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新高一化学 · 人教版必修第一册 第二章 第三节:配制一定物质的量浓度的溶液

新高一化学 · 人教版必修第一册 第二章 第三节:配制一定物质的量浓度的溶液

上一讲算过浓度:c = n/V。公式人人会写,可真到实验室——要配 100 mL 1.00 mol/L 的 NaCl 溶液,手从哪一步开始放?称多少?用什么容器量这 100 mL?量筒行不行?

这一讲就把这套流程完整走一遍。它是高考实验题的常客,考的不是背步骤,而是每一步背后的“为什么要这么做”——想通了这一点,误差分析题自然就会做了。

先用固体 NaCl 走一遍标准流程,再换成实验室更常见的起点——拿浓盐酸、浓硫酸直接稀释,看哪几步变了、哪几步一步都不能省。两种配法一起学,才算是把“配制一定物质的量浓度的溶液”学全了。

一、主角登场:容量瓶

量筒量不准“配制溶液”这件事,烧杯上也没有刻度线可用——配制一定浓度的溶液,专用的仪器是容量瓶。

长相:细颈、梨形、平底,瓶口带磨口玻璃塞;颈上只有一条刻度线,瓶身标着温度和规格(如“20 ℃ 100 mL”)。
用法:液面凹底恰好与刻度线相切时,瓶内溶液体积就等于瓶上标的体积。它是“定体积”的仪器,不是量筒的替代品。
常见规格:50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL。规格是死的——要配 100 mL 就用 100 mL 容量瓶,不能用 250 mL 瓶“只装到 100 mL 处”凑数。

容量瓶“三不”不能溶解(溶解放热、体积不准,要先在烧杯里溶好再转移);不能加热(受热体积会变,刻度就废了);不能长期存放溶液(配好就转入试剂瓶,磨口塞也会被溶液粘连)。

二、八步走完:以配 100 mL 1.00 mol/L NaCl 溶液为例

先算账:n = c × V = 1.00 mol/L × 0.1 L = 0.1 mol,m = 0.1 × 58.5 = 5.85 g。账算清了,接下来八步:

步骤
动作
要点与“为什么”
① 计算
算出 n 和 m
n = cV = 0.1 mol,m = 5.85 g。一切从这笔账开始
② 称量
托盘天平
左物右码
;NaCl 可放在称量纸上称。若用游码,药品与砝码放反后实际质量 = 砝码 − 游码,称少了
③ 溶解
烧杯+玻璃棒
加适量水(约 50 mL 即可),玻璃棒搅拌加速溶解。为什么不在容量瓶里溶?溶解放热且体积难控制,容量瓶只负责“定体积”
④ 冷却
静置至室温
液体热胀冷缩,趁热定容,冷却后体积会缩,浓度就偏高
⑤ 转移
玻璃棒引流
玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线以下内壁上,溶液顺着棒流下,一滴不洒
⑥ 洗涤
洗 2~3 次
用少量蒸馏水洗烧杯和玻璃棒,洗液全部转入容量瓶——杯壁上残留的溶质也是溶质,不洗进来,n 就少了
⑦ 定容
加水到刻度线
先直接加水到距刻度线 1~2 cm,改用胶头滴管逐滴滴加,直到凹液面最低处与刻度线相切。视线要与刻度线水平
⑧ 摇匀
盖塞倒转
塞好瓶塞,反复倒转摇动。摇匀后液面会略低于刻度线——这是正常的,少量溶液挂在瓶口磨口处,绝不能补水

八步流程落到仪器上,就是下面这张装置图。对照八步把图从左到右走一遍:称量药品 → 量取蒸馏水、烧杯中溶解 → 玻璃棒引流转移入容量瓶 → 加蒸馏水(洗涤液一并转入)→ 胶头滴管定容至 100 mL 刻度线 → 盖塞倒转摇匀。看图时盯住三件仪器:玻璃棒三次登场——溶解时搅拌、转移和洗涤时引流;容量瓶只在转移之后登场;胶头滴管只管最后那 1~2 mL。

配制一定物质的量浓度溶液的全流程装置图(含定容时视线与刻度线关系的放大图)

三、换一种起点:用浓溶液配制稀溶液

实验室里的盐酸、硫酸、硝酸、氨水都是现成的浓溶液,要配稀溶液,不必从固体(或气体)起步——直接量取浓溶液、加水稀释就行。可是起点一变,前两步跟着变,后面的步骤一步也省不了。

1. 一条依据:稀释前后溶质的物质的量不变

c(浓)·V(浓) = c(稀)·V(稀) (同一溶质,单位统一)

