一杯水中放入一匙糖和放入兩匙糖都能形成糖水,但這兩種溶液一樣嗎?顯然后者比前者要甜,濃度要大.但這種比較方法太粗略,不能準(zhǔn)確地表明一定量的溶液里究竟含有多少溶質(zhì),在生產(chǎn)生活中常常需要準(zhǔn)確地知道溶液的組成,這就需要用到我們這節(jié)課中學(xué)到的知識(shí).
【課前復(fù)習(xí)】
※會(huì)做了,學(xué)習(xí)新課有保障
1.下列物質(zhì)的溶解度,隨溫度升高而減小的是( 。
A.食鹽 B.熟石灰 C.二氧化碳 D.硝酸鈉
2.60℃時(shí),硝酸鉀的溶解度為110 g,該溫度下硝酸鉀飽和溶液中有關(guān)質(zhì)量關(guān)系正確的是( )
A.溶質(zhì)質(zhì)量∶溶劑質(zhì)量=1∶10
B.溶劑質(zhì)量∶溶液質(zhì)量=20∶21
C.溶質(zhì)質(zhì)量∶溶劑質(zhì)量=11∶10
D.溶液質(zhì)量∶溶質(zhì)質(zhì)量=21∶10
3.將50 g食鹽水恒溫蒸發(fā)掉25 g水(溶液仍未飽和),則溶液中的變化正確的是( 。
A.溶解度變大 B.溶劑質(zhì)量不變
C.溶質(zhì)質(zhì)量不變 D.溶液由稀變濃
4.將20克蔗糖放到80 g水中,攪拌后完全溶解,此時(shí)所形成的溶液中蔗糖占溶液的百分比是多少?
答案:
1.選B 2.選C 3.選C、D
4.蔗糖占溶液質(zhì)量的百分比為 ×100%=20%.
※先看書,再來做一做
1.什么是溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?它表示的含義是什么?
2.配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的溶液要經(jīng)過____________、____________、____________三個(gè)步驟.
3.80 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的NaNO3溶液里含有NaNO3__________克,在這種NaNO3溶液中加入20 g水后,所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是__________.
4.欲將80 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH溶液稀釋到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,需加水____________g.
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的含義.
2.會(huì)利用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.
3.學(xué)會(huì)根據(jù)需要配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的溶液.
【基礎(chǔ)知識(shí)精講】
※課文全解
一、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是用來描述物質(zhì)組成的一種方法.實(shí)質(zhì)上就是溶質(zhì)在溶液中所占的百分比,可用下式表示:
溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
對(duì)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的理解應(yīng)明確五點(diǎn):
1.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是溶液組成的一種表示方法,所指溶液可以是飽和溶液,也可以是不飽和溶液;既可以是稀溶液也可以是濃溶液.
2.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是質(zhì)量之比,一般與溫度無關(guān).
3.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是比值,沒有單位.
4.由于溶液的組成是指溶質(zhì)在溶解度范圍之內(nèi),溶液各成分在量方面的關(guān)系.因此,對(duì)溶液組成的變化來說,某物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只能在一定范圍內(nèi)才有意義.例如20℃時(shí),NaCl的溶解度是36克,說明20℃時(shí),100 g水中最多能溶解36 g的NaCl,所以,20℃時(shí),NaCl溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過 ×100%=26.5%,離開實(shí)際可能性,討論更大質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl溶液是沒有意義的.由此可以看出,溶液中最大的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是由溶解度決定的,而溶解度受制于溫度,所以要討論溶液中的最大溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)也必須在一定溫度下才有意義.
5.運(yùn)用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí),必須分清溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量與溶液質(zhì)量,可分為以下三種情況:
(1)結(jié)晶水合物溶于水,其溶質(zhì)指不含結(jié)晶水的化合物,所帶結(jié)晶水成為溶劑一部分,如CuSO4?5H2O溶解于水,溶質(zhì)為CuSO4,結(jié)晶水成為溶劑的一部分.
(2)有些化合物溶于水與水發(fā)生反應(yīng),如SO3溶于水,SO3+H2O====H2SO4,其溶質(zhì)是H2SO4,而不是SO3,溶劑質(zhì)量也相應(yīng)減少.
(3)溶質(zhì)只能是已溶解的那一部分.如20℃時(shí)20 g NaCl投入到50 g水中(20℃時(shí)SNaCl=36 g),20℃時(shí),50 g水中最多溶18 g NaCl,故溶質(zhì)質(zhì)量為18 g,而不是20 g.
二、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)計(jì)算
(一)配制一定質(zhì)量、一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的計(jì)算:
這類計(jì)算主要是公式及其變型的應(yīng)用.
溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%
溶質(zhì)質(zhì)量=溶液質(zhì)量×溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
溶劑質(zhì)量=溶液質(zhì)量-溶質(zhì)質(zhì)量
(二)溶液稀釋 增濃的計(jì)算
1.溶液稀釋的計(jì)算
溶液的稀釋方法有很多,最簡單的是加水稀釋.加入水之后,溶劑質(zhì)量增加了,溶液質(zhì)量也增大了,但溶質(zhì)質(zhì)量不變,這是我們進(jìn)行這類計(jì)算的關(guān)鍵所在.
