物质的量浓度计算归类解析

2019-10-21 14:55:03

物质的量浓度计算是高考的重点和热点,是两纲要求学生必须掌握的知识点。物质的量浓度计算题型较多。现归类如下:
  
  一、应用类
  
  1.概念的直接应用
  
  表达式:
  
  例1.3.22g溶于水,配成500mL溶液,求。
  
  解析:根据物质的量浓度概念表达式直接求出,即
  
  因是强电解质,根据电离方程式:,得出。
  
  点评:(1)根据定义直接计算是基本思想和常见方法,计算时必须找准分子是溶质的物质的量,分母是溶液的体积,不是溶剂的体积。
  
  (2)因强电解质在水中完全电离,离子物质的量浓度还与电离方程式有关,如物质的量浓度为型强电解质溶液,,。弱电解质在水中部分电离,溶液中既存在弱电解质分子又存在离子,物质的量浓度与弱电解质的电离程度有关,一般离子物质的量浓度小于溶质分子物质的量浓度。绝大多数非电解质,如蔗糖、酒精等,溶质分子物质的量浓度通过上述表达式可以直接求出。
  
  2.规律的间接应用
  
  规律1:密度大于水的溶液,溶液的质量分数越大,密度越大,溶质物质的量浓度就越大,如盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液。
  
  规律2:同种溶质两种不同浓度的溶液[溶质的质量分数分别为,混合溶液的密度为]。
  
  (1)等质量混合
  
  混合后的质量分数为:,物质的量浓度为:。
  
  (2)等体积混合
  
  若g/mL,如硫酸、硝酸溶液,混合后的质量分数大于,物质的量浓度大于。
  
  若g/mL,如氨水、乙醇溶液,混合后的质量分数小于,物质的量浓度小于。
  
  例2.3a%的硫酸溶液与a%的硫酸溶液等体积混合,若混合物的密度为,则混合物的物质的量浓度为()
  
  A.等于B.小于
  
  C.大于D.无法确定
  
  解析:硫酸溶液密度大于水,且是等体积混合,直接应用规律(2),得出混合物的物质的量浓度:c(混)>,选C。
  
  点评:应用规律时必须注意前提条件、隐含条件及使用范围,要理解规律的实质和内涵,不可生搬硬套。
  
  二、换算类
  
  1.与质量分数之间的换算
  
  关系式:为溶液的密度(g/mL),ω为溶质的质量分数。
  
  例2.已知某盐酸溶液中HCl的质量分数为36.5%,溶液的密度为1.19g/mL,求此溶液的物质的量浓度?
  
  解析:直接利用物质的量浓度与质量分数的换算关系式,代入数据后解得:
  
  点评:(1)物质的量浓度常用单位是mol/L,如果溶液密度的单位是g/L,此时换算公式应为:。
  
  (2)该求解过程与溶液的体积无关。
  
  2.与溶解度之间的换算
  
  关系式:,为溶液的密度(g/mL),S为一定温度下的溶解度(g)。
  
  例3.的溶解度很小,25℃时为0.836g。
  
  (1)25℃时,在烧杯中放入6.24g固体,加200g水,充分溶解后,所得饱和溶液的体积仍为200mL,计算溶液中。
  
  (2)若在上述烧杯中加入50mL0.0268mol/L的溶液,充分搅拌后,则溶液中是多少?
  
  解析:(1)由于的溶解度较小,溶液的质量即为水的质量,溶液的密度约为水的密度,根据关系式,得出
  
  是强电解质,由电离方程式:,得出:
  
  (2)设与反应消耗掉的为xg。
  
  列式解得:,说明是过量的,此时仍是的饱和溶液,溶质的浓度与(1)相同,即。
  
  点评:(1)该换算公式应用的前提必须是饱和溶液。
  
  (2)对于溶解度较小的饱和溶液,该换算公式可进一步简化为(例3可用该简化公式计算)。
  
  三、稀释(或浓缩)类
  
  1.直接稀释(或浓缩)
  
  关系式:c(浓)×V(浓)=c(稀)×V(稀)
  
  例4.18.4mol/L的浓硫酸10mL,加水稀释到50mL,求稀释后硫酸物质的量浓度?
  