为什么守恒的是"物质的量",不是"体积"?因为加水只增加溶剂,溶质的粒子数一个没多、一个没少;而体积不能相加——100 mL 浓硫酸加水,总体积明显小于两者之和(分子间有间隔,稀释还放热收缩)。所以只能按 n 列式,最后靠容量瓶"定体积"。

⚠ 最常见的错:把"V(浓) + V(水) = V(稀)"当等式用。混合后的体积不等于分体积之和,浓硫酸稀释尤其明显——所以必须用容量瓶定容,不能靠"加多少水"来保证体积。

2. 流程对照:前两步换成"计算 + 量取"

步骤
溶质是固体时
用浓溶液稀释时
① 计算
n = cV,m = nM
由 c(浓)·V(浓) = c(稀)·V(稀) 求 V(浓)
② 取用
托盘天平
称质量
量筒
(精确时用移液管、滴定管)量体积
③ 溶解/稀释
烧杯里加水溶解,玻璃棒搅拌
烧杯里先放水,再把浓溶液缓缓加入水中(浓硫酸:酸入水)
④ 冷却
溶解放热,冷却至室温
稀释同样放热,也必须冷却至室温
⑤ 转移
玻璃棒引流至容量瓶
与左栏完全相同
⑥ 洗涤
洗烧杯和玻璃棒 2~3 次,洗液并入
洗烧杯和玻璃棒 2~3 次,洗液并入;但量筒绝不能洗
⑦ 定容
加水至刻度线下 1~2 cm,改胶头滴管
与左栏完全相同
⑧ 摇匀
盖塞、倒转摇匀
与左栏完全相同

一句话记住差别:天平换成了量筒,溶解换成了稀释;从第⑤步开始,两种配制走的是同一条路。

3. 三处"想当然就错"的细节

(1)量筒不能洗,烧杯必须洗。
计算时用的是量筒读数,若把洗涤量筒的水也倒进烧杯,实际取用的溶质就比算出来的多——n 偏大,c 偏高。烧杯、玻璃棒上挂着的溶液是"该要的溶质",必须洗下来;量筒壁上那一点是"额外的",洗了反而出错。同样是"洗",两件仪器结论相反,这是本讲最容易翻车的对比。
(2)浓硫酸只能"酸入水"。
沿烧杯内壁缓缓注入水中,边加边用玻璃棒搅拌,让热量及时散开;若把水倒进浓硫酸,水浮在上层局部剧热,酸液沸腾飞溅伤人。
(3)稀释后必须冷却再转移。
浓硫酸、浓氢氧化钠溶液稀释都明显放热,趁热定容,冷却后液面降到刻度线以下,V 偏小,c 偏高。

4. 量取仪器的精度:别拿量筒当"精确"

量筒只能读到 0.1 mL,属"粗量";移液管、滴定管可读到 0.01 mL,属"精量"。题目给"18.4 mol/L 的浓硫酸",一般用量筒量取即可;若题目明确给"25.00 mL 移液管",那就只能取 25.00 mL 这一整量,不能"取 24.5 mL"。另外,量筒同样遵循“就大不就小”:要量 10.4 mL,得选 20 mL 量筒,10 mL 量筒装不下。

例题 1 用 12 mol/L 的浓盐酸配制 250 mL 0.50 mol/L 的稀盐酸。回答:(1)需浓盐酸多少毫升?(2)应选用什么规格的量筒?(3)量取后,量筒要不要用蒸馏水洗涤?为什么?

解:(1)n(HCl) = 0.50 mol/L × 0.250 L = 0.125 mol,V(浓) = 0.125 mol ÷ 12 mol/L ≈ 0.0104 L = 10.4 mL。(2)10 mL 量筒装不下 10.4 mL,按“就大不就小”选 20 mL 量筒,一次量完。(3)不能洗。计算时按 10.4 mL 的读数折算溶质,若把洗涤液也倒入烧杯,HCl 的实际量就多于计算值,n 偏大,所配溶液浓度偏高。

例题 2 配制 480 mL 1.5 mol/L 的稀硫酸,需要 18.4 mol/L 的浓硫酸多少毫升?应选用什么规格的容量瓶?简述稀释操作。

解:没有 480 mL 容量瓶,按“就大不就小”原则选 500 mL,并按 500 mL 计算:n(H2SO4) = 1.5 mol/L × 0.5 L = 0.75 mol;V(浓) = 0.75 mol ÷ 18.4 mol/L ≈ 40.8 mL(用 50 mL 量筒量取)。操作:烧杯中先加入约 200 mL 蒸馏水,把浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入水中,边加边用玻璃棒搅拌;冷却至室温后,玻璃棒引流转移入 500 mL 容量瓶,洗涤烧杯和玻璃棒 2~3 次并把洗液并入,加水定容至刻度线,盖塞倒转摇匀。

