实验活动 1 配制一定物质的量浓度的溶液

本节学习目标

• 掌握容量瓶的结构、规格、使用范围、检漏方法和读数要求。
• 能计算用固体配液所需质量以及用浓溶液稀释所需体积。
• 能规范完成称量、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀和贴签。
• 能说明每一步操作的目的，并从 $c=n/V$ 分析常见误差。
• 树立定量实验中的安全、精确、规范和环保意识。

核心知识点讲解

一、知识对象与物质情境

配制一定物质的量浓度的溶液，本质是准确确定两件事：溶质的物质的量 $n$ 和最终溶液体积 $V$。不是简单地“取一定质量溶质，再加入一定体积的水”。

$$c=\frac{n}{V}$$

实验分为两类：用固体试剂直接配制；用较浓的溶液稀释配制。两类实验计算不同，但都要保证溶质定量转移、最终体积准确。

二、核心概念与物质分类

1. 容量瓶

容量瓶是细颈、梨形、平底玻璃仪器，瓶颈有一条刻度线，瓶身标有规格和使用温度。常见规格有 $50\mathrm{mL}$、$100\mathrm{mL}$、$250\mathrm{mL}$、$500\mathrm{mL}$、$1000\mathrm{mL}$。

它只能准确量取一个固定体积，不能用于溶解、加热、反应、直接稀释放热液体或长期储存溶液。

2. 主要仪器与作用

仪器	主要作用	使用提醒
天平、药匙、称量纸	称取固体	根据精度要求选择天平
烧杯	溶解或初步稀释	放热后需冷却至室温
玻璃棒	搅拌、引流	洗涤时玻璃棒也要冲洗
容量瓶	准确定容	使用前检漏，规格与目标体积一致
胶头滴管	最后逐滴定容	不伸入容量瓶，不横放
量筒或移液管	量取浓溶液	高精度时优先使用移液管

三、关键规律、反应原理与方程式

1. 固体配液计算

$$n=cV$$ $$m=nM=cVM$$

配制 $100\mathrm{mL}$ $1.00\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ $NaCl$ 溶液：

$$m(NaCl)=1.00\times 0.100\times 58.5=5.85\mathrm{g}$$

2. 浓溶液稀释计算

稀释前后溶质物质的量不变：

$$c_1{V}_1=c_2{V}_2$$

用 $1.00\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ $NaCl$ 溶液配制 $100\mathrm{mL}$ $0.500\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 溶液：

$$V_1=\frac{0.500\times 100}{1.00}=50.0\mathrm{mL}$$

四、典型转化模型与分析方法

1. 固体配液流程

计算 → 称量 → 烧杯中溶解 → 冷却 → 转移 → 洗涤并合并洗液 → 加水至距刻度线 1～2 cm → 滴管定容 → 摇匀 → 装瓶贴签

2. 溶液稀释流程

计算 → 量取浓溶液 → 烧杯中稀释、冷却 → 转移 → 洗涤并合并洗液 → 定容 → 摇匀 → 装瓶贴签

3. 误差分析模型

始终围绕：

$$c_{\text{实际}}=\frac{n_{\text{实际}}}{V_{\text{实际}}}$$

• 先判断操作是否改变转入容量瓶的溶质物质的量 $n$。
• 再判断定容后的实际体积 $V$ 比刻度值大还是小。
• 最后判断浓度偏高、偏低或无影响。

五、实验现象、装置与证据

1. 容量瓶检漏

加水至一定量，塞紧瓶塞，用手指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，将容量瓶倒立约两分钟，观察是否漏水；正立后将瓶塞旋转 $180^{\circ }$，再倒立检查。两次均不漏水方可使用。

2. 固体配制 $NaCl$ 溶液

1. 计算并称取 $5.85\mathrm{g}$ $NaCl$。
2. 将固体放入烧杯，加约 $40\mathrm{mL}$ 蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解。
3. 沿玻璃棒把溶液转入 $100\mathrm{mL}$ 容量瓶。
4. 用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒 2～3 次，洗液全部转入容量瓶。
5. 加水至液面距刻度线 1～2 cm，改用胶头滴管逐滴加水。
6. 视线与刻度线、凹液面最低点水平，直至三者相切。
7. 塞紧瓶塞，反复上下颠倒摇匀。
8. 转移至试剂瓶，标签写明溶质、浓度和配制日期等信息。

3. 用浓溶液稀释

量取计算所得的 $50.0\mathrm{mL}$ $1.00\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ $NaCl$ 溶液，在烧杯中加适量水混匀，转入 $100\mathrm{mL}$ 容量瓶，洗涤并合并洗液，再定容、摇匀。

