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《物质的量浓度》知识速查
物质的量浓度
1.物质的量浓度
(1)定义:用单位体积的溶液里含有溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,叫溶质B的物质的量浓度。
(2)表达式:$c(\mathrm{B})=\frac{n_{(\mathrm{B})}}{V}$。
(3)单位:mol/L或mol·L-1。
(4)注意:
①正确判断溶液的溶质并计算其物质的量
与水发生反应生成新的物质,如Na、Na2O、$\mathrm{Na}_{2} \mathrm{O}_{2} \stackrel{\text {水}}{\longrightarrow} \mathrm{NaOH}$,$\mathrm{SO}_{3} \stackrel{\text {水}}{\longrightarrow} \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}$,$\mathrm{NO}_{2} \stackrel{\text {水}}{\longrightarrow} \mathrm{HNO}_{3}$;含结晶水的物质,CuSO4·5H2O―→CuSO4,Na2CO3·10H2O―→Na2CO3;特殊物质,如NH3溶于水后溶质为NH3·H2O,但计算浓度时是以NH3分子作为溶质。
②准确计算溶液的体积$c=\frac{n}{V}$中的V是溶液的体积,不是溶剂的体积,也不是溶质和溶剂的体积之和,不能用水的体积代替溶液的体积,应根据$V=\frac{m_{\mathrm{}}}{\rho}$计算。
2.溶质的质量分数
(1)定义:用溶质质量与溶液质量之比来表示溶液组成的物理量。
(2)计算公式:$w=\frac{m_{\text {溶质}}}{m_{\text {溶液}}} \times 100 \%$。
(3)主要仪器 烧杯 ,量筒,玻璃棒。
配制一定质量分数的溶液,所选烧杯的规格一般应大于溶液体积的一倍。
3.物质的量浓度、质量分数、溶解度间的换算
(1)物质的量浓度与溶质质量分数的换算
体积为V mL,密度为ρ g·cm-3的溶液,含有摩尔质量为M g·mol-1的溶质m g,溶质的质量分数为w,则溶质的物质的量浓度c与溶质的质量分数w的关系是:
$c=\frac{n}{V}=\frac{m/M}{V}=\frac{m}{M V}=\frac{1000 \mathrm{pwV}}{M V}=\frac{1000 \mathrm{pw}}{\mathrm{M}}$,反之,$w=\frac{c M}{1000 \rho}$。
(2)物质的量浓度(c)与溶解度(S)的换算
若某饱和溶液的密度为ρ g/cm3,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,溶解度为S g,则溶解度与物质的量浓度的表达式分别为:$S=\frac{100 c M}{1000 \rho-c M}$,$c=\frac{n}{V}=\frac{S / M}{\frac{100+S}{1000 \rho}}=\frac{1000 \rho S}{M(100+S)}$。
4.溶液稀释和混合的计算
(1)溶液稀释定律(守恒观点)
①溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
③溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
(2)同溶质不同物质的量浓度的溶液的混合计算
①混合后溶液体积保持不变时,c1V1+c2V2=c混×(V1+V2)。
②混合后溶液体积发生改变时,c1V1+c2V2=c混·V混,其中$V_{混}=\frac{m_{混}}{\rho_{混}}$。
(3)溶质相同、质量分数不同的两溶液混合规律
同一溶质、质量分数分别为a%、b%的两溶液混合。
①等体积混合
a.当溶液密度大于1 g·cm-3时,结果是溶液浓度越大,密度越大,如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等溶液等体积混合后溶质质量分数$w>\frac{1}{2}(a \%+b \%)$。
b.当溶液密度小于1 g·cm-3时,结果是溶液浓度越大,密度越小,如酒精、氨水等溶液等体积混合后,质量分数$w<\frac{1}{2}(a \%+b \%)$。
②等质量混合
两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),则混合后溶液中溶质的质量分数$w<\frac{1}{2}(a \%+b \%)$。
一定物质的量浓度及相关计算
(1)主要仪器
①容量瓶:
a.结构特点
b.在使用前首先要检查是否漏水,具体操作如下:
加水→倒立→观察是否漏水→正立→瓶塞旋转180°→倒立→观察是否漏水。
c.四个“不能”
不能将固体或浓溶液直接在容量瓶中溶解或稀释;不能作为反应容器或用来长期贮存溶液;不能将过冷或过热的溶液转移到容量瓶中,因为容量瓶的容积是在瓶身所标温度下确定的;不能配制任意体积的溶液,只能配制容量瓶上规定容积的溶液。
②托盘天平:可精确至0.1_g,称量前先调零,称量时物品放在左盘,砝码放在右盘。
③其他仪器:量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。
(2)配制一定物质的量浓度溶液的步骤
以配制480 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液为例,所需容量瓶的规格:500 mL。
①计算(填写计算过程与结果)
m(NaOH)=1 mol·L-1×0.5 L×40 g·mol-1=20.0 g。
②称量:用托盘天平称量NaOH固体(NaOH放在小烧杯或表面皿中)。
③溶解:将称量好的固体放入烧杯中,加适量水溶解,并用玻璃棒搅拌;溶解过程中玻璃棒的作用为搅拌,加速溶解。
④转移(移液):移液前需要将溶液冷却至室温;移液中玻璃棒的作用为引流。
⑤洗涤:用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2~3次,洗涤液也都注入容量瓶中,并振荡容量瓶,使溶液混合均匀。
⑥定容:将蒸馏水注入容量瓶,液面离容量瓶颈刻度线下1~2 cm时,改用胶头滴管滴加蒸馏水;定容时要平视刻度线,至凹液面最低处与刻度线相切。
⑦摇匀:盖好瓶塞,反复上下颠倒,摇匀。
(3)配制过程示意图
(4)误差分析(以配制一定物质的量浓度的NaOH溶液为例)
俯视、仰视的分析
图1 定容时,导致溶液体积偏大,浓度偏低,用量筒量取浓溶液时,导致溶质物质的量增大,浓度偏高。图2则相反。