竞赛辅导6 物质的量浓度.docx

物质的量浓度人们称碘为生命元素、智慧元素、智能之花、聪明之泉研究 证明，碘是人类生长发育、智力发育、新陈代谢的重要微量元素 据称，缺碘是世界上已知导致人类智力损害的最主要原因全球至 少130多个国家约10亿多人生活在缺碘环境中，15亿人受缺碘威胁 我国是世界上 12个严重缺碘国家之一，除上海外，其余省市不同程 度缺碘，4.25亿人受缺碘威胁，约占世界缺碘病区人口 40％多我 国政府在1991年国际会议上签字，庄严承诺：到 2000年，在我国 消灭碘缺乏症现已成功为了预防碘缺乏症，国家规定每kg盐中 应含40〜50mg的碘酸钾(KIO3),某同学取食盐样品428g,设法 溶解出其中全部的碘酸钾，将溶液酸化并加入足量的淀粉碘化钾溶 液溶液呈蓝色(IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O, I2遇淀粉变蓝色)， 再加0.03mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),2 2 3 4 6用去18・00mL时蓝色刚好褪去你能通过计算说明该加碘食盐是否 为合格产品吗？本题涉及有关物质的量浓度的计算，这就是本讲所学内容解析： I2+2S2O32-=2I-+S4O62-2 2 3 4 6n(I2) =1/2X0・03mol/LX 18X 10-3L=0・27X 10-3molIO3-+5I-+6H+=3I2+3H2On(KIO3) = 0.27 X 10-3mol X1/3=0.09 X 10-3mol每kg食盐中含 KIO3： 214/428X0.09X 10-3X 1000g=45X 10-3gJ即45mg,所以该加碘食盐是合格的。

溶液浓度的其他表示方法溶液浓度除了物质的量浓度和溶质的质量分数外，还有另外的 表示方法：1．物质的量的分数 X(B)物质的量分数又叫摩尔分数溶液中组分B的物质的量分数的 定义是：物质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比，用公式表示为：XB)=百面二 式中的n(A)是组分A (溶剂)的物质的量，n(B)是除A以外其他B组分(溶质)的物质的量，n是 总的物质的量，其单位都是mol物质的量分数X(B)无量纲2．质量摩尔浓度溶质用物质的量、溶剂以质量(kg)表示的浓度，用公式表示 为：m(B)=罟)式中n(B)是B组分的物质的量(单位：mol) 玖A)是溶剂A的质量(单位：kg),所以，m(B)即为每1 kg溶剂中 所含溶质 B 的物质的量，单位是 mol/k用质量摩尔浓度表示溶液组成的优点是可用准确的称量法来配 制溶液m(B)X(B)与 m(B)的关系是：X(B) =1 + m((其中/M (A)十 m (B)M(A)为溶剂A的摩尔质量，单位：kg/mol)二、稀溶液的依数性将某一不挥发性溶质溶于某一溶剂时，溶液的蒸气压会降低， 沸点升高，凝固点下降及产生渗透压对于稀溶液来说，当溶剂的 种类和数量确定后，这些性质只取决于溶于所含溶质分子的数目， 而与溶质的本性无关，故称为溶液的依数性。

1．蒸气压降低1887 年，法国化学家拉乌尔指出：在一定温度下，稀溶液的蒸 气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数即为拉乌尔定律 用公式表示为：p=p(A)X(A)，则△p=p (A)—p=p (A) X(B)式中p是溶液的蒸气压，p(A)是纯溶剂的蒸气压，△p是蒸气压的 降低值，XA)为溶剂的摩尔分数，X(B)为溶质的摩尔分数拉乌尔 定律只适用于稀溶液，溶液越稀，越符合拉乌尔定律 e(B)n(B) n(B) _ M(B)因为 n(A)>>n(B)，故X(B) = n(A)+n(B)^EAT 以此式可求算不挥发性物质B的摩尔质量 M(A)稀溶液的蒸气压为什么会比纯溶剂低呢？这是因为在溶剂中加 入溶质形成溶液后，溶液中的一部分液面被溶质分子所占据，在单 位时间内从液面逸出的溶剂分子势必比纯溶剂少，因为溶质是不挥 发的，故溶液的蒸气压就是溶剂的蒸气压，它必低于纯溶剂在同一 温度下的蒸气压2．稀溶液的沸点升高 液体的沸点跟蒸气压直接有关，如前所述，当溶剂中加入不挥 发性溶质时，溶液的蒸气压降低如纯水中加入不挥发性溶质达到10O°C时，溶液的蒸气压低于1・01X1O5Pa，溶液不含沸腾只有通 过升高温度，使溶液的蒸气压等于外界压强时，溶液才会沸腾。

