溶液的浓度(一)

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
浓度概念溶液配制化学计算进阶原理

溶液的浓度(一)

搞懂浓度怎么定义、怎么配、怎么换算,穿透公式看本质

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浓度概念溶液配制化学计算进阶原理

溶液的浓度(一)

搞懂浓度怎么定义、怎么配、怎么换算,穿透公式看本质

1第 1 页 · 溶液的浓度(一)

溶质质量分数的计算

上一页我们认识了溶液浓度的几种'标尺'。今天最常被点名的那把,叫溶质质量分数——说白了,就是溶液中溶质占了多大的份儿。

定义
溶质质量与溶液质量的比值,再乘以 100%,结果用百分号表示
分母是溶液
分母是溶液总质量,不是溶剂!溶液 = 溶质 + 溶剂
数值范围
理论上 0 ≤ ω ≤ 100%,端点对应纯溶剂和纯溶质
与温度无关
不像溶解度随温度变化,ω 只看质量比,温度升降都撼不动它
煮粥时米和水的比例对应 →溶质质量分数

米是溶质,整锅粥是溶液(不是光算水),米占整锅粥的百分比就是 ω

ω=m溶质m溶液×100%\omega = \frac{m_{溶质}}{m_{溶液}} \times 100\%
2第 2 页 · 溶质质量分数的计算

根据质量分数配制一定浓度

上节课我们算出 50g 16% 的糖水需要 8g 糖和 42g 水——但这只是一张"配方"。今天要把它真正做出来:从纸面计算走到实验台操作。

计算用量
用质量分数公式反推,求出溶质和溶剂各自需要的质量
选择仪器
固体溶质用托盘天平+药匙称量;液体溶质用量筒量取
搅拌溶解
在烧杯中混合,用玻璃棒搅拌加速溶质完全溶解
典型应用
实验室配稀盐酸、医疗配生理盐水、工业配标准溶液
做菜按菜谱放调料对应 →按质量分数配制溶液

菜谱告诉你要多少克盐,配制告诉你溶质多少克——本质都是把比例具体化

3第 3 页 · 根据质量分数配制一定浓度

用“溶质质量守恒”进行稀释

上一讲我们用溶质除以溶液求质量分数。如果溶液太浓要加水稀释——溶质变了吗?没变。抓住这个'不变',稀释题就有了核心抓手。

稀释的本质
只加溶剂,溶质质量始终不变
守恒公式
稀释前后 m浓·w浓 = m稀·w稀
变量规律
加水越多:总质量↑、质量分数↓,但乘积不变
典型应用
已知三个量求第四个:浓度、溶液质量、加水量
100元分到更大的钱包对应 →稀释时的溶质守恒

钱(溶质)不变,钱包变大(溶液),单位空间的钱变少(质量分数降低)

m×w=m×wm_{\text{浓}} \times w_{\text{浓}} = m_{\text{稀}} \times w_{\text{稀}}
4第 4 页 · 用“溶质质量守恒”进行稀释

溶液

上节我们说浓度时举过糖水的例子。但'糖水'其实有点粗糙——有些糖水放久了糖会沉底,有些始终均匀。要严谨讨论浓度,先得认清溶液到底是什么。

溶液的定义
一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一、稳定的混合物
组成:溶质与溶剂
溶质是被溶解的物质;溶剂是起溶解作用的物质,水最常见
区分三类混合物
悬浊液(固体颗粒会沉降)、乳浊液(液滴会分层)都不是溶液
典型应用
化学反应常在溶液中进行;注射液、生理盐水都是医用溶液
冲速溶咖啡对应 →溶液

咖啡粉是溶质、热水是溶剂;搅匀后整杯浓度一致,每口味道相同——正是均一稳定

5第 5 页 · 溶液

溶质

泡咖啡时咖啡粉'消失'进了水里——这'消失'的咖啡粉就是溶质。前面几页我们一直在用这个概念算浓度,今天深挖一层:到底什么才算溶质?

