠倒摇匀。所以需要的仪器及先后顺序为10 mL量筒、50 mL烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管。
4.实验室配制0.100 0 mol·L-1的H2SO4溶液,下列图示操作不需要的是( )
答案 A
解析 实验室配制0.100 0 mol·L-1的H2SO4溶液时要使用浓硫酸,浓硫酸是液态物质,应用量筒量取浓硫酸,不需要用托盘天平称量其质量,A符合题意;将稀释后的硫酸冷却至室温后用玻璃棒转移到容量瓶中,且玻璃棒下端在容量瓶刻度线以下,B不符合题意;在烧杯中稀释浓硫酸,要用玻璃棒不断搅拌,C不符合题意;量取浓硫酸时需用到量筒和胶头滴管,D不符合题意。
5.(2021·徐州高一检测)某实验需1 mol·L-1 NaOH 溶液90 mL,配制该NaOH溶液的几个关键实验步骤和操作示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.用托盘天平和滤纸称取3.6 g氢氧化钠固体
B.NaOH在烧杯中完全溶解,立即转移到容量瓶中
C.操作①时,若俯视容量瓶的刻度线,使配得的NaOH溶液浓度偏低
D.上述操作的先后顺序是③②④⑥①⑤
答案 D
解析 需要1 mol·L-1 NaOH溶液90 mL,应选择100 mL容量瓶,需要氢氧化钠的质量:
0.1 L×1 mol·L-1×40 g·mol-1=4.0 g,同时注意在烧杯中称量,A项错误;NaOH在烧杯中溶解冷却后转移到容量瓶中,B项错误;俯视容量瓶的刻度线导致溶液体积偏小,依据c=可知,会使溶液浓度偏高,C项错误;配制一定物质的量浓度的溶液的步骤为计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等,即操作顺序为③②④⑥①⑤,D项正确。
题组二 溶液配制的误差分析
6.实验室需要配制0.1 mol·L-1NaOH溶液450 mL时,使所配制的溶液浓度偏低的操作是( )
①将NaOH固体放在称量纸上称量,再转移到烧杯中溶解
②烧杯中NaOH溶液移入容量瓶后没有洗涤烧杯
③实验用的容量瓶洗净后未干燥,里面含有少量水
④用天平准确称量1.8 g NaOH固体
⑤NaOH固体已潮解
A.①②③⑤ B.②③④
C.①③④ D.①②④⑤
答案 D
解析 ①将NaOH固体放在称量纸上称量,再转移到烧杯中溶解,导致氢氧化钠潮解甚至变质,配制的溶液中氢氧化钠的物质的量偏小,根据c=可知,配制的溶液浓度偏低;②烧杯中NaOH溶液移入容量瓶后没有洗涤烧杯,导致配制的溶液中溶质的物质的量减小,配制的溶液浓度偏低;③实验用的容量瓶洗净后未干燥,里面含有少量水,由于定容时需要加入蒸馏水,对配制的结果没有影响;④应用500 mL容量瓶,计算、用天平准确称量2.0 g NaOH固体,溶质的物质的量减小,配制的溶液浓度偏低;⑤氢氧化钠吸水潮解,溶质的物质的量减小,可使配制的溶液浓度偏低。
7.配制一定物质的量浓度的氢氧化钾溶液时,导致浓度偏低的原因可能是( )
A.用敞口容器称量氢氧化钾且时间过长
B.配制前先向容量瓶中加入少量蒸馏水
C.容量瓶盛过氢氧化钾溶液,使用前未洗涤
D.溶解后快速转移到容量瓶,然后加足量蒸馏水,定容
答案 A
解析 选项A中称量时间过长会有部分氢氧化钾变质,结果偏低;选项B中容量瓶中先加入蒸馏水对配制溶液的浓度无影响;选项C中溶质的物质的量偏大,溶液浓度偏高;选项D中恢复室温后溶液液面低于刻度线,溶液浓度偏高。
8.配制500 mL 0.1 mol·L-1的NaCl溶液,下列说法或操作正确的是( )
