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三、物质的量浓度

物质的量及其在化学计算中的应用 · 高三
讲清楚它是什么

定义 单位体积溶液中所含溶质的物质的量,符号为 $c$,常用单位为 mol/L。

从哪来 本节为高三第1讲起点,图谱未记录前置知识点,故基于化学计量基础(物质的量、摩尔质量、溶液体积)直接构建。

为什么 化学反应中,反应速率和平衡常数往往与单位体积内的粒子数(浓度)直接相关,而非总质量或总体积。引入“物质的量浓度”是为了建立微观粒子数量与宏观溶液体积之间的定量桥梁,使化学计算能直接关联反应方程式中的化学计量数,简化复杂溶液反应的配比计算。

讲法
类比法:糖水浓度 适合形象思维强、抽象概念理解困难的学生。 讲解时,不要直接背公式,而是用“一桶水”和“一缸水”装同样多的糖做对比。问学生:哪杯更甜?学生回答“一桶的更甜”。引出:甜度(浓度)取决于糖(溶质)和水的量(体积)的比值。再进一步,如果糖是用“摩尔”这个单位来称重的,这个比值就是物质的量浓度。强调:分母是“溶液”的体积,不是“水”的体积,就像糖溶解后体积会变化一样。
讲法
公式推导法:从定义出发 适合逻辑严密、擅长数学推导的学生。 直接写出定义式 $c = n/V$。 1. $n$ 是溶质的物质的量(mol)。 2. $V$ 是溶液的体积(L)。 3. 强调单位一致性:$n$ 用 mol,$V$ 必须换算成 L。 4. 推导变式:$n = c \times V$,$V = n / c$。 5. 结合 $n = m/M$,推导出 $c = m/(M \times V)$。 通过代数变形,让学生明白三个量之间的互换关系,强调这是解决所有浓度计算的核心骨架。
讲法
实验操作法:配制过程反推 适合动手能力强、对实验现象敏感的学生。 回顾“配制 100 mL 1.0 mol/L NaCl 溶液”的实验步骤。 1. 计算:需要多少克 NaCl?($1.0 \text{ mol/L} \times 0.1 \text{ L} \times 58.5 \text{ g/mol} = 5.85 \text{ g}$) 2. 称量:称 5.85 g。 3. 溶解:加水溶解。 4. 转移:移入 100 mL 容量瓶。 5. 定容:加水至刻度线。 关键提问:为什么最后要加水到刻度线,而不是直接加 100 mL 水?因为溶质占据体积,且溶解后体积有变化。只有最终溶液体积是 100 mL,才能保证浓度准确。由此反推:浓度 = 溶质摩尔数 / 最终溶液体积。
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练一道
基础题
将 11.7 g NaCl 溶于水,配制成 500 mL 溶液,求该溶液的物质的量浓度。
变式
从 1 L 2 mol/L 的 NaCl 溶液中取出 50 mL,求取出部分的浓度。若将这 50 mL 溶液加水稀释至 500 mL,求稀释后的浓度。
试试手自己判
检测题
将 20 g NaOH 固体溶于水中,配制成 500 mL 溶液。求该溶液的物质的量浓度。(已知 NaOH 摩尔质量为 40 g/mol)
看答案和判分标准
答案:1. $n(\text{NaOH}) = \frac{20 \text{ g}}{40 \text{ g/mol}} = 0.5 \text{ mol}$。 2. $V = 500 \text{ mL} = 0.5 \text{ L}$。 3. $c = \frac{0.5 \text{ mol}}{0.5 \text{ L}} = 1.0 \text{ mol/L}$。
判对标准:
- 正确计算 NaOH 的物质的量为 0.5 mol(1 分)。
- 正确将 500 mL 换算为 0.5 L(1 分)。
- 最终得出 1.0 mol/L 且单位正确(2 分)。
- 若未换算体积直接计算得 1000 mol/L,判错。
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