  解析:稀释后硫酸物质的量浓度为:
  
  点评:溶液稀释或浓缩前后,溶质的质量、物质的量保持不变。
  
  2.按体积比稀释
  
  关系式:,是原溶液的密度,ω质量分数,(混)(g/mL)是混合溶液的密度。a:b是该溶液与水的体积比。
  
  例5.1:4的硫酸(98%,密度为1.84g/mL)的密度g/mL,求稀释后。
  
  解析:直接应用关系式,代入数据后解得:
  
  点评:按一定的体积比稀释,与体积大小无关。
  
  四、混合类
  
  1.相同溶质不反应的物质混合
  
  关系式:c(混)
  
  例6.把100mL1mol/L溶液与50mL2mol/L溶液、50mL4mol/L溶液均匀混合,求混合后氯化钠物质的量浓度?(设混合后总体积是各部分溶液体积之和)。
  
  解析:本题是三种相同溶质()的混合,依据关系式,得出混合后氯化钠物质的量浓度为:
  
  点评:只有当溶质相同,且浓度也相同时,V(总)=,只要有一项不同(如溶质、浓度),则V(总)≠,除非题目中特别强调了混合后溶液的总体积等于各部分体积之和,否则V(总)一定要通过来计算。
  
  2.不同溶质之间不反应的物质混合
  
  关系式是混合前物质的量浓度,是混合后物质的量浓度。
  
  例7.10mL1mol/L与10mL1mol/LHCl均匀混合后,求混合后、?(设混合后体积是各部分溶液体积之和)
  
  解析:来源于HCl,混合后应等于混合后,即
  
  来源于和,混合后
  
  点评:不同溶质之间不反应的物质混合相当于原溶液中的溶质加水稀释,可用稀释关系式直接求解。若不同溶质某种成分(离子)相同时,该成分物质的量浓度不能按上述关系式计算,如例7中的计算。
  
  3.溶质之间相互反应的物质混合
  
  关系式:c(过量的溶质)
  
  例8.向20mL2mol/L溶液中加入10mL1mol/L溶液,充分反应后,求混合后溶液中?(设混合后总体积是各部分溶液体积之和)
  
  解析:设反应消耗物质的量为x
  
  列式解得:
  
  即是过量的,剩余,混合后(过量的)。
  
  点评:(1)先考虑两溶质之间的反应,然后依化学方程式计算生成物、剩余反应物的物质的量以及反应后溶液的体积,再按照上述关系式计算溶液中各溶质的物质的量浓度。
  
  (2)反应完全的溶质物质的量浓度很小,近似为0。
  
  五、溶解类
  
  关系式:,(混)为混合溶液的密度(g/mL),V(g)是标准状况下气体体积(L)。
  
  例9.将标准状况下的aLHCl气体溶于1L水中,得到的盐酸密度为bg/mL,则该盐酸的物质的量浓度是()
  
  A.B.
  
  C.D.
  
  解析:根据气体溶解类的关系式,化简后解得:
  
  答案为D项。
  
  点评:(1)V(混)≠
  
  (2)确定溶质时要注意与水发生的化学变化,如:
  
  ;有些气体与水会发生化学反应,如,因而溶质也随着变化,而有些气体,既使与水反应,溶质仍视为自身,如溶于水后,溶质仍为,不是。
  
  可见,物质的量浓度计算关键是:(1)分析该溶液的“形成”过程;(2)正确判断溶液中溶质是“谁”;(3)能够准确计算出溶液的体积。抓住了关键,灵活的应用以上关系式,无论题型如何变化,都能准确快捷的解题。