溶液的浓度(二)

官方化学老师·12 页·进阶(有基础,想深入原理)·0 次浏览·4 天前
溶液浓度配制稀释化学计算进阶原理

溶液的浓度(二)

搞懂配制、稀释、混合背后的浓度变化原理

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溶液浓度配制稀释化学计算进阶原理

溶液的浓度(二)

搞懂配制、稀释、混合背后的浓度变化原理

1第 1 页 · 溶液的浓度(二)

固体溶解度随温度变化的规

上一节我们认识了溶解度——100g水里最多能溶多少。但温度不同,同样多的水能溶的量差别很大。这一页,我们看温度如何「操控」固体的溶解度。

多数固体升温溶解更多
温度升高,像硝酸钾、糖等固体的溶解度增大,曲线向上倾斜
少数固体升温溶解更少
熟石灰Ca(OH)₂反常:温度升高溶解度反而减小
特殊固体出现转折
硫酸钠Na₂SO₄在约32.4℃时溶解度最大,呈先升后降
溶解度曲线直观呈现
横轴温度、纵轴溶解度,不同物质曲线形态各异
规律指导结晶与提纯
降温结晶、蒸发结晶、物质提纯都以此规律为基础
同样一碗水,热水化糖多对应 →固体溶解度随温度升高而增大

碗的容量不变,但加热让水分子运动更剧烈,能拆开更多糖分子并稳定它们

2第 2 页 · 固体溶解度随温度变化的规

溶液的浓度

上页我们弄清了『最多能溶多少』,但实际配出的溶液有浓有稀——一杯糖水和一锅糖水,溶质总量天差地别。这里就要引出『浓度』:在意的不是总量,而是比例。

浓度的本质
一定量溶液中所含溶质的多少,描述『稀』与『浓』
质量分数 ω
溶质质量占溶液质量的百分数,适合固体溶质
物质的量浓度 c
单位体积溶液中溶质的物质的量,化学计算核心
配制与稀释
按需调配浓度,过程中溶质量守恒
调糖水的甜度对应 →溶液的浓度

同样一杯水,放一勺微甜,三勺很甜——糖量与水量之比,就是『浓度』的直观感受

c=nVc = \dfrac{n}{V}
3第 3 页 · 溶液的浓度

溶质的质量分数

上页我们知道了溶液有浓稀之分,但'挺浓的'太模糊。实验室需要精确表达——这杯糖水里糖到底占多少?这就要用到'质量分数'。

定义
溶质质量与溶液质量的比值,用百分数表示
计算公式
ω = m(溶质) ÷ m(溶液) × 100%,用%表示
易错提醒
溶液质量 = 溶质 + 溶剂,分母不能只算溶剂
与溶解度区分
溶解度看最大溶解能力(受温度影响),质量分数看实际浓度
典型应用
医用酒精75%、生理盐水0.9%、浓盐酸约37%
调糖水对应 →溶质质量分数

糖是溶质,整杯糖水是溶液,糖占整杯的比重就是质量分数

ω=m溶质m溶液×100%\omega = \dfrac{m_{\text{溶质}}}{m_{\text{溶液}}} \times 100\%
4第 4 页 · 溶质的质量分数

体积分数

上页用质量描述浓度,但配制酒精消毒液时,你是用量筒还是天平?液体混液体时,量体积更直接——这就需要体积分数。

体积分数含义
溶质体积与溶液体积之比,常用百分数,专用于液体互溶
典型应用
医用酒精75%、白酒酒精度、汽油辛烷值标注都属此类
体积不严格可加
50 mL酒精+50 mL水≠100 mL,分子大小不同+相互吸引导致
调一杯鸡尾酒对应 →体积分数

朗姆酒30 mL+汤力水70 mL=100 mL鸡尾酒,朗姆酒占30%

φ=V溶质V溶液×100%\varphi = \dfrac{V_{\text{溶质}}}{V_{\text{溶液}}} \times 100\%
5第 5 页 · 体积分数