💡 判断"该洗谁"的口诀:容器里"装着溶液、还要把溶液送走"的(烧杯、玻璃棒)必须洗;"只负责量出体积"的(量筒)不能洗。

四、误差分析:一招通吃

误差分析不用背表,只需盯住定义式:

c = n / V  →  n 偏小或 V 偏大 → c 偏低; n 偏大或 V 偏小 → c 偏高

每一步操作,先问两件事:溶质少了没有(n)?体积多了没有(V)?逐条过一遍:

操作
对 n 或 V 的影响
浓度
一句话理由
定容时仰视刻度线
V 偏大
偏低
视线低,加多了水
定容时俯视刻度线
V 偏小
偏高
视线高,水加少了
未洗涤烧杯和玻璃棒
n 偏小
偏低
溶质留在杯壁上
转移时溶液洒出
n 偏小
偏低
溶质丢了
砝码生锈(质量偏大)
n 偏大
偏高
实际称多了
称量时药品与砝码放反(用了游码)
n 偏小
偏低
m(药) = 砝码 − 游码
溶解(或稀释)后未冷却就定容
V 偏小
偏高
冷却后液面降到线下
用浓溶液稀释时,量取浓溶液仰视读数
实际取的浓溶液偏多,n 偏大
偏高
量筒仰视读数偏小,实取偏多
用浓溶液稀释时,量取浓溶液俯视读数
实际取的浓溶液偏少,n 偏小
偏低
量筒俯视读数偏大,实取偏少
量筒用蒸馏水洗涤,洗液并入烧杯
n 偏大
偏高
残留的溶质被"额外"加进来了
摇匀后液面下降,又加水
V 偏大
偏低
挂壁的那点不是缺的
称量 NaOH 动作慢(潮解)
n 偏小
偏低
读数里掺了水,溶质实际偏少
定容时水加多了,用滴管吸出
n 偏小
偏低
吸走的是浓溶液

例题 3 下列操作会使所配溶液浓度偏高的是(  )

A.定容时仰视刻度线

B.溶解后未冷却就转移定容

C.转移前容量瓶内有少量蒸馏水

D.定容后发现液面略低于刻度线,再补少量水

解析:选 B。A 仰视加多水,V 偏大,偏低;B 趁热定容,冷却后体积收缩,V 偏小,偏高;C 容量瓶定容前有水不影响——最后反正要加水到刻度线,n、V 都不变,无影响;D 多加的水使 V 偏大,偏低。

例题 4 用固体 NaOH 配制 500 mL 0.5 mol/L 溶液,回答:(1)需 NaOH 多少克?(2)量筒在本次配制中能派上什么用场?(3)定容时应选用哪种规格的容量瓶?

解:(1)n = 0.5 × 0.5 = 0.25 mol,m = 0.25 × 40 = 10 g。(2)量筒在“溶解”一步量取适量蒸馏水(约 100 mL)用于烧杯中初步溶解;定容加水的体积由容量瓶控制,不用量筒量。(3)500 mL 容量瓶——规格必须与所配体积一致。

⚠ NaOH 有强腐蚀性且易潮解,称量要快,放在小烧杯(或表面皿)里称,不能直接放纸上——称量动作一慢,它吸水潮解,同样的读数里掺了水,实际 NaOH 偏少,n 偏小,c 偏低。

五、本讲小结

要点
内容
核心仪器
容量瓶:一条刻度线定体积;规格要与所配体积一致;不能溶解、不能加热、不能久存
八步流程
计算 → 称量 → 溶解 → 冷却 → 转移 → 洗涤 → 定容 → 摇匀
浓溶液稀释
依据 c(浓)·V(浓) = c(稀)·V(稀)(体积不能相加);称量换量取,溶解换稀释;量筒不洗、烧杯玻璃棒必洗;浓硫酸"酸入水",稀释后冷却再转移
误差分析
盯住 c = n/V:溶质少了(未洗涤、洒出、左码右物)→ 偏低;体积多了(仰视、补水)→ 偏低;体积少了(俯视、未冷却)→ 偏高

六、练一练(10 题)

1. 容量瓶上标有的是(  )

A. 浓度、温度、体积  B. 温度、体积、压强  C. 温度、体积、刻度线  D. 质量、温度、体积

2. 用容量瓶配制溶液时,下列操作正确的是(  )

A. 在容量瓶中溶解 NaCl 固体

B. 转移溶液时,玻璃棒下端靠在刻度线以上内壁

C. 定容时,视线与凹液面最低处及刻度线水平相切

D. 摇匀后液面低于刻度线,再补水至刻度线

3. 配制 100 mL 1.00 mol/L NaCl 溶液,下列情况会使浓度偏低的是(  )

