若配制50 g溶质质量分数为10%的氯化钠溶液,请交流讨论并设计实验方案,尝试写出实验步骤。

在实验操作中,称取一定质量的固体和量取一定体积的液体较方便。因此,在配制一定溶质质量分数的溶液时,需要根据下列关系,计算需要的溶剂体积。若溶剂为水,已知水的密度为1.0 g/cm³,通过水的质量便能得出水的体积。

溶液质量=溶质质量+溶剂质量
溶质质量分数=$\frac{溶质质量}{溶液质量}×100\%$
溶剂体积=$\frac{溶剂质量}{溶剂密度}$
用浓溶液加水配制稀溶液常被称为溶液的稀释。在稀释溶液过程中,溶质的质量不发生变化,溶液稀释时存在下列关系,由此可计算需要浓溶液的质量。
浓溶液的质量×浓溶液的溶质质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的溶质质量分数
根据配制要求,计算出需要的浓溶液的体积和需要增加溶剂的质量。若溶剂为水,通过需要增加水的质量便能得出需要增加水的体积。
浓溶液的体积=$\frac{浓溶液的质量}{浓溶液的密度}$
需要增加溶剂的质量=稀溶液的质量-浓溶液的质量
[实验步骤]
1. 配制溶质质量分数为10%的氯化钠溶液
(1)计算。配制50 g溶质质量分数为10%的氯化钠溶液,计算得出需要氯化钠g,水mL。
(2)称量。放置电子天平调节水平,打开电源,取一张称量纸放置在电子天平的托盘上,按“去皮”键。用药匙向称量纸上添加氯化钠至示数接近g(不可以超过g),用另一只手轻敲持药匙的手腕或用食指轻敲药匙柄,让氯化钠粉末徐徐落到称量纸上,直至电子天平显示的数字为所需质量并保持不变。将药匙上多余固体放入指定回收容器。将电子天平上称量好的氯化钠转移至烧杯中。
(3)量取。取50 mL量筒,向量筒中倾倒蒸馏水至接近mL。将量筒平放在桌面上,用胶头滴管向量筒滴加蒸馏水,直至凹液面的最低处与所需刻度线齐平。
(4)溶解。将量取的蒸馏水倒入盛有氯化钠的烧杯中,用玻璃棒搅拌至氯化钠全部溶解。
配制过程的主要步骤如图7-30所示。