所 以，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点有关数学表达式为：△Tb=Kbm(B) 式中为沸点升高值,笛为溶剂的沸点升高常数，此值只与溶剂种类有关3．凝固点降低凝固点为物质固、液态两态蒸气压相等，两态能够同时共存的 温度也如前所述，溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压，当纯溶剂 达到凝固点温度时，溶液的蒸气压低于固态的蒸气压，要想两态共 存，必须降低温度，使溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点有关数 学表达式为： △T^ = Km(B)式中ATf为溶液的凝固点降低值,弓为溶剂的凝固点降低常数 4．稀溶液的渗透压1886 年，荷兰物理学家范特霍夫通过实验指出：稀溶液的渗透 压(兀)与溶液的物质的量浓度(c)、热力学温度(T)成正比，而 与溶质的本性无关即：兀=cRT式中免的单位是Pa, T的单位是K, c的单位是mol/L,常数R =8.31X103Pa • L/mol • K—1例1•酒石酸(H2C4H4O6)与甲酸(HCOOH)混合液10・00mL,用0.1000mol/L NaOH溶液滴定至酚酞变色，耗去NaOH溶液15・00mL另取 10・00mL 混合液，加入 0.2000mol/L Ce(IV)30.00mL, 并在10mol/LH2SO4条件下使酒石酸和甲酸全部氧化成CO2,剩余的Ce(IV)用 0.1000mol/L Fd+回滴，耗去 10・0OmL。

1)写出酸性条件下Ce(IV)氧化H2C4H4O6及HCOOH的反应 式并配平； ( 2)计算酒石酸和甲酸的浓度解析：HCHO 〜 2NaOH HCOOH 〜NaOH2 4 4 6n(H2C4H4O6) 2n(H2C4H4O6) n(HCOOH) n(HCOOH) 2n(H2C4H4O6)+n(HCOOH)=0.1000XO.O15O0=O.0015OOmol (1) Ce4+ ► Cem+;化合价降低 4—mH2C4H4O6 4CO2；化合价升高 1O2 4 4 6 2HCOOH CO2；化合价升高2Fe2+ Fe3+；化合价升高11On(H2C4H4O6)+2n(HCOOH)=( 4— m)X O・OO6OOOmol— O・OO1OOOmol ( 2)当 m=3 时，(2)式变为：5n(H2C4H4O6)+n(HCOOH)=O.OO25OOmol 与(1)联立，解得： n(H2C4H4O6)=O・OOO3333mol； n(HCOOH)=O・OOO8334mol当 m=2 时，(2)式变为：5n(H2C4H4O6)+n(HCOOH)=O.OO55OOmol 与(1)联立，解得n(HCOOH)为负数，不合理，舍去； 同理m=1时，n(HCOOH)也是负数，不合理，舍去。

