浓一点还是稀一点?
农业上常用质量分数为 16% 的氯化钠溶液来选种:饱满的种子会沉下去,干瘪的种子浮在上面。溶液太稀,选不出来;太浓,好种子也会浮起来。医院里的生理盐水是 0.9% 的氯化钠溶液,浓度错了会危害病人。溶液的“浓稀”,需要一个准确的量来表示。
溶质的质量分数
溶质质量与溶液质量之比,叫做溶质的质量分数mass percent of solute,用 ω 表示:
变形可得:。
注意:只有溶解了的溶质才算。没有溶解的固体既不算溶质,也不算溶液的一部分。
🔧 数学工具卡 · 比例与百分比会了可以跳过
百分数是“部分 ÷ 整体 × 100%”。三个量知道其中两个,就能求第三个:
- 部分 = 整体 × 百分数,比如 50 g × 6% = 3 g;
- 整体 = 部分 ÷ 百分数,比如 49 g ÷ 20% = 245 g。
除以一个百分数时,先把它化成小数:49 g ÷ 0.2 = 245 g。
200 g 溶液中含溶质 30 g,溶质的质量分数是?
30 g ÷ 200 g × 100% = 15%。17.6% 是把 30 g 除以了溶剂的质量 170 g。
选一种计算,改一改已知量,看每一步怎样列式:
饱和溶液的质量分数
一定温度下,饱和溶液的质量分数是这个温度下能达到的最大值。设溶解度为 S:
例如 20 °C 时氯化钠的溶解度为 36.0 g,它的饱和溶液中 。所以 20 °C 时不可能配出 30% 的氯化钠溶液。
溶液的稀释
向溶液中加水稀释,溶液的质量变大,但溶质的质量不变:
配制一定溶质质量分数的溶液
以配制 50 g 质量分数为 6% 的氯化钠溶液为例。试着把步骤排好:
待排的步骤(点一下排进去)
你的顺序(点一下可以退回去)
- 计算:需要氯化钠 50 g × 6% = 3 g,水 47 g(约 47 mL)先算出需要多少溶质和溶剂,水的密度约为 1 g/mL,47 g 水约是 47 mL。
- 称量:用托盘天平称取 3 g 氯化钠,放入烧杯中托盘天平左盘放药品、右盘放砝码,两盘各放一张大小相同的纸。
- 量取:用 50 mL 量筒量取 47 mL 水,倒入烧杯中选比 47 mL 略大的量筒,读数时视线与凹液面最低处保持水平。
- 溶解:用玻璃棒搅拌,使氯化钠全部溶解玻璃棒的作用是搅拌,加速溶解。
- 装瓶:把配好的溶液装入试剂瓶,贴上标签(写明名称和质量分数)标签上要写清楚溶液的名称和溶质的质量分数。
用托盘天平称量时要左物右码左物右码用托盘天平称量时,物体放在左盘,砝码放在右盘。如果放反了(左码右物)又用了游码,物体的质量 = 砝码的质量 − 游码读数,称得的物体就偏少了。;砝码凑不出的小质量,用横梁标尺上的游码游码托盘天平横梁标尺上可以左右移动的小金属块,用来补足砝码凑不出的小质量。称量时:物体的质量 = 砝码的质量 + 游码在标尺上的读数。补足:物体的质量 = 砝码的质量 + 游码的读数。
例题 1:配制选种液
要配制 150 kg 质量分数为 16% 的氯化钠溶液,需要氯化钠和水各多少千克?
- 求溶质。 。
- 求溶剂。 。
- 答。 需要氯化钠 24 kg,水 126 kg。
例题 2:稀释浓硫酸
把 50 g 质量分数为 98% 的浓硫酸稀释成质量分数为 20% 的稀硫酸,需要加水多少克?
- 溶质不变。 溶质质量 = 50 g × 98% = 49 g,稀释后还是 49 g。
- 求稀溶液质量。 。
- 求加水的质量。 245 g − 50 g = 195 g。
- 注意操作。 稀释浓硫酸时,要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌,切不可把水倒进浓硫酸里(1.8.4 节)。
- 用量筒量取水时仰视读数
仰视读数偏小,实际量取的水偏多,质量分数偏小。
- 用量筒量取水时俯视读数
俯视读数偏大,实际量取的水偏少,质量分数偏大。
- 称量时氯化钠和砝码放反了,而且使用了游码
左码右物时,药品质量 = 砝码质量 − 游码读数,称得的氯化钠偏少。
- 所用的氯化钠中含有少量不溶性杂质
实际溶解的氯化钠偏少。
- 溶解前烧杯里有少量水
溶剂偏多,质量分数偏小。
- 把量好的水倒入烧杯时,有少量水洒在外面
进入烧杯的水偏少,质量分数偏大。
- 配好的溶液装瓶时洒出了一些
溶液是均一的,洒出一部分不改变剩下溶液的质量分数。
常见误区
误区 1:把溶解度当成质量分数。 20 °C 时氯化钠的溶解度是 36.0 g,它的饱和溶液的质量分数是 36.0 ÷ 136.0 ≈ 26.5%,不是 36%。
误区 2:把没溶解的固体也算进去。 20 °C 时把 40 g 氯化钠放进 100 g 水里,只溶解 36.0 g,质量分数是 26.5%,不是 40 ÷ 140。
误区 3:“稀释后溶质的质量也变小了。” 加水只增加溶剂,溶质的质量不变,变小的是质量分数。
即时小测
把 10 g 氯化钠完全溶解在 90 g 水中,所得溶液中溶质的质量分数是?
10 g ÷ (10 g + 90 g) × 100% = 10%。11.1% 是错把溶剂 90 g 当成了分母。
20 °C 时氯化钠的溶解度为 36.0 g,该温度下氯化钠饱和溶液中溶质的质量分数约为?
ω = 36.0 g ÷ (100 g + 36.0 g) × 100% ≈ 26.5%。
小结
- 溶质的质量分数 ω = 溶质质量 ÷ 溶液质量 × 100%,溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量;只算已溶解的溶质。
- 饱和溶液的质量分数 = S ÷ (100 g + S) × 100%,是该温度下的最大值。
- 稀释前后溶质质量不变:。
- 配制溶液:计算、称量、量取、溶解、装瓶贴标签;仰视量水使结果偏小,俯视使结果偏大。
通往 AP(以后再看)
AP U3.7 更常用物质的量浓度(molarity,mol/L)表示溶液的浓度,稀释公式写成 ,道理和今天的“溶质质量不变”完全一样。U1.4 也会用质量分数描述混合物的组成。