A. 定容时俯视刻度线

B. 砝码上沾有锈迹

C. 洗涤烧杯的洗液未转入容量瓶

D. 转移前容量瓶内残留少量蒸馏水

4. 配制 250 mL 0.2 mol/L Na2CO3 溶液(M = 106 g/mol),需称取 Na2CO3 固体(  )

A. 5.3 g B. 10.6 g C. 21.2 g  D. 2.65 g

5. 下列关于配制过程说法错误的是(  )

A. 溶解用烧杯,不能用容量瓶直接溶解

B. 洗涤烧杯 2~3 次,洗液要全部转入容量瓶

C. 用 250 mL 容量瓶配制 200 mL 溶液,只需加到 200 mL 刻度处

D. 定容改用胶头滴管,是为了防止加水过量

6. 排序:将“转移、溶解、洗涤、计算、定容、冷却、称量、摇匀”按正确顺序排列。

7. 计算:要配制 500 mL 0.4 mol/L 的 NaCl 溶液,需 NaCl 多少克?若定容时仰视刻度线,浓度偏高还是偏低?为什么?

8. 某同学配制 100 mL 1.00 mol/L NaCl 溶液,配制完毕后发现液面低于刻度线,于是又加了少量水。请分析:这个操作对浓度的影响,并说明摇匀后液面为什么本来就会低于刻度线。

9. 用 18.4 mol/L 的浓硫酸配制 500 mL 1.0 mol/L 的稀硫酸,需量取浓硫酸的体积约为(  )

A. 27.2 mL  B. 25.0 mL  C. 54.4 mL  D. 36.8 mL

10. 用浓盐酸配制一定物质的量浓度的稀盐酸,下列操作会导致所配溶液浓度偏低的是(  )

A. 量取浓盐酸时仰视量筒刻度线

B. 用蒸馏水洗涤量筒,并把洗液倒入烧杯

C. 稀释后未冷却至室温就转移、定容

D. 转移时有少量溶液洒到容量瓶外


参考答案与解析

1. C。容量瓶标注温度、规格(体积),颈部有一条刻度线;不标浓度、压强,与质量无关。

2. C。A 溶解必须在烧杯中进行;B 玻璃棒下端应靠在刻度线以下内壁,防止溶液溅出并利于引流;D 摇匀后液面下降是正常现象,补水会使浓度偏低。

3. C。未洗涤 → 部分溶质留在烧杯壁 → n 偏小 → c 偏低。A 俯视时实际加水偏少,V 偏小,c 偏高;B 砝码生锈偏重,称取的 NaCl 偏多,c 偏高;D 定容反正要加水到刻度线,瓶里原有的水不算“多加”,无影响。

4. A。n = 0.2 mol/L × 0.25 L = 0.05 mol,m = 0.05 × 106 = 5.3 g。

5. C。容量瓶只有一条刻度线(标称体积处),没有 200 mL 刻度;规格不符应改用 250 mL 容量瓶按 250 mL 计算并配制。A、B、D 均正确。

6. 计算 → 称量 → 溶解 → 冷却 → 转移 → 洗涤 → 定容 → 摇匀。

7. n = 0.4 mol/L × 0.5 L = 0.2 mol,m = 0.2 × 58.5 = 11.7 g。仰视定容:视线从下往上看,加水平面实际高于刻度线才“相切”,V 偏大,c = n/V 偏低。

8. 摇匀后再加水,相当于稀释,浓度偏低。液面下降的原因:部分溶液挂在磨口瓶口和瓶塞处(约几滴),并不影响瓶内浓度——补进的是纯水,n 不变而 V 变大,浓度必然偏低。

9. A。n(H2SO4) = 1.0 mol/L × 0.5 L = 0.5 mol,V(浓) = 0.5 mol ÷ 18.4 mol/L ≈ 0.0272 L = 27.2 mL。注意体积不能相加,浓硫酸的体积必须由 n 反算,不能按"500 − 472.8"去估。

10. D。洒出使溶质损失,n 偏小,偏低。A 仰视量筒读数偏小、实际量取的浓盐酸偏多,n 偏大,偏高;B 量筒本不该洗,洗液并入使溶质偏多,偏高;C 稀释放热,未冷却就定容,冷却后体积收缩,V 偏小,偏高。

💡 一句话收尾:配液八步,步步有理;误差分析只认一条式——c = n/V,看溶质少没少、体积多没多。

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新高一化学  ·  人教版必修一 第二章 第三节: 物质的量浓度 --- 一杯溶液,溶质有几摩尔?

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新高一化学 ·  物质的量与摩尔质量

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