物質(zhì)的量濃度及有關(guān)計算
教學(xué)目標(biāo)
知識技能:理解有關(guān)物質(zhì)的量濃度的涵義,掌握有關(guān)計算的基本題型。
能力培養(yǎng):有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計算思維能力。
科學(xué)思想:在溶液計算中,貫徹守恒的思想。
科學(xué)方法:演繹推理法,比較分析法。
重點、難點 有關(guān)物質(zhì)的量濃度計算的6種基本類型是重點;電荷守恒、建立參比的基本解題方法是難點。
教學(xué)過程設(shè)計
教師活動
【引入】今天我們復(fù)習(xí)物質(zhì)的量濃度。
【提問】物質(zhì)的量濃度的定義是什么?請寫出它的計算公式。
學(xué)生活動
回答:1L溶液中含有溶質(zhì)的物質(zhì)的量。
板書:c=n(mol)/V(L)
【再問】溶液的組成還常用什么來表示?
回答:也常用溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示。
溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示單位質(zhì)量溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量。
板書:a%=m(溶質(zhì))/m(溶液)×100%
【提問】根據(jù)物質(zhì)的量濃度的計算公式c=n/V,我們能夠聯(lián)想起哪些有關(guān)的計算思想?請同學(xué)們討論后回答。
思考,討論,回答:
(1)在公式計算中,已知任何兩個量,可以求得第三個量。
(2)還可以根據(jù)物質(zhì)的量聯(lián)系溶質(zhì)的質(zhì)量、氣體溶質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積及微粒數(shù)目等。
(3)當(dāng)溶質(zhì)的量一定時,濃度和體積成反比;當(dāng)體積一定時,濃度和溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。
(4)根據(jù)n=cV,當(dāng)取出一定濃度的溶液時,溶液的濃度不變,但溶質(zhì)的物質(zhì)的量和所取溶液的體積成正比。
【評價】同學(xué)們說的都很正確,不過,有一個問題,為什么當(dāng)取出一定濃度的溶液時,溶液的濃度不變?
回答:溶液是均勻穩(wěn)定的體系。
【板書】類型1 代入公式的計算
【投影】填空:
思考,完成練習(xí)。
【強調(diào)】體積必須以升(L)為單位進(jìn)行計算。如果題目給的體積為mL,則必須進(jìn)行換算。
【提問】為什么醋酸的[H+]小于其酸的濃度?
回答:醋酸為弱酸,[H+]=ca,
因此,[H+]小于酸的濃度。
【板書】類型2 溶液物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的換算
【提問】在進(jìn)行換算時,根據(jù)那個不變的量來推導(dǎo)計算公式?請寫出計算公式?
回答:溶液中溶質(zhì)的量是不變的,分別用物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算,于是得到如下方程:
m=cVM=1000Vρa %
【強調(diào)】在此公式中,物質(zhì)的量濃度(c)、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(a%)、溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量(M)和溶液密度(ρ),已知任何三個量,可計算第四個量。
【投影】練習(xí):63%硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為14 mol? L-1,溶液的密度為______。
思考,完成練習(xí)。
答案:1.4 g?mL-1
【板書】類型3 稀釋問題
【提問】溶液在加水稀釋過程中,不變的量和變化的量是什么?計算的依據(jù)是什么?
回答:不變的量是溶質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量,變化的量是水的質(zhì)量、溶液的體積、溶液的密度和溶液物質(zhì)的量濃度。因此,可根據(jù)如下公式計算:n=c1V1=c2V2
計算依據(jù)是,在此公式中,已知任何三個量,可計算第四個量。
【再問】如何計算稀釋后溶液的體積?能否用濃溶液的體積和水的體積相加?
