人教版（2019）化学必修第一册 2_3_3物质的量在化学实验中的应用导学案（Word含答案及解析）

2.3.3物质的量在化学实验中的应用
1、理解物质的量浓度的基本含义，掌握物质的量浓度的简单计算和溶液稀释时有关的计算。
2、初步学会配制一定物质的量浓度溶液的方法和技能，初步学会容量瓶的使用方法和技能。
一、物质的量浓度
1、定义：是用单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。
2、表达式：cB＝
二、一定物质的量浓度溶液的配制
(1)需用仪器：托盘天平(砝码)、药匙、容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。
(2)配制步骤：①计算；②称量(或量取)；③溶解(或稀释)；④转移；⑤洗涤；⑥摇匀；⑦定容；⑧振荡；⑨装瓶。
一、物质的量浓度的概念
1、葡萄糖酸钙口服溶液属于国家医保目录甲类，OTC目录甲类药物。说明书中的内容为“溶液中的钙全部为离子，钙100%参与吸收，吸收率高。本品每毫升含葡萄糖酸钙100毫克(相当于钙9毫克)”。葡萄糖酸钙口服溶液的组成除上述表示方法外，还有哪些物理量可以用来表示其组成，各有什么优点？
2、物质的量浓度是用单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。
表达式：cB＝
单位：mol·L－1或mol·m－3
(1)单位体积通常表示为1 L或1 m3，且该单位体积是溶液的体积，而不是溶剂的体积。
(2)其单位可由表达式推出并记忆。对于上述数学表达式，知道其中任意两个量，则可以求出第三个量，如
V＝，nB＝cB·V。
(3)从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液，其浓度不变，但所含溶质的物质的量或质量因体积的不同而不同。
特别提醒：“B”在这里表示任意的溶质，B的组成可以是分子，如HCl、H2SO4、HNO3等；可以是离子，如Na＋、Cl－、SO、NH等；还可以是由阴、阳离子组成的结构单位，如NaCl、Na2SO4等。要特别注意：①某些物质溶于水后，与水反应生成新物质，此溶液中的溶质一般是指新物质。例如Na、Na2O、Na2O2溶于水后，溶质为NaOH。②含结晶水的物质溶于水后，其溶质不是指结晶水合物。例如将25 g胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水后形成100 mL溶液，其浓度为1 mol/L，其意义是指1 L溶液中含有1 mol CuSO4而不是1 mol CuSO4·5H2O。
③NH3、Cl2等物质溶于水后溶质成分复杂，求算浓度时，仍以溶解前的NH3、Cl2为溶质。
溶质的量无论是以哪种物理量给出的，都要转换成物质的量表示，如n＝＝等。
探究：物质的量浓度与溶质的质量分数的比较
物质的量浓度 溶质的质量分数
溶质的单位 mol g
溶液的单位 L g
公式 物质的量浓度[c(B)]＝ 溶液的质量分数＝×100%
物质的量浓度 溶质的质量分数
物质的量浓度 溶质的质量分数
特点 溶液体积相同、物质的量浓度也相同的任何溶液中，所以含溶质的物质的量相同，但溶质的质量不一定相同 溶液质量相同、溶质的质量分数也相同的任何溶液中，所含溶质的质量相同，但溶质的物质的量不一定相同
物质的量浓度与溶液中溶质 的质量分数的换算关系 物质的量浓度[c(B)]＝ (上式中密度的单位为g·mL－1，摩尔质量的单位为g·mol－1)
二、一定物质的量浓度溶液的配制
物质的量浓度是生产上和科学实验上常用的一种表示溶液组成的重要方法。因此，我们要学会配制一定物质的量浓度的溶液。
(1)需用仪器：托盘天平(砝码)、药匙、容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。
