在化学实验中,准确计算溶液的物质的量浓度是一项基础但重要的技能。题目给出了14.2克无水硫酸钠(Na₂SO₄)配制成500毫升溶液后,求该溶液的物质的量浓度。这一问题不仅考察了基本的化学计算能力,还涉及对溶液配制原理的理解。
首先,我们需要明确物质的量浓度的定义。物质的量浓度(C)是指每升溶液中所含溶质的物质的量(单位为摩尔),其公式为:
\[ C = \frac{n}{V} \]
其中:
- \( n \) 是溶质的物质的量(单位:mol)。
- \( V \) 是溶液的体积(单位:L)。
接下来,我们根据已知条件逐步推导答案。
第一步:计算溶质的物质的量
无水硫酸钠的摩尔质量可以通过元素周期表查得:
- 钠(Na)的原子量为 23 g/mol,
- 硫(S)的原子量为 32 g/mol,
- 氧(O)的原子量为 16 g/mol。
因此,无水硫酸钠的摩尔质量为:
\[ M = (2 \times 23) + 32 + (4 \times 16) = 142 \, \text{g/mol} \]
已知溶质的质量为 14.2 克,那么溶质的物质的量 \( n \) 可通过以下公式计算:
\[ n = \frac{\text{溶质质量}}{\text{摩尔质量}} = \frac{14.2}{142} = 0.1 \, \text{mol} \]
第二步:确定溶液的体积
题目指出溶液的总体积为 500 毫升,即:
\[ V = 500 \, \text{mL} = 0.5 \, \text{L} \]
第三步:计算物质的量浓度
将上述数据代入公式 \( C = \frac{n}{V} \):
\[ C = \frac{0.1}{0.5} = 0.2 \, \text{mol/L} \]
因此,最终得出的结果是:
该溶液的物质的量浓度为 0.2 mol/L。
以上分析过程清晰地展示了如何利用化学计算公式解决实际问题。值得注意的是,在进行实验操作时,还需注意试剂的精确称量与溶液的均匀混合,以确保结果的准确性。此外,这类问题常常作为基础练习出现在化学竞赛或考试中,熟练掌握有助于提高解题效率和自信心。