稀释浓硫酸等强放热液体时，必须把浓溶液缓慢加入水中并搅拌，冷却至室温后才能转移和定容。

六、题型应用与迁移

• 仪器选择：容量瓶规格应与目标体积一致；容量瓶不能量取任意体积。
• 操作排序：重点辨认“冷却在转移和定容之前”“洗涤在定容之前”。
• 操作目的：洗涤是定量转移；摇匀是使浓度均一；冷却是保证定容体积准确。
• 误差判断：抓住 $n$ 与 $V$，不要凭“加水多或少”的直觉判断全部情况。
• 实验纠错：定容超过刻度线、转移洒失等错误不能补救，应重新配制。

重点梳理

1. 洗涤是定量转移的一部分

烧杯和玻璃棒表面附着的溶液含有溶质。若不洗涤或洗液未转入容量瓶，$n$ 减小，浓度偏低。洗涤水会在定容时计入最终体积，因此不会使浓度偏低。

2. 冷却后才能定容

容量瓶的刻度体积对应规定温度。若溶液较热时定容，冷却后溶液体积收缩，实际体积小于刻度容积，浓度偏高。

3. 定容的最后阶段决定体积精度

液面距刻度线 1～2 cm 时改用胶头滴管，平视凹液面最低点。超过刻度线后倒出一部分溶液会同时损失溶质，无法恢复原浓度，必须重新配制。

4. 摇匀后液面下降无需补水

少量溶液润湿瓶塞和刻度线上方内壁会使液面看似下降，但溶液总体积和溶质物质的量并未改变。若再加水，体积增大，浓度偏低。

难点突破

1. 仰视与俯视的空间关系

定容时：

• 仰视刻度线，看到凹液面已与刻度线相切时，真实液面高于刻度线，$V$ 偏大，$c$ 偏低。
• 俯视刻度线，真实液面低于刻度线，$V$ 偏小，$c$ 偏高。

2. 容量瓶未干燥为何无影响

若洗净的容量瓶内残留少量蒸馏水，既不改变转入的溶质物质的量，最终又定容到刻度，因此对浓度无影响。但若残留的是其他溶液，则会引入额外溶质，不能认为无影响。

3. 称量吸湿或易反应固体

$NaOH$ 易吸水并与空气中 $C{O}_2$ 反应，直接称量难以得到准确的纯 $NaOH$ 质量。实际精确配制时常先配制近似浓度，再用标准方法标定。题目若默认纯净且快速操作，可按 $m=cVM$ 计算，但实验评价要意识到这一性质。

例题讲解

例题一：固体配液

配制 $250\mathrm{mL}$ $0.200\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ $NaCl$ 溶液，需要称取多少克 $NaCl$？应选哪种容量瓶？

$$n(NaCl)=0.200\times 0.250=0.0500\mathrm{mol}$$ $$m(NaCl)=0.0500\times 58.5=2.93\mathrm{g}$$

答案： 称取 $2.93\mathrm{g}$ $NaCl$，选用 $250\mathrm{mL}$ 容量瓶。

例题二：误差判断

配制溶液时发生下列操作：①转移时少量溶液洒出；②定容时仰视；③摇匀后再加水至刻度；④容量瓶洗净后未干燥。判断浓度影响。

分析： ①使 $n$ 减小，偏低；②使 $V$ 偏大，偏低；③使 $V$ 增大，偏低；④ $n$ 不变且最终 $V$ 不变，无影响。

反思： 每项都回到 $c=n/V$，明确改变的是分子还是分母。

易错点整理

常见错误表现	错因分析	正确处理步骤
在容量瓶内溶解固体	把容量瓶当烧杯	固体先在烧杯中溶解，冷却后转移
洗涤液倒掉	不理解定量转移	洗涤 2～3 次并全部转入容量瓶
定容超过刻度后倒出一些	误以为只需恢复体积	倒出时溶质也损失，应重新配制
摇匀后液面下降再补水	不理解润湿瓶壁现象	不再加水
俯视、仰视结论记反	只背结论不看实际液面	先画实际液面，再由 $c=n/V$ 判断
用容量瓶长期保存溶液	混淆配制与储存仪器	摇匀后转入试剂瓶并贴签

考点考证点整理

考点一：计算与仪器选择

• 出题思路：给目标浓度、体积和摩尔质量，求固体质量或浓溶液体积并选择容量瓶。
• 关键条件：体积换算、容量瓶规格、试剂纯度和有效数字。
• 解答要点：固体配液用 $m=cVM$；稀释用 $c_1{V}_1=c_2{V}_2$；选择与最终体积一致的容量瓶。
• 易扣分点：把 $\mathrm{mL}$ 直接代入 $m=cVM$；使用容量瓶量取任意体积。