容量瓶：常用的有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL和1 000 mL等几种。容量瓶上标有温度、容积、刻度线。
特别提醒：①使用前要先检查是否漏水。方法是往容量瓶中加入一定量的水，塞好瓶塞。用食指摁住瓶塞，另一只手托住瓶底，把容量瓶倒立过来(半分钟左右)，观察瓶塞周围是否有水漏出。如不漏水，将瓶正立，并将瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检查是否漏水，不漏水才能使用。
②配制溶液时加入的溶液的温度要与容量瓶上标有的温度一致。③滴加溶液到刻度线时，观察液面要平视刻度线，使凹液面(最低点)与刻度线相切。④容量瓶使用完毕，应洗净、晾干。⑤容量瓶不能作为存放液体的容器使用，也不能加热。⑥溶液配好后，倒入指定的容器中。
(2)配制步骤
①计算
特别提醒：a.若溶质是固体，计算所需固体的质量；若溶质含有结晶水，在计算时计算所含结晶水物质的质量。b.将浓溶液稀释时，要计算所需浓溶液的体积。
②称量(或量取)
③溶解(或稀释)
特别提醒：a.将称量后的溶质放入烧杯中，用量筒加入“适量水”溶解。溶解时，用玻璃棒不断搅拌，目的是加速溶解且使溶解后的溶液恢复至室温。b.溶解溶质所用溶剂体积的大小，要结合被溶解溶质多少、所配制溶液的总体积等因素来确定。为了避免加入溶剂过多或过少，要求用量筒量取这部分溶剂。c.物质在溶剂中溶解，有的要放出热量，有的要吸收热量。由于容量瓶不能经受骤冷或骤热，它的标定容积是20 ℃温度下的值，因此溶质溶解后形成的溶液必须要恢复至室温。
④转移
特别提醒：a.将恢复至室温的溶液全部转移到容量瓶中。b.容量瓶的规格(容积)要与所配制溶液的体积相符。c.烧杯内的液体向容量瓶内倾倒时，要用玻璃棒将液体引流至瓶颈内刻度线以下，不能使液体流至瓶颈内刻度线以上的任何部位(以下的类似操作也是如此)，更不能让液体流到容量瓶外面。为达此目的，要定准玻璃棒在容量瓶内的位置，棒的下端靠在瓶颈内壁的刻度线以下处，棒身立于瓶口的中央。
⑤洗涤
特别提醒：每次用蒸馏水约5 mL将溶解溶质用过的烧杯洗涤2～3次，每次的洗涤液都沿玻璃棒转入容量瓶中去。
⑥摇匀
⑦定容
特别提醒：a.操作时加水用玻璃棒引流，当加水至离刻度线1～2 cm处时改用胶头滴管加水；b.滴加蒸馏水时，要使每一滴水都落在液面上的中央，而不能滴在容量瓶瓶颈的内壁上。要平视容量瓶的刻度线，认真观察，当液面的最低点与刻度线相平时，立即停止加水。
⑧振荡
特别提醒：塞好容量瓶的瓶塞，按图所示的方法双手持容量瓶，将容量瓶反复颠倒、摇匀。
⑨装瓶
特别提醒：把容量瓶内的溶液倒入洁净、干燥的试剂瓶内，盖好瓶塞，在瓶体上贴好注明溶液名称、浓度的标签。
三、误差分析
分析依据c(B)＝＝(注：aq代表溶液)。m(B)小，c(B)偏低；m(B)大；c(B)偏高，V小，c(B)偏高，V大，c(B)偏低。
1．物质的量浓度与溶质质量分数(w)的换算公式：
c＝。
2．物质的量浓度与溶解度(S)的换算公式：
c＝。
3．不同物质的量浓度溶液的混合计算：
(1)稀释定律：c1V1＝c2V2
(2)混合后溶液体积不变：c1V1＋c2V2＝c混(V1＋V2)。
(3)混合后溶液体积改变：c1V1＋c2V2＝c混V混(V混＝)。
4．标准状况下求气体溶解于水后所得溶液的物质的量浓度的计算：
c＝
式中V为标准状况下气体体积(L)，V(H2O)为水的体积(L)，ρ为溶液密度(g/mL)。
1、下列说法中正确的是( )
A．1 L水中溶解了58.5 g NaCl，该溶液的物质的量浓度为1 mol/L
B．从1 L 2 mol/L的H2SO4溶液中取出0.5 L，该溶液的浓度为1 mol/L
C．配制500 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，需62.5 g胆矾