浓溶液与稀溶液

浓溶液与稀溶液:定义、要点与典型应用

浓溶液与稀溶液
浓溶液与稀溶液:定义、要点与典型应用
6第 6 页 · 浓溶液与稀溶液

溶液质量

你做过质量分数的计算题,会求溶质或溶液质量。但有没有碰到过:两杯盐水倒在一起,质量可以直接相加,可体积为什么不行?这一页把「溶液质量」这个地基拆清楚。

定义
溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量,即整杯溶液的总质量
为什么用质量
密度不同,体积无简单加和;质量却守恒
混合时质量可加和
多份溶液混合,总质量 = 各溶液质量之和
稀释问题的关键
稀释前后溶质不变,溶液质量随加水而增大
冲咖啡对应 →溶液质量

咖啡粉+热水=咖啡总质量;热水冷却体积收缩,质量不变

7第 7 页 · 溶液质量

溶剂质量

上一页我们知道,溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量。溶液是个整体,但真正「承担溶解任务」的是溶剂。今天我们来拆开看溶剂质量本身。

定义
溶液中承担溶解作用那部分物质的质量
与溶液的关系
溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量(质量守恒)
不一定是水
水最常见,但酒精、汽油等也可以作溶剂
典型应用
已知溶液和溶质质量时,用减法反推溶剂质量
泡茶时的水对应 →溶剂质量

茶叶是溶质,泡茶的水就是溶剂;这壶水的重量就是溶剂质量

m溶剂=m溶液m溶质m_{\text{溶剂}} = m_{\text{溶液}} - m_{\text{溶质}}
8第 8 页 · 溶剂质量

溶质质量

上一节算出了糖水的总质量,也知道了水的重量——那糖本身有多重?这页把溶液里「被溶解的那一份」单独拎出来看清楚。

定义
被溶剂溶解的物质,是溶液中分散开的那一份
不一定是固体
溶质可以是固体(糖)、液体(酒精)或气体(CO₂)
质量关系
m溶质 = m溶液 − m溶剂,三项守恒可互求
一杯糖水对应 →溶液的三个组成部分

糖=溶质、水=溶剂、整杯=溶液;糖+水=糖水总重

m溶质=m溶液m溶剂m_{\text{溶质}} = m_{\text{溶液}} - m_{\text{溶剂}}
9第 9 页 · 溶质质量

溶液稀释时溶质质量不变

你有一杯糖水太甜,加了点清水——糖少了吗?没有,只是被「摊薄」了。稀释的本质,就是只加溶剂、不动溶质。

稀释定义
只增加溶剂质量,使溶液变稀的过程
溶质守恒
稀释前后溶质质量始终相等
浓度变稀
溶剂增多,质量分数变小
核心等式
稀释前溶质质量 = 稀释后溶质质量
糖水加清水对应 →溶液稀释

糖(溶质)一颗没少,只是被更多水稀释了

mω=mωm_{\text{前}} \cdot \omega_{\text{前}} = m_{\text{后}} \cdot \omega_{\text{后}}
10第 10 页 · 溶液稀释时溶质质量不变

本节要点

  • 浓度本质是比例,质量分数体积分数都无量纲
  • 溶液质量是溶质与溶剂质量之和,体积不可直接相加
  • 稀释时溶质质量不变,变的只是溶剂和比例
  • 浓稀是相对概念,取决于溶解度而非绝对数值
  • 溶解度随温度变化是曲线规律,非线性
延伸主题:化学方程式中溶液的计算配制一定质量分数的溶液结晶与提纯方法
11第 11 页 · 本节要点

课后思考

先独立想一想,再对照参考答案——重点看思路,不在文字。

1为什么溶液加水稀释时,溶质的质量保持不变,而质量分数会变小?

参考答案加水只增加溶剂质量,溶质本身并没有增减。质量分数=溶质质量÷溶液质量,分母变大而分子不变,所以分数变小。

2把 100g 质量分数为 10% 的 NaCl 溶液变成 20%,你能想到几种方法?

参考答案两条路:①加 12.5g NaCl 使总质量变 112.5g;②蒸发 50g 水使溶液减半。核心都是让溶质与溶液的质量比变成 1:5。

3体积分数与溶质的质量分数各自适合什么场景?两种液体混合时为何常用体积分数?

参考答案质量分数适合溶质为固体的情形;混合两种液体时量取体积更方便,且混合后体积不一定等于两者之和(不具加和性),所以用体积分数更准确。

12第 12 页 · 课后思考