考点二：操作步骤与目的

• 出题思路：步骤排序、仪器识别、填空说明洗涤、冷却、定容和摇匀的作用。
• 关键条件：是否放热；溶质是否完全转移；液面距刻度线的位置。
• 解答要点：写出完整顺序；说明洗涤保证 $n$ 准确，定容保证 $V$ 准确，摇匀保证浓度均一。
• 易扣分点：先定容后洗涤；热溶液直接定容；装瓶后才摇匀。

考点三：误差分析

• 出题思路：给出一种或多种不规范操作，判断浓度偏高、偏低或无影响。
• 关键条件：错误发生在定容前还是定容时；改变 $n$ 还是 $V$。
• 解答要点：明确“该操作使 $n$ 或 $V$ 怎样变化，所以 $c$ 怎样变化”。
• 易扣分点：只给结论没有原因；把仰视、俯视记反；误认为容量瓶有蒸馏水必然稀释。

考点四：安全与实验评价

• 出题思路：浓硫酸稀释、易吸湿试剂称量、容量瓶检漏或实验失败补救。
• 关键条件：放热、腐蚀性、挥发性、仪器允许用途。
• 解答要点：浓溶液缓慢加入水并搅拌；冷却后定容；重大定量错误重新配制。
• 易扣分点：水倒入浓硫酸；认为超过刻度可吸出多余液体补救。

练习题

基础训练

1. 配制 $100\mathrm{mL}$ $1.00\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ $NaCl$ 溶液，需称取多少克 $NaCl$？
2. 列出用固体配制溶液的主要操作顺序。
3. 为什么要洗涤烧杯和玻璃棒 2～3 次并将洗液转入容量瓶？
4. 容量瓶使用前为什么要检漏？

巩固训练

5. 用 $1.00\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ $NaCl$ 溶液配制 $100\mathrm{mL}$ $0.500\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 溶液，需量取原溶液多少毫升？
6. 判断下列操作对浓度的影响：未洗涤烧杯；定容时俯视；热溶液直接定容；容量瓶内残留少量蒸馏水。
7. 定容超过刻度线后，能否用胶头滴管吸出少量溶液至刻度线？说明原因。
8. 摇匀后发现液面低于刻度线，为什么不能补水？

提升训练

9. 用 $18.0\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 浓硫酸配制 $250\mathrm{mL}$ $1.00\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 稀硫酸，计算所需浓硫酸体积，并说明稀释安全操作。
10. 某同学称取的固体中含有 $5.0\%$ 不与水反应的杂质，仍按纯物质质量进行配制；定容时又俯视。两种错误对浓度影响方向是否一定相互抵消？说明理由。

练习题答案

1. $m=cVM=1.00\times 0.100\times 58.5=5.85\mathrm{g}$。
2. 计算、称量、溶解、冷却、转移、洗涤并合并洗液、加水至距刻度线 1～2 cm、滴管定容、摇匀、装瓶贴签。
3. 把附着在烧杯和玻璃棒上的溶质定量转移到容量瓶；否则 $n$ 偏小，浓度偏低。
4. 若容量瓶漏水，定容和摇匀过程中溶液损失，无法保证浓度和安全。
5. $V_1=c_2{V}_2/c_1=0.500\times 100/1.00=50.0\mathrm{mL}$。
6. 未洗涤使 $n$ 减小，偏低；俯视使实际 $V$ 偏小，偏高；热溶液定容后冷却使 $V$ 偏小，偏高；残留蒸馏水不改变最终 $n$ 和 $V$，无影响。
7. 不能。吸出的溶液中同时含有溶质，剩余溶质物质的量无法确定，应重新配制。
8. 摇匀后少量溶液润湿瓶塞和上部内壁，液面下降不代表总体积减少；补水会使 $V$ 增大，浓度偏低。
9. $V_1=1.00\times 250/18.0=13.9\mathrm{mL}$。将量取的浓硫酸沿烧杯内壁缓慢加入水中并不断搅拌，冷却至室温后再转移、定容；禁止把水倒入浓硫酸。
10. 不一定。杂质使实际溶质 $n$ 减小，浓度偏低；俯视使实际 $V$ 减小，浓度偏高。两者影响方向相反，但变化程度未知，不能断定恰好抵消，最终浓度方向也不能仅凭题目信息确定。