回答:不能相加,應(yīng)該用質(zhì)量相加除以稀溶液的密度。
【板書】V(稀)≠V(濃)+V(水)
m(。=m(濃)+m(水)
V(mL)=m(。ゞ/ρ(稀)g?mL-1
記筆記。
【說明】對于濃度不超過1mol?L-1的稀溶液,混合時體積變化不大,可以作近似計算:用原溶液體積相加得混合后的溶液體積。
【投影】討論題:將12mol? L-1的鹽酸(密度為ρ1g?mL-1)50mL和1mol?L-1的鹽酸(密度為ρ2g?mL-1)100mL混合,所得溶液的密度為ρg?mL-1,溶液物質(zhì)的量濃度為______mol?L-1
討論,思考,回答:
基本思路:c=n/V
混合后溶質(zhì)的物質(zhì)的量為:
n=12mol?L-1×O.05L+1mol?L-1×0.10L=0.7mol
混合后溶液的體積為:
V=(ρ1×50+ρ2×100)/1000ρ(L)
答案:700ρ/(50ρ1+100ρ2)mol?L-1</PGN0028.TXT/PGN>
【板書】類型4 氣體溶質(zhì)問題
【投影】討論題:標(biāo)準(zhǔn)狀況下,AL氯化氫氣體溶于1L水中,所得溶液密度為ρg?mL-1,則該溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______,溶液的物質(zhì)的量濃度為______。
【提問】指導(dǎo)討論:
(1)這類型題目的基本入手點是什么?
(2)請思考、討論得出解題的正確思路。
思考,討論,回答:
(1)解題的基本思路是從溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和濃度的定義公式入手:
a%=m(溶質(zhì))/m(溶液)×100%
c=n/V
(2)所得溶液中,溶質(zhì)的質(zhì)量為:
m(溶質(zhì))=36.5g?mol-1×AL/22.4L?mol-1
溶液的質(zhì)量為:
m(溶液)=(36.5A/22.4+1000)g
根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義得到:
a%=36.5A/(36.5A+22400)×100%
(3)所得溶液中,溶質(zhì)的物質(zhì)的量為:
n(溶質(zhì))=AL/22.4L?mol-1
溶液的體積為:
V=(36.5A/22.4+1000)/1000ρ(L)
根據(jù)溶液的物質(zhì)的量濃度的定義得到:c=1000ρA/(36.5 A+22400)mol?L-1
【小結(jié)】
溶液的質(zhì)量等于溶質(zhì)和水的質(zhì)量相加,但溶液的體積不等于溶質(zhì)和水的體積相加,也不等于水的體積。溶液的體積一定用其質(zhì)量除以密度來計算。
【板書】類型5 有關(guān)化學(xué)方程式的計算
【投影】討論題:體積比為1∶1∶1的氯化鈉、氯化鎂和氯化鋁溶液,分別加入等體積、等濃度的硝酸銀溶液,均恰好完全反應(yīng)生成氯化銀沉淀,則這三種溶液的物質(zhì)的量濃度之比為:
【提問】指導(dǎo)討論:
(1)三個反應(yīng)的實質(zhì)是什么?消耗等量的硝酸銀說明什么?
(2)請思考、討論得出解題的正確思路。
討論,思考,回答:
(1)這三個反應(yīng)的實質(zhì)均為:
Cl-+Ag+→AgCl↓
消耗等量的硝酸銀說明三種溶液中
C1-的物質(zhì)的量相等。
(2)設(shè):n(Cl-)=1mOl
則:n(NaCl)=1mol
n(MgCl2)=1/2 mol
n(AlCl3)=1/3 mol
根據(jù)c=n/V,體積相同時濃度和物質(zhì)
的量成正比,因此濃度比為:
1∶(1/2):(1/3)=6∶3∶2
【小結(jié)】此類型題目的關(guān)鍵是找出與濃度有關(guān)的n和V的比例關(guān)系,從而得到濃度的比例關(guān)系。
【板書】類型6 燒瓶內(nèi)氣體溶于水的濃度計算
【投影】討論題一:標(biāo)準(zhǔn)狀況下,一圓底燒瓶充滿氯化氫氣體,倒扣于水槽中,假設(shè)溶液沒有損失,則所得溶液的物質(zhì)的量濃度為:______。
【提問】指導(dǎo)討論:
(1)解題基本入手點是什么?