被溶解的物质
溶质是溶液中被溶剂分散开的那部分,是浓度计算的直接对象
三种状态均可
溶质不一定是固体:酒精溶于水时酒精是溶质,汽水中 CO2 也是溶质
溶解即分散
溶质以分子或离子形式均匀分布,不再保持原有的颗粒或液滴形态
划分看相对量
通常量少者为溶质、量多者为溶剂;水溶液中水永远是溶剂
一滴墨滴入满杯清水对应 →溶质分散到溶剂中

墨滴最终均匀染遍整杯水、看不出边界;溶质分子/离子也是这样均匀分散

6第 6 页 · 溶质

溶剂

上一节我们认识了溶液里的'主角'——溶质;这一节轮到它的搭档:溶剂。如果说溶质是演员,那溶剂就是让演员能登台、能移动、能相遇的那片舞台。

定义
溶解其他物质、通常量更大且与溶液状态相同的成分
最常见的溶剂,绝大多数溶液都是水溶液,简称aq
非水溶剂
乙醇、丙酮、CCl₄等,用于溶解不亲水的物质
极性影响
相似相溶:极性溶质配极性溶剂,极性还影响反应速率
运输货物的公路对应 →溶剂是化学反应的'通道'

没公路包裹无法送达彼此;没溶剂反应物分子无法相遇、反应无法发生

7第 7 页 · 溶剂

饱和溶液

饱和溶液:定义、要点与典型应用

饱和溶液
饱和溶液:定义、要点与典型应用
8第 8 页 · 饱和溶液

不饱和溶液

上一节我们认识了饱和溶液——一定条件下,溶剂已经“吃不下”更多溶质了。那还没“吃饱”的溶液叫什么?它和饱和溶液又有什么关系?

定义
一定温度下,一定量溶剂里,还能继续溶解某溶质的溶液
判断方法
加入少量该溶质,若能继续溶解,就是不饱和溶液
与饱和的转化
改变温度或增减溶剂,两者可相互转化
典型应用
配制溶液时必须保持不饱和,溶质才能完全溶解
还能继续加糖的糖水对应 →不饱和溶液

糖放进去还能完全化开 = 还有溶解能力,溶液还没“吃饱”

9第 9 页 · 不饱和溶液

溶解度

上页我们说饱和溶液'不能再溶',但'不能再溶'到底是多少克?没有数字还是不严谨。今天就给这个'上限'定个数——这就是溶解度。

溶解度的定义
一定温度下,固态物质在100g溶剂中达到饱和时溶解的质量,单位为克
四要素缺一不可
①一定温度 ②标准100g溶剂 ③必须达到饱和 ④单位为克
温度是核心变量
温度升高时,多数固体溶解度变大(吸热过程),如硝酸钾;少数变化不大,如氯化钠
结晶与提纯的依据
降温结晶:溶解度受温度影响大的物质;蒸发结晶:影响小的物质
停车场能停几辆车对应 →溶剂能溶多少克溶质

车位满就停不进,对应'达到饱和就再也不能溶';温度升高时溶解度变大,相当于'停车场扩建'

S=m溶质m溶剂×100gS = \frac{m_{\text{溶质}}}{m_{\text{溶剂}}} \times 100\text{g}
10第 10 页 · 溶解度

本节要点

  • 一切浓度变化,本质是溶质守恒下的比例重组
  • 质量分母是溶液总质量,溶质那份不可漏
  • 饱和/不饱和,是溶解度画出的两道刻度
  • 稀释与浓配互逆,公式共守恒一条
延伸主题:溶解度受温度影响规律化学方程式中的浓度计算体积分数与ppm浓度
11第 11 页 · 本节要点

课后思考

先自己思考,再看参考答案。三问分别检验记忆、应用与迁移能力。

1把糖水蒸发掉一部分水后,剩下的糖水'变甜'了。从质量分数的角度如何解释?

参考答案蒸发使溶剂质量减少而溶质质量不变,溶质占溶液的比例上升,所以质量分数变大,糖水'变甜'。

250g质量分数20%的蔗糖溶液中再加入50g水,新溶液的质量分数变成多少?请说明推导思路。

参考答案50g×20%=10g溶质,加水后溶液共100g,10÷100=10%。易错点:'加50g水'≠'浓度减半'。

3质量分数越大的溶液,密度一定越大吗?请用具体例子支持你的判断。

参考答案不一定。酒精密度小于水,酒精水溶液的质量分数越大,溶液密度反而越小。

12第 12 页 · 课后思考