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  4. 浓硫酸的稀释溶液的配制关于溶液的计算

用98%的浓硫酸配制500mL溶质质量分数为20%的稀硫酸(密度为1.14g/mL),下列说法正确的是:()A.实验室中用到的玻璃仪器只有量筒和胶头滴管B.配制该稀硫酸需要加水400mLC.配制时

一、题文

用98%的浓硫酸配制500mL溶质质量分数为20%的稀硫酸(密度为1.14g/mL),下列说法正确的是:(  )
A.实验室中用到的玻璃仪器只有量筒和胶头滴管
B.配制该稀硫酸需要加水400mL
C.配制时应将水小心地加入浓硫酸中
D.该稀硫酸中,溶剂质量与溶液质量之比为4:5

考点提示:浓硫酸的稀释,溶液的配制,关于溶液的计算

二、答案

D

三、考点梳理

知名教师分析,《用98%的浓硫酸配制500mL溶质质量分数为20%的稀硫酸(密度为1.14g/mL),下列说法正确的是:()A.实验室中用到的玻璃仪器只有量筒和胶头滴管B.配制该稀硫酸需要加水400mLC.配制时》这道题主要考你对 浓硫酸的稀释溶液的配制关于溶液的计算 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:浓硫酸的稀释,溶液的配制,关于溶液的计算

考点名称:浓硫酸的稀释
  • 浓硫酸:

         俗称坏水。坏水指浓度大于或等于70%的硫酸溶液。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性,强氧化性,难挥发性,酸性,稳定性,吸水性等。
  • 浓硫酸的稀释:

         稀释浓硫酸时,一定要将浓硫酸沿着器壁慢慢地注入水里,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散,切不可把水倒入浓硫酸中,因为水的密度较小,浮在浓硫酸上面,溶解时放出的热会使水立刻沸腾。使硫酸液滴向四周飞溅,这是非常危险的(如下图)。若不慎将浓硫酸沾到皮肤上,应立即用大量水冲洗,然后涂上3%一5%的 NaHCO3溶液。

    切记“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅”。注酸入水不断搅拌
考点名称:溶液的配制
  • 知识梳理:

    1 、固体 + 水
    ①实验步骤:计算—称量—量取—溶解
    ②实验器材:托盘天平 + 药匙(或镊子) ;合适的量筒 + 胶头滴管;烧杯 + 玻璃棒
    ③注意事项:计算、称量和量取都要准确,溶解时固体要溶解完全

    2 、液体 + 水
    ①实验步骤:计算—量取—溶解
    ②实验器材:合适的量筒 + 胶头滴管;烧杯 + 玻璃棒
    ③注意事项:计算、量取都要准确,同时需要两种不同规格的量筒

  • 配制溶液的步骤:

    (1)用溶质和水配制一定溶质质量分数的溶液

    ①实验用品:托盘天平、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、药匙等。
    ②实验步骤:
    计算→称量药品→量取水→搅拌溶解

    a.计算所需溶质和水的质量;
    b.用托盘天平称量所需溶质,倒入烧杯中;
    c.把水的密度近似看作1g/cm3,用量筒量取一定体积的水,倒入盛有溶质的烧杯里,用玻璃棒搅拌,使溶质溶解;
    d.把配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签(标签中应包括药品的名称和溶液中溶质的质量分数),放到试剂柜中。
    ③导致溶液质量分数变化的因素
    a.称量时物质和砝码的位置放错,如止确称量5.8gNaCl,应在右盘放置5g砝码,再用0.8g游码,若放错位置,将砝码放在天平的左盘,则实际称量NaCl的质量为5g-0.8g=4.2g,这样会导致配制的溶液溶质质量分数变小;
    b.量筒量取水的体积时读取示数错误,读取示数时仰视读数所量取水的实际体积大于理论值,将会使配制的溶液溶质质量分数变小;读取示数时俯视读数所量取水的实际体积小于理论值,将会使配制的溶液溶质质量分数变大;
    c.将量筒中的水倒入烧杯时洒落到外面或未倒净,将导致溶液溶质质最分数偏大;
    d.所用固体不纯,将会导致溶液溶质质量分数偏小;
    e.计算错误可能会导致溶液溶质质量分数偏大或偏小。
  • 配制溶液时导致溶质质量分数变化的原因:

    在配制一定质量和一定质量分数的溶液过程中,经常会出现所得溶液溶质质量分数偏大或偏小的情况。

    1. 所配溶液溶质质量分数偏小的原因: 
    ①从计算错误角度考虑:水的质量算多了,溶质的质量算少了;
    ②从用托盘大平称量的角度考虑:天平读数有问题。药品和砝码放颠倒了,左盘放纸片但右盘没有放纸片,调零时,游码未拨回“0”刻度等;
    ③从用量筒量取液体的角度考虑:量取溶剂时,仰视读数了;
    ④从转移药品角度考虑:烧杯不干燥或烧杯内有水,量筒中的液体溶质未全部倒人烧杯中;
    ⑤从药品的纯度角度考虑:溶质中含有杂质

    2. 所配溶液溶质质量分数偏大的原因
    ①称量时,所用砝码已生锈或沾有油污;②量取溶剂时,俯视读数了。

  • 综合配制溶液的计算利用:

    所提供的信息可选取多种方案配制所需的溶液。如现有KCl固体、蒸馏水、5%的KCl溶液、15%的KCl溶液,配制100g10%的KCl溶液,其方案有:
    所需药品主要步骤
    10gKCl+90g蒸馏水用天平称量10gKCl,用量筒量取90ml水,分别倒入烧杯,用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
    66.7g15%的KCl溶液33.3g蒸馏水用量筒量取33.3mL水,用天平称66.7g15%的KCl溶液,混合均匀即可
    5.3gKCl+94.7g 5%的KCl溶液用天平称量5.3gKCl固体和94.7g 5%的KCl溶液,将5.3gKCl倒入94.7g5%的KCl溶液中,用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
    50g5%KCl溶液+50g15%KCl 溶液用天平称量5%、15%的KCl溶液各50g,混合均匀即可
考点名称:关于溶液的计算
  • 溶质质量分数:
    1.  概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。

    2. 表达式:
    溶质质量分数==

    3. 含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
  • 应用溶质质量分数公式的注意事项:
    ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。

    ②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。

    ③计算时质量单位应统一。

    ④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
    例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。

    ⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
    a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO4·5H2O溶于水时,溶质是CuSO4
    溶质质量分数= ×100%
    b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na2O溶于水时发生如下反应:Na2O+H2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
    溶液的溶质质量分数=
    c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
  • 影响溶质质量分数的因素:
    (1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
    ①将饱和的NaNO3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
    ②将饱和的NaNO3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
    (2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。

    有关溶质质量分数计算的类型
    (1)利用公式的基本计算
    ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
    直接利用公式:溶质的质量分数=×100%
    ②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
    利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
    溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
    ③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
    利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
    ④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
    当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
    利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度

    (2)溶液的稀释与浓缩
    方法计算依据计算公式
    溶液的稀释①加水稀释
    ②加稀溶液稀释
    ①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变
    ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量
    加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m×ω%=(m+m)×ω%
    溶液的浓缩①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量
    ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出)
    ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量
    蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m-m)×ω%=m×ω%
    注意:
    a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V≠VA+VB
    b.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m=mA+mB
    c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。

    (3)饱和溶液中溶质质量分数的计算
    a. 固体溶解度的计算公式
    根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=×100g]可推导出:
    b. 溶解度与溶质质量分数的关系
    溶解度溶质质量分数
    意义物质溶解性的量度,受外界温度的影响表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响
    容积要求100g无要求
    温度要求与温度有关一般与温度无关
    溶液是否饱和一定达到饱和不一定饱和
    计算公式×100g
    单位无单位
    联系饱和溶液中溶质的质量分数=

    特殊的溶质质量分数的计算:
    (1)结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
    如CuSO4·5H2O溶于水时,溶质是CuSO4
    溶质质量分数= ×100%

    (2)溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
    如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。

    (3)当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na2O溶于水时发生如下反应:Na2O+H2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
    溶液的溶质质量分数=

    (4)某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量
    如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
    ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。

    (5)利用元素的质量分数进行计算
    溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。

    溶质质量分数的不变规律:
    (1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
    (2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
    (3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
    (4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
    (5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。

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