(2)請思考、討論得出解題的正確思路。
討論,思考,回答:
(1)解題基本入手點是公式:c=n/V
(2)設(shè)燒瓶體積為VL,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,充滿氯化氫氣體,則氯化氫的物質(zhì)的量為:V/22.4mol,由于氯化氫極易溶于水,則溶液將充滿燒瓶,所得溶液的體積為VL。因此,燒瓶內(nèi)鹽酸溶液的濃度為: 1/22.4mol?L-1。
【評價】完全正確,所得溶液的濃度與燒瓶的體積無關(guān)。
【投影】討論題二:標(biāo)準(zhǔn)狀況下,用圓底燒瓶收集氨氣,當(dāng)混合氣的平均式量為19時,停止收集,并將其倒扣于水槽中,假設(shè)溶液沒有損失,則所得溶液的物質(zhì)的量濃度為:______。
討論,思考,回答:
根據(jù)混合氣的平均式量為19,算出氨氣和空氣的體積比5∶1,若設(shè)燒瓶的體積為6L,則其中的氨氣為5L,5/22.4 mol?諝鉃1L。氨氣極易溶于水,而空氣不溶于水,因此進(jìn)入燒瓶的水形成的溶液的體積為5L,溶液濃度為:1/22.4 mol?L-1。回答:氨氣極易溶于水,而空氣不溶于水,因此氨氣所占的體積也就是所得氨水溶液的體積。因此,無論氨氣和空氣的比例如何,溶液的濃度均為1/22.4mol?L-1。
【評價】思路完全正確,還有沒有更簡單的思路。
【評價】完全正確,因此討論題一和討論題二的結(jié)果是相同的,無論燒瓶的體積如何。
【投影】討論題三:標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將二氧化氮和氧氣按4∶1的體積比混合后,充滿一燒瓶,倒扣于水槽中,當(dāng)反應(yīng)不再進(jìn)行時,假設(shè)溶液沒有損失,則所得溶液的物質(zhì)的量濃度為:____。
討論,思考,回答:
根據(jù):4NO2+O2+2H2O=4HNO3
若設(shè)燒瓶體積為1L,則NO2為4/5L,生成硝酸4/(5×22.4)mol,所得溶液體積為1L,因此,溶液濃度為1/28 mol?L-1。
【評價】完全正確,由于燒瓶內(nèi)的氣體的總物質(zhì)的量和生成硝酸的物質(zhì)的量為5∶4,因此所得溶液濃度為:(4/5)×(1/22.4)mol?L-1。
【投影】討論題四:標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將一氧化氮、二氧化氮和氧氣的混合氣充滿一燒瓶,倒扣于水槽中,當(dāng)反應(yīng)不再進(jìn)行時,溶液充滿燒瓶,假設(shè)溶液沒有損失,則所得溶液的濃度范圍是:
______。
討論,思考,回答:
根據(jù):4NO2+O2+2H2O=4HNO3
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
假定全部是二氧化氮和氧氣的混合氣,則其體積比一定為4∶1,所得硝酸溶液的濃度為:1/28mol?L-1。
假定全部是一氧化氮和氧氣的混合氣,則其體積比一定為4∶3,所得硝酸溶液的濃度為:4/(7×22.4)=1/39.2mol?L-1。因此,若為一氧化氮、二氧化氮和氧氣的混合氣,所得硝酸溶液的濃度范圍是:1/39.2mol?L-1<c<1/28 mol?L-1。
【小結(jié)】此類型題目的基本思路是從公式c=n/V入手,找出溶質(zhì)的物質(zhì)的量和溶液的體積之間的關(guān)系。
【過渡】上面我們討論了有關(guān)溶液濃度計算的六種基本類型,下面我們再復(fù)習(xí)兩種在溶液濃度的有關(guān)計算中的基本解題方法。
傾聽。
【板書】基本計算方法1.電荷守恒法
【投影】討論題:某地酸雨經(jīng)檢驗,除含氫離子外,還含如下離子:
[Na+]=1.4×10-3mol?L-1
[Cl-]=3.5×10-3mol?L-1
[NH4+]=2.3×10-3mol?L-1
[SO42-]=1.5×10-4mol?L-1
則該溶液中的氫離子的濃度為____。
討論,思考,回答:
根據(jù)電荷守恒,溶液中的陽離子的正電荷濃度之和等于陰離子的負(fù)電荷濃度之和:
[H+]+[Na+]+[NH4+] =[Cl-]+[SO42-]×2
將已知數(shù)據(jù)代入,計算得:
[H+]=1.0×10-4mol?L-1
【評價】完全正確,請注意SO42-帶2個負(fù)電荷,因此其負(fù)電荷濃度等于其離子濃度的2倍。
【板書】基本計算方法2.參比法
【投影】討論題:物質(zhì)X的1%(溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),以下同)的溶液和9%的溶液等體積混合后得溶液①,物質(zhì)Y的1%的溶液和9%的溶液等體積混合后得溶液②,根據(jù)附表判斷下列敘述正確的是:
A.溶液①,②中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于5%
B.溶液①,②中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均等于5%