故 c(H2C4H4O6)=O.OOO3333mol/O.O1OOOL=O.O3333mol/L；c(HCOOH)=O・OOO8334mol/O・O1OOOL=O・O8334mol/L化学方程式：H2C4H4O6+10Ce4++2H2O=4CO2 t+10Ce3++10H+2 4 4 6 2 2HCOOH+2Ce4+=CO2 t+2Ce3++2H+例2・氙和氟气反应，生成含有XeF2和XeF4的固体混合物，现24 用两份等质量的此种固体混合物，做下面的化学分析：（1）用水处理此固体,获得60・2cm3气体（在17°C和1・O0X1O5Pa 条件下），其中有24・1cm3是氧气，其余的是氙气，水溶液中的XeO3 可以氧化30.0cm3浓度为0.100mol/dm3的Fe2+2）用KI溶液处理此固体，获得单质，此碘需要35・0cm3浓 度为0.200mol/dm3的Na2S2O3与之完全反应2 2 3试求此固体混合物中XeF2和XeF4的物质的量分数各为多少提示：XeF2与H2O仅发生氧化还原反应；XeF4与H2O反应 时，有一半的XeF4与水发生氧化还原反应，另一半的XeF4则发生44歧化反应。

解析：2XeF2+2H2O=2Xe t+O2 t+4HF①3XeF +6HO=Xe t+2XeO +12HF4 2 3②XeF +2HO=Xe t+O t+4HF4 2 2③③式X3+②式，得：6XeF +12H O=4Xet+3O t+2XeO+24HF4 2 2 3④n(O2)=pV(O2)/RT= 1.00 X105 X 24・1 X10-6/ ( 8.31 X 290) 22= 1.00X 10-3moln(总)=1.00 X105 X 60.2 X 10-6/(8.31 X 290) =2.50 X 10-3moln(Xe)=(2.50-1.00)X10-3=1.5X10-3mol由化学计量关系，有：{x+2/3y=n(Xe)=1・50 (由 XeF2、XeF4 产生 Xe) x/2+y/2=n(O2)=1.00 (由 XeF2> XeF4产生 O2) 解得：{x=0.500X10-3 moly=1.50 X10-3 molx(XeF2)=0.500.50 +1.50=0.25 ；x(XeF4)=1-0.25=0.75例3•将0.2molMnO2和50mL12mol/L盐酸混合后缓缓加热2(HCl无损失)，反应完全后留下的溶液中加入足量的AgNO3溶液。

下列判断生成AgCl沉淀的物质的量正确的是(A.等于 0.3molB・小于0.3molC・大于0.3mol小于0・6mol D・以上结论都不正确解析：有关的化学方程式为：{MnO2(S)+4HCl 浓 亠 MnCl2+Cl2 t+2H2OAg++Cl亠AgCH盐酸中共含有HCl： 0.05LX12mol/L=0・6mol,显然HCl为不足量，若0.6molHCl完全反应，则放出Cl20.15mol，溶液损失Cl-0・3mol,余下的Cl-0・3mol但是，当浓盐酸一旦变稀，产生Cl2的2反应就会停止，AgCl沉淀的物质的量介于0・3〜0・6mol之间例4. 20°C时使0.300L (标准状况)的一种无色混合气体，通过 0.100mLCa(OH)2饱和溶液后，使逸出的气体通入0・100mLBa(OH)2 饱和溶液通完后，Ca(OH)2溶液无沉淀，Ba(OH)2溶液有沉淀1)混合气体肯定含有下列气体中的哪几种？H2、O2、N2、HCl、CO2、NO22 2 2 2 22)混合气体中所含几种气体的可能组成是什么？(3)如在20°C时，首先使0.300L (标准状况)混合气体通过0.100mLBa(OH)2 饱和溶液，将发生什么现象？说明理由。

设气体的溶解和反应都是完全的已知20C时Ca(OH)2的溶 解度是0.167g，Ba(OH)2的溶解度是4・29g)分析：由无色混合气体排除NO2,而通过Ca(OH)2无沉淀，通 过Ba(OH)2溶液有沉淀，则肯定混合气体中含有HCl和CO2因HCl在Ca(OH)2溶液中被中和，则CO2在Ba(OH)2溶液中产生沉淀 由Ca(OH)2与HCl的反应可求出混合气体中HCl的最少体积，进而 可求含CO2的最多体积。