D．中和100 mL 1 mol/L的H2SO4溶液，需NaOH 4 g
2、分别完全沉淀等物质的量浓度的KCl、CaCl2、AlCl3溶液中的Cl－，消耗相同物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1，则上述溶液的体积比为( )
A．6∶3∶2
B．1∶1∶1
C．9∶3∶1
D．3∶2∶1
3、实验室里需用480 mL 0.1 mol/L的硫酸铜溶液，现选用500 mL容量瓶进行配制，以下操作正确的是( )
A．称取7.68 g硫酸铜，加入500 mL水
B．称取12.0 g胆矾配成500 mL溶液
C．称取8.0 g硫酸铜，加入500 mL水
D．称取12.5 g胆矾配成500 mL溶液
4、20 ℃时，饱和KCl溶液的密度为1.174 g·cm－3，物质的量浓度为4.0 mol·L－1，则下列说法中不正确的是(　　)
A．25 ℃时，饱和KCl溶液的浓度大于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－1的KCl溶液是不饱和溶液
D．将此溶液蒸发掉部分水，再恢复到20 ℃时，溶液密度一定大于1.174 g·cm－3
5、在标准状况下，1体积水溶解700体积氨气，所得溶液的密度为0.9 g·cm－3，这种氨水的物质的量浓度和质量分数分别为 (　 　)
A．18.4 mol·L－1
B．20.4 mol·L－1
C．34.7%
D．38.5%
参考答案
自主学习
一、物质的量浓度
1、物质的量。
2、cB＝
二、一定物质的量浓度溶液的配制
1、需用仪器：胶头滴管。
2、配制步骤：①计算；②称量(或量取)；③溶解(或稀释)；④转移；⑤洗涤；⑥摇匀；⑦定容；⑧振荡；⑨装瓶。
随堂检测
1、解析：A中58.5 g NaCl的物质的量为1 mol，但溶液的体积并不是1 L水的体积，所以物质的量浓度无法计算。B取出0.5 L的溶液，它的浓度并未发生变化，仍为2 mol/L,0.5 L溶液中所含的溶质是1 L溶液的一半。C中因为500 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液中，CuSO4的物质的量为0.5 L×0.5 mol/L＝0.25 mol，所以胆矾的物质的量也应为0.25 mol，即质量为0.25 mol×250 g/mol＝62.5 g。D中因为H2SO4的物质的量为0.1 L×1 mol/L＝0.1 mol，中和0.1 mol H2SO4需NaOH应为0.2 mol，即0.2 mol×40 g/mol＝8 g。
答案：C
2、解析：相同物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比等于它们的物质的量之比，即n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，n(Ag＋)＝n(Cl－)，所以KCl、CaCl2、AlCl3三种溶液中Cl－的物质的量之比为3∶2∶1，则n(KCl)∶n(CaCl2)∶n(AlCl3)＝3∶1∶＝9∶3∶1。因为三种溶液的物质的量浓度相同，所以V1∶V2∶V3＝9∶3∶1。
答案：C
3、解析：配制500 mL溶液需CuSO4：0.5 L×0.1 mol·L－1＝0.05 mol，质量为8 g，换算成胆矾的质量为12.5 g。但C不符合一定物质的量浓度溶液的配制要求，即不是加入500 mL水，而是定容后溶液体积为500 mL，故应选D。
答案：D
4、解析：A项，温度升高，KCl的溶解度增大，其饱和溶液的浓度也增大，正确。B项，由c＝知w＝×100%，正确。C项，一定温度下，饱和KCl溶液的密度一定比不饱和溶液的密度大，正确。D项，饱和溶液蒸发掉部分水，再恢复到原温度，浓度不变，密度不变，错误。
答案：D
5、答案：AC