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物质的量浓度计算方法

来源:未知作者:胡长胜 点击:所属专题: 化学计算方法 物质的量浓度计算
物质的量浓度的计算是中学化学计算的重要组成部分,是近年各类考试的 “ 热点 ” ,此类题涉及的概念较多(如物质的量、质量、摩尔质量、气体的摩尔体积等),知识范围广,内容灵活多变。解题过程中,不少同学感到无所适从。其中最主要的原因是不知道解选择解题的思维起

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物质的量浓度的计算是中学化学计算的重要组成部分,是近年各类考试的“热点”,此类题涉及的概念较多(如物质的量、质量、摩尔质量、气体的摩尔体积等),知识范围广,内容灵活多变。解题过程中,不少同学感到无所适从。其中最主要的原因是不知道解选择解题的思维起点。本文通过具体的例题的剖析,谈谈有关物质的量浓度计算中思维起点的选择。

一、从定义出发

物质的量浓度的定义的数学表达式为c=n/V,其中n为溶质的物质的量(mol),V为溶液的体积(L),c的单位为mol/L。由此可知,欲求c,应先分别求出n及V。

[例1]将标准状况下的aLHCl(气)溶于1000g水中,得到盐酸密度为bg·cm-3,则该盐酸的物质的量浓度是
 (A)a/22.4mol·L-1          (B)ab/22400mol·L-1 (C)ab/(22400+36.5a)mol·L-1 (D)1000ab/(22400+36.5a)mol·L-1

[解析]解题思路可分解如下:

溶解的HCl气体的物质的量为:n(HCl)=aL/22.4 L·mol-1 = a/22.4 (mol)
  盐酸溶液的体积为:V=(1000+36.5a/22.4)×10-3/b L

则盐酸的物质的量浓度为:c(HCl)=a/22.4mol/[(1000+36.5a/22.4)×10-3/b] L=1000ab/(22400+36.5a)mol·L-1

故答案为(D).

说明:气体与水混合,体积不能相加。

[例2] (1994年全国高考题)100mL0.3mol/LNa2SO4溶液和50mL0.2mol/L Al2(SO4)3溶液混合后,溶液中SO42的物质的量浓度为:(  )
  (A)0.2mol/L  (B)0.25mol/L  (C)0.40mol/L  (D)0.50mol/L

[解析] 因混合后SO42的物质的量为: n(SO42)=0.3mol/L×0.1L+0.2mol/L×0.05L×3=0.06mol
  溶液的体积 V=0.1L+0.05L=0.15L
  则混合后溶液中SO42的物质的量浓度为:c(SO42)=0.06mol/0.15L=0.40mol/L
  故正确答案为(C)。

说明:稀溶液混合,体积变化很小,总体积为各溶液体积之和。

二、从“换算式”出发
  溶液的物质的量浓度与溶质的质量分数之间的换算公式为:c=1000×ρ×w%/M。其中ρ为溶液的密度(g/cm3),w%为溶质的质量分数,M的为溶质的摩尔质量(g/mol),由上述公式可知,已知ρ、w%、M,就可以求出溶液的物质的量浓度c。
       [例3] 相对分子质量为M的某物质在室温下的溶解度为sg/100g,此时测得饱和溶液的密度为ρg/mL,则该饱和溶液的物质的量浓度是多少?

[解析] 依题意可得溶质的质量分数为:w%=S/(100+S)×100%
  然后由溶液的物质的量浓度与溶质的质量分数的换算公式 c=1000×ρ×w%/M
  可得该饱和溶液的物质的量浓度 c=1000×ρ×S/M(100+S)

[例4] 将溶质的质量分数为a%、物质的量浓度为c1mol/L的稀H2SO4加热蒸发掉一定量的水,使溶质的质量分数变为2a%,此时硫酸的物质的量浓度为c2mol/L,则c1和c2的数值关系是(  )。
   (A) c2=2c1  (B)c2<2c1  (C)c2>2c1 (D)c1=2c2
        [ 解析] 由换算公式 c=1000×ρ×w%/M

得c1=1000×ρ1×w1%/M1=1000×ρ1×a%/M(H2SO4

 c2=1000×ρ2×w2%/M2=1000×ρ2×2a%/M(H2SO4
  由此可知:c1∶c2=ρ1∶2ρ2
  因为ρ2>ρ1,故有c2>2c1。

正确答案为(C)。

三、从“守恒”的观点出发
  1.稀释前后“溶质的物质的量守恒”,即c1V1=c2V2(其中c1、c2是稀释前后溶质的物质的量浓度,V1、V2是稀释前后溶液的体积)。
  2.溶液中“微粒之间电荷守恒”,即溶液呈电中性。
  3.质量守恒。
        [例5] 300mL某浓度的NaOH溶液中含有60g溶质,现欲配制1mol/LNaOH溶液,应取原溶液与蒸馏水的体积比约为(  )
  (A)1∶4  (B)1∶5  (C)2∶1  (D)2∶3
       [解析] 首先由定义式可求出原NaOH溶液的物质的量浓度为:c1=5mol/L
  再根据守恒原理,即稀释前后溶质的物质的量保持不变,可得:
   c1V1=c2V2=c2[ V1+V(水)]
  即 5mol/L×V1=1mol/L[V1+V(水)]

5mol/L×300mL=1mol/L[300mL+V(水)]
  解得:V(水)=1200mL。
  故正确答案为(A)。
       [例6] 将硫酸钾、硫酸铝、硫酸铝钾三种盐混合溶于硫酸酸化的水中,测得c(SO42)=0.105mol/L,c(Al3+)=0.055 mol/L,溶液的pH=2(溶液中硫酸完全电离为H+离子和SO42—),则溶液中c(K+)为

A.0.045 mol/L      B.0.035 mol/L      C.0.055 mol/L       D.0.040 mol/L

[解析] 将pH换算为H离子浓度,溶液中存在的阳离子有:Al3+、K和H离子,阴离子有SO42和OH

根据电荷守恒:c(H)+c(K)+ c(Al3+)=2c(SO42)+c(OH

c(K)= 2c(SO42)+c(OH)+c(H)—c(Al3+)

代入数据,可得答案B。

[例7] 某地酸雨中,C(Na)=7.0×10-6mol/L ,c(Cl)=3.5×10-5mol/L,c(NH4)=2.3×10-5mol/L,c(SO42)=2.5 ×10-6mol/L,则该地酸雨的pH为

.A.3       B.4       C.5          D.6

[解析] 由电荷守恒规律,有c(H)+c(Na)+c(NH4)=c(OH)+c(Cl)+c(SO42)

因为溶液显酸性,故c(OH)很小,可忽略。将有关数据代入上式得:

c(H)=1.0×10-5mol/L。故选C。

电荷守恒式在书写时,一定要注意一价离子的浓度是n价离子浓度的n倍,且在电荷守恒等式中无中性分子。

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