C.溶液①中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%,溶液
②中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%
D.溶液①中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%,溶液
②中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%
討論,思考,傾聽教師講解:
(1)建立參照體系,若溶液等質(zhì)量混合,則混合后溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:
(1%+9%)/2=5%
(2)對于X溶液,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,密度越小,因此,當(dāng)?shù)润w積混合時,1%溶液的質(zhì)量大于9%溶液的質(zhì)量,稀溶液的比例大了,因此混合溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏低,即小于5%。
對于Y溶液,當(dāng)?shù)润w積混合時,1%溶液的質(zhì)量小于9%溶液的質(zhì)量,濃溶液的比例大了,因此混合溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏高,即大于5%。
答案:D
(3)因為純水(密度為1g?mL-1)相當(dāng)于溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0的溶液,因此,只要溶液的密度小于1g?mL-1,就和X溶液的情況相同,如:氨水、乙醇溶液等;反之,只要溶液的密度大于1g?mL-1,就和Y溶液的情況相同,如:多數(shù)酸、堿、鹽溶液。</PGN0031.TXT/PGN>
【小結(jié)】6種基本類型的基本思維方法在于緊扣物質(zhì)的量濃度的基本公式:c=n/V,注意掌握基本題型的思考方法。
掌握兩種基本計算方法的解題技巧。
傾聽。
精選題
一、選擇題
1.實驗室需用480mL0.1mol?L-1的硫酸銅溶液,現(xiàn)選取500mL容量瓶進(jìn)行配制,以下操作正確的是 [ ]
A.稱取7.68g硫酸銅,加入480mL的水
B.稱取12.0g膽礬,配成480mL溶液
C.稱取8.0g硫酸銅,加入500mL水
D.稱取12.5g 膽礬,配成500mL溶液
2.將xg鎂和yg鋁溶于AmLMmol/L的鹽酸(過量),再往上述溶液中加入2AmL的NaOH溶液,溶液中的沉淀量達(dá)到最大值,則加入NaOH溶液的濃度為 [ ]
A. M mol?L-1 B.2Mmol?L-1
C.M/2 mol?L-1 D.無法確定
3.將a mol鈉和a mol鋁一同加入到mg足量水中,所得溶液密度為ρg?mL-1則溶液的物質(zhì)的量濃度為(mol?L-1) [ ]
A.1000ρa/(50a+m) B.ρa/(46a+m)
C. 1000ρa/(48a+m) D.1000ρa/(46a+m)
4.在兩個燒杯中分別盛有100mL 3.0mol?L-1的鹽酸和氫氧化鈉溶液,向兩個燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,在相同狀況下生成的氣體的體積比為2∶5,則加入的鋁粉的質(zhì)量為 [ ]
A.8.1g B.6.75g
C.5.4g D.2.7g
5.向密度為ρg?mL-1的鹽酸中滴入硝酸銀溶液到過量,生成沉淀的質(zhì)量與原鹽酸的質(zhì)量相等,則原溶液的濃度為 [ ]
A.25.4ρmol?L-1 B.12.7ρmol?L-1
C.6.97ρmol?L-1 D.6.35ρmol?L-1
6.向 50mL18mol?L-1硫酸溶液中加入足量的銅片并加熱。充分反應(yīng)后,被還原的硫酸的物質(zhì)的量為 [ ]
A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol
C.在0.45mol和0.90mol之間 D.大于0.90mol
7.在100g濃度為18mol?L-1,密度為ρg?cm-3的濃硫酸中加入一定量的水稀釋成9mol?L-1的硫酸,則加入的水的體積為
[ ]
A.小于100mL B.等于100mL
C.大于100mL D.等于100/ρmL
8.硫酸鋁、硫酸鉀和明礬的混合溶液中,硫酸根離子的濃度為0.2mol?L-1,再向其中加入等體積的 0.2mol?L-1的KOH溶液,生成的白色沉淀又恰好溶解,則原溶液中鉀離子的濃度(mol?L-1)為 [ ]
A.0.20 B.0.25
C.0.225 D.0.45
9.已知氮的氧化物和燒堿溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:
3NO2+2NaOH→2NaNO3+NO↑+H2O
NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O