图7-30
在实验操作中,称取一定质量的固体和量取一定体积的液体较方便。因此,在配制一定溶质质量分数的溶液时,需要根据下列关系,计算需要的溶剂体积。若溶剂为水,已知水的密度为1.0 g/cm³,通过水的质量便能得出水的体积。
溶液质量=溶质质量+溶剂质量
溶质质量分数=$\frac{溶质质量}{溶液质量}×100\%$
溶剂体积=$\frac{溶剂质量}{溶剂密度}$
用浓溶液加水配制稀溶液常被称为溶液的稀释。在稀释溶液过程中,溶质的质量不发生变化,溶液稀释时存在下列关系,由此可计算需要浓溶液的质量。
浓溶液的质量×浓溶液的溶质质量分数=稀溶液的质量×稀溶液的溶质质量分数
根据配制要求,计算出需要的浓溶液的体积和需要增加溶剂的质量。若溶剂为水,通过需要增加水的质量便能得出需要增加水的体积。
浓溶液的体积=$\frac{浓溶液的质量}{浓溶液的密度}$
需要增加溶剂的质量=稀溶液的质量-浓溶液的质量
[实验步骤]
1. 配制溶质质量分数为10%的氯化钠溶液
(1)计算。配制50 g溶质质量分数为10%的氯化钠溶液,计算得出需要氯化钠g,水mL。
(2)称量。放置电子天平调节水平,打开电源,取一张称量纸放置在电子天平的托盘上,按“去皮”键。用药匙向称量纸上添加氯化钠至示数接近g(不可以超过g),用另一只手轻敲持药匙的手腕或用食指轻敲药匙柄,让氯化钠粉末徐徐落到称量纸上,直至电子天平显示的数字为所需质量并保持不变。将药匙上多余固体放入指定回收容器。将电子天平上称量好的氯化钠转移至烧杯中。
(3)量取。取50 mL量筒,向量筒中倾倒蒸馏水至接近mL。将量筒平放在桌面上,用胶头滴管向量筒滴加蒸馏水,直至凹液面的最低处与所需刻度线齐平。
(4)溶解。将量取的蒸馏水倒入盛有氯化钠的烧杯中,用玻璃棒搅拌至氯化钠全部溶解。
配制过程的主要步骤如图7-30所示。
图7-30
答案
解:
(1)计算:
需要氯化钠的质量:$50\ \mathrm{g} × 10\% = 5\ \mathrm{g}$
需要水的质量:$50\ \mathrm{g} - 5\ \mathrm{g} = 45\ \mathrm{g}$
已知水的密度为$1.0\ \mathrm{g/cm}^3$,则水的体积:$\frac{45\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=45\ \mathrm{mL}$
两处横线依次填:$\boldsymbol{5}$;$\boldsymbol{45}$。
(2)本实验需要称取5g氯化钠,因此添加氯化钠至示数接近5g,且不可以超过5g,两处横线依次填:$\boldsymbol{5}$;$\boldsymbol{5}$。
(3)本实验需要量取45mL蒸馏水,因此向量筒中倾倒蒸馏水至接近45mL,横线处填:$\boldsymbol{45}$。
(1)计算:
需要氯化钠的质量:$50\ \mathrm{g} × 10\% = 5\ \mathrm{g}$
需要水的质量:$50\ \mathrm{g} - 5\ \mathrm{g} = 45\ \mathrm{g}$
已知水的密度为$1.0\ \mathrm{g/cm}^3$,则水的体积:$\frac{45\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=45\ \mathrm{mL}$
两处横线依次填:$\boldsymbol{5}$;$\boldsymbol{45}$。
(2)本实验需要称取5g氯化钠,因此添加氯化钠至示数接近5g,且不可以超过5g,两处横线依次填:$\boldsymbol{5}$;$\boldsymbol{5}$。
(3)本实验需要量取45mL蒸馏水,因此向量筒中倾倒蒸馏水至接近45mL,横线处填:$\boldsymbol{45}$。
解析
【分析】
要解决配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液的填空问题,需遵循固体溶质溶液的配制步骤(计算、称量、量取、溶解):首先依据溶质质量分数公式计算所需溶质和溶剂的量,再结合实验操作要求确定称量、量取的数值。计算时,溶质质量=溶液质量×溶质质量分数,溶剂质量=溶液质量-溶质质量,再利用水的密度将水的质量换算为体积;称量需对应计算出的溶质质量,量取需对应溶剂体积,确保操作准确。
【解析】
1. 计算:根据溶质质量分数公式,需要氯化钠的质量为$50\ \mathrm{g}×10\% = 5\ \mathrm{g}$;需要水的质量为$50\ \mathrm{g} - 5\ \mathrm{g} = 45\ \mathrm{g}$,水的密度为$1.0\ \mathrm{g/cm}^3$,则水的体积为$\frac{45\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=45\ \mathrm{mL}$,故两处依次填5、45。
2. 称量:本实验需称取5g氯化钠,因此添加氯化钠至电子天平示数接近5g,且不能超过5g,故两处依次填5、5。
3. 量取:本实验需量取45mL蒸馏水,因此向量筒中倾倒蒸馏水至接近45mL,故填45。
【答案】
(1)5;45 (2)5;5 (3)45
【知识点】
一定溶质质量分数溶液的配制、溶质质量分数计算
【点评】
本题为初中化学基础实验题,考查配制一定溶质质量分数固体溶液的核心步骤及相关计算,侧重实验操作细节和公式应用的掌握,是必须熟练掌握的基础内容。
【难度系数】
0.2
要解决配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液的填空问题,需遵循固体溶质溶液的配制步骤(计算、称量、量取、溶解):首先依据溶质质量分数公式计算所需溶质和溶剂的量,再结合实验操作要求确定称量、量取的数值。计算时,溶质质量=溶液质量×溶质质量分数,溶剂质量=溶液质量-溶质质量,再利用水的密度将水的质量换算为体积;称量需对应计算出的溶质质量,量取需对应溶剂体积,确保操作准确。
【解析】
1. 计算:根据溶质质量分数公式,需要氯化钠的质量为$50\ \mathrm{g}×10\% = 5\ \mathrm{g}$;需要水的质量为$50\ \mathrm{g} - 5\ \mathrm{g} = 45\ \mathrm{g}$,水的密度为$1.0\ \mathrm{g/cm}^3$,则水的体积为$\frac{45\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=45\ \mathrm{mL}$,故两处依次填5、45。
2. 称量:本实验需称取5g氯化钠,因此添加氯化钠至电子天平示数接近5g,且不能超过5g,故两处依次填5、5。
3. 量取:本实验需量取45mL蒸馏水,因此向量筒中倾倒蒸馏水至接近45mL,故填45。
【答案】
(1)5;45 (2)5;5 (3)45
【知识点】
一定溶质质量分数溶液的配制、溶质质量分数计算
【点评】
本题为初中化学基础实验题,考查配制一定溶质质量分数固体溶液的核心步骤及相关计算,侧重实验操作细节和公式应用的掌握,是必须熟练掌握的基础内容。
【难度系数】
0.2
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