A.准确称量2.9 g NaCl固体溶于500 mL蒸馏水
B.用托盘天平准确称量干燥的NaCl固体2.925 g
C.在500 mL容量瓶中溶解氯化钠固体,然后加蒸馏水至刻度线
D.准确称量2.9 g混有KCl的NaCl固体,其他操作均正确,配好后的溶液中c(Cl-)偏低
答案 D
解析 500 mL蒸馏水配制得到溶液的体积不是500 mL,A错误;托盘天平精确度是0.1 g,则用托盘天平不能准确称量干燥的NaCl固体2.925 g,B错误;溶解NaCl固体应该在烧杯中进行,不能使用容量瓶溶解,C错误;由于M(KCl)>M(NaCl),等物质的量的两种物质都含有等物质的量的Cl-,等质量的两种物质中含有Cl-的物质的量:KCl9.某学生欲配制0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液100 mL,下列操作会造成实际浓度偏高的是( )
A.空盘时天平指针指向左边
B.把烧碱放在滤纸上称量
C.定容时俯视刻度线
D.使用部分变质的烧碱
答案 C
解析 选项A、B中的操作都会导致所称量的氢氧化钠偏少,使配制的溶液浓度偏低;选项C中的操作会导致溶液体积减小,使配制的溶液浓度偏高;选项D中氢氧化钠的质量减小,使配制的溶液浓度偏低。
10.(2021·成都高一月考)实验室要配制1.84 mol·L-1的稀硫酸500 mL,回答下列问题:
(1)需要质量分数为98%,密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸 mL。
(2)配制时,必须使用的仪器有 (填序号),
①烧杯 ②50 mL量筒 ③100 mL量筒 ④1 000 mL容量瓶 ⑤500 mL容量瓶 ⑥托盘天平(带砝码) ⑦玻璃棒
还缺少的仪器是 。
(3)配制时的操作的顺序是 (填字母,下同)。
A.冷却 B.量取 C.洗涤两次 D.定容 E.稀释 F.摇匀 G.转移
(4)下列操作中,容量瓶所不具备的功能有 。
A.配制一定体积准确浓度的标准溶液
B.长期贮存溶液
C.用来加热溶解固体溶质
D.作为反应容器
(5)配制过程中出现以下情况,对所配溶液浓度有何影响(填“偏高”“偏低”或“不影响”)。
①用量筒量取浓硫酸时,仰视读数: 。
②转移后,没有洗涤烧杯和玻璃棒: 。
③定容时,俯视读数: 。
④定容时,添加蒸馏水超过刻度线后,吸出多余的溶液: 。
答案 (1)50 (2)①②⑤⑦ 胶头滴管 (3)BEAGCGDF (4)BCD (5)偏高 偏低 偏高 偏低
解析 (1)质量分数为98%,密度为1.84 g·cm-3的浓硫酸的物质的量浓度是 mol·L-1=18.4 mol·L-1,根据稀释定律得V(浓硫酸)==0.05 L=50 mL。
(2)配制500 mL的溶液,需要的仪器及用途:50 mL量筒量取浓硫酸、烧杯用于稀释浓硫酸、500 mL的容量瓶、玻璃棒用于搅拌,定容时还缺少胶头滴管。
(3)根据溶液配制的一般步骤,先量取浓硫酸,然后在烧杯中稀释、冷却后将溶液转移入容量瓶中,洗涤烧杯、玻璃棒两次,把洗涤液转移入容量瓶中,然后定容、摇匀,所以操作顺序是BEAGCGDF。
(5)①量筒的刻度自下而上逐渐增大,所以仰视刻度量取浓硫酸使浓硫酸的体积偏大,所配溶液的浓度偏高。
②移液后未洗涤烧杯、玻璃棒使溶液中溶质减少,所配溶液的浓度偏低。
③定容时俯视容量瓶刻度,使溶液体积偏小,所配溶液的浓度偏高。
④定容时添加蒸馏水超过刻度线后,溶液体积偏大,吸出多余溶液后,溶质减少,所配溶液浓度偏低。