現(xiàn)有Mmol二氧化氮和Nmol一氧化氮組成的混合氣體,用濃度為VL的NaOH溶液完全吸收,則該NaOH溶液的濃度最小為(mol?L-1) [ ]
A.M/V B.2M/3V
C.2(M+N)/3V D.(M+N)/V
10.在甲和乙兩燒杯里分別盛同體積同濃度的x mol?L-1的硫酸溶液500mL,向兩個燒杯里分別放入mg鎂和mg鋅。反應(yīng)停止后,發(fā)現(xiàn)有一燒杯中仍有金屬殘留,則硫酸的物質(zhì)的量濃度范圍是 [ ]
A.m/12≥x≥m/32.5 B.m/24≥x≥m/65
C.m/12>x≥m/32.5 D.m/24≥x≥m/32.5
二、非選擇題
11.將十水碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物4.54g溶于水,配成100mL溶液,測得溶液中鈉離子的物質(zhì)的量濃度為0.4mol?L-1,在溶液中加入過量的鹽酸,完全反應(yīng)后,將溶液蒸干灼燒至質(zhì)量不變。則所得固體物質(zhì)的質(zhì)量為:______g。
12.將8.8gFeS固體加入到200mL2.0 mol?L-1的鹽酸中,以制備硫化氫氣體。反應(yīng)完全后,若溶液中的硫化氫的濃度為0.10 mol?L-1,假定溶液的體積不變。
計算:(1)收集到硫化氫氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。(2)反應(yīng)后溶液中Fe2+和H+的物質(zhì)的量濃度。
答 案
一、選擇題
1.D 2.C 3.D 4.B 5.C 6.A 7.A 8.B 9.D 10.C
二、非選擇題
11.2.34
12.(1)1.792L(2)0.5mol?L-1 1.0mol?L-1
提示:2.氫氧化鋁為兩性,因此生成沉淀量最大時,溶液為中性,依題意,應(yīng)為NaCl溶液,得:n(Na+)=n(Cl-),
AmL×Mmol?L-1=2AmL?x,得:x=M/2mol?L-1。
3.將amol鈉和amol鋁一同加入到足量水中,恰好生成含amol偏鋁酸鈉的溶液。溶液的質(zhì)量為:
m+23a+27a-(0.5a+1.5a)×2=m+46a
溶液的濃度為:1000ρa/(46a+m)mol?L-1
4.根據(jù)反應(yīng)的離子方程式:
2Al+6H+=2Al3+3H2↑
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
若鋁均不足,則生成氫氣的體積比為1∶1;若鋁均過量,則生成氫氣的體積比為1∶3。根據(jù)生成氫氣的體積比為2∶5,則說明鋁和鹽酸的反應(yīng)中鋁是過量的,而鋁和燒堿溶液的反應(yīng)中,鋁是不足量的。
5.根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式:
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3
36.5 g 143.5g
依題意,設(shè)原鹽酸溶液的質(zhì)量為143.5g,則含溶質(zhì)HCl36.5g(1mol)。
6.如果銅足量,濃硫酸的濃度將會越來越小,而銅和稀硫酸不能反應(yīng),因此,硫酸只能有一部分參加反應(yīng)。
7.硫酸的濃度由18mol?L-1‘稀釋成9mol?L-1,則溶液的體積將增大為原來的2倍。加入水的質(zhì)量(g)為:
(100/ρ)×2×ρ′-100
(ρ′為9mol?L-1硫酸溶液的密度)
因為p′<ρ,所以加入水的質(zhì)量<100g,即體積小于100mL。
8.根據(jù)溶液中的電荷守恒得:[K+]+[Al3+]×3=[SO42-]×2
9.根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式,生成的產(chǎn)物是NaNO3和NaNO2,因此Na+和N的物質(zhì)的量相等,故所需NaOH的物質(zhì)的量最小為M+Nmol。
10.依題意,若mg鎂恰好和硫酸完全反應(yīng),則硫酸的濃度為:m/12mol?L-1;若mg鋅恰好和硫酸完全反應(yīng),則硫酸的濃度為:m/32.5mol?L-1。
現(xiàn)有一種金屬剩余,說明鎂過量,而鋅不過量,則:m/12>x≥m/32.5。
11.根據(jù)鈉離子在整個過程中的守恒關(guān)系,得:Na+~NaCl,從而得出生成固體產(chǎn)物NaCl的物質(zhì)的量為0.04mol。
12.根據(jù)反應(yīng)的離子方程式:Fes+2H+=Fe2+H2S↑,可判斷出鹽酸過量。以FeS的量計算出反應(yīng)生成0.1mol的H2S,但在溶液中溶解的H2S有0.020mol,因此,收集到的H2S氣體為0.080mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.792L。
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