[例1]化學(xué)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有98%的濃硫酸,但在實(shí)驗(yàn)中常需要用較稀的硫酸溶液,要把50 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸稀釋為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸溶液,需要多少克水?
分析:我們先來找出稀釋前后溶液、溶質(zhì)、溶劑的變化:
溶質(zhì)質(zhì)量 溶劑質(zhì)量 溶液質(zhì)量 c%
加水前 50 g×98%=49 g 50 g-49 g=1 g 50 g 98%
加水后 49 g 1 g+x 50 g+x 20%
解:設(shè)需要水的質(zhì)量為x
則。50 g+x)×20%=50 g×98%
50 g+x=
x=245 g-50 g
x=195 g
答:需加水195 g
2.溶液增濃的計(jì)算
[例2]有100 g 10%的NaCl溶液,要使其濃度增大一倍,需加入多少克氯化鈉?
分析:
溶質(zhì)質(zhì)量 溶液質(zhì)量 溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
加NaCl前 100 g×10%=10 g 100 g 10%
加NaCl后 10 g+x 100 g+x 20%
解:設(shè)加入NaCl質(zhì)量為x,則
×100%=20%
解得:x=12.5 g
答:需加入NaCl 12.5 g
在進(jìn)行溶質(zhì)增濃的有關(guān)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意加入溶質(zhì),溶解后,整個(gè)溶液的總質(zhì)量也會(huì)增加.
三、配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的溶液
學(xué)習(xí)配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液,會(huì)在日常生活、生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用.
配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液可分為三步.
1.計(jì)算:在配制之前要先把所要用到的藥品質(zhì)量計(jì)算出來,如要配制50 g 6%的NaCl溶液,需要NaCl和水各多少克呢?根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算可求出需NaCl質(zhì)量為50 g×6%=3 g,水的質(zhì)量為50 g-3 g=47 g.
2.稱量:將計(jì)算出的藥品用量稱量出來,稱固體用天平,量液體應(yīng)該用量筒,應(yīng)當(dāng)注意的是,量筒只能量出液體的體積,而第一步的計(jì)算中得到的是液體的質(zhì)量,所以還應(yīng)利用密度公式: 轉(zhuǎn)化一下.
3.溶解:將稱量好的藥品倒入燒杯中混合,用玻璃棒攪拌以加速溶解,當(dāng)固體藥品全部溶解,我們就得到了一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液了.
※問題全解
1.怎樣正確理解溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溶解度的區(qū)別和聯(lián)系?
答:
溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶解度
意義表示溶質(zhì)在溶液里所含質(zhì)量的多少,一般不受外界條件的影響定量表示在一定量溶劑里可溶解物質(zhì)的多少.它受外界條件影響
表示方法用百分率來表示溶質(zhì)在溶液里的相對(duì)含量.只是一個(gè)比值在一定條件下,100 g溶劑里溶質(zhì)所能溶解的最多克數(shù).單位是克/100克水
計(jì)算式飽和溶液或不飽和溶液里均有下列關(guān)系式:
溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
在一定條件下,飽和溶液里,才有下列關(guān)系式:
聯(lián)系飽和溶液里的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溶解度的關(guān)系式飽和溶液里溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=
2.怎樣快速掌握溶液稀釋的計(jì)算?
答:根據(jù)稀釋前后溶質(zhì)的總量不變進(jìn)行運(yùn)算,無論是用水,或是用稀溶液來稀釋濃溶液,都可計(jì)算.
(1)用水稀釋濃溶液
設(shè)稀釋前的濃溶液質(zhì)量為m,其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%,稀釋時(shí)加入水的質(zhì)量為n,稀釋后溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%,則可得:m×a%=(m+n)×b%.
(2)用稀溶液稀釋濃溶液
設(shè)濃溶液的質(zhì)量為A,其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%,稀溶液的質(zhì)量為B,其溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%,兩液混合后的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為c%,則可得A?a%+B?b%=(A+B)?c%
為了便于記憶和運(yùn)算.可列成十字交叉圖式如下:
這種運(yùn)算方法,叫十字交叉法.
注意:在用十字交叉法計(jì)算時(shí),c%必須是已知的量,即用這種方法不能求c%.
例:利用80%的濃H2SO4和5%的稀H2SO4配制30%的H2SO4溶液3000 g,問需這兩種溶液各多少克?
解:利用十字交叉法
即80%的濃H2SO4和5%的稀硫酸質(zhì)量比為1∶2.
所以80%的H2SO4溶液用量為3000 g× =1000 g
5%的H2SO4溶液用量為3000 g× =2000 g
【學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)】
1.俗語說“萬變不離其宗”,有關(guān)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算.始終要扣緊它的定義和數(shù)學(xué)表達(dá)式.
[例1]已知20℃時(shí)食鹽的溶解度是36 g,現(xiàn)將20 g食鹽充分溶解在50 g水中,所得到溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?
解:設(shè)20℃時(shí)50 g水中最多能溶解食鹽的質(zhì)量為x,
則 x=18 g
所以所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:
×100%=26.5%
答:所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.5%.
點(diǎn)撥:本題已告訴了食鹽在20℃時(shí)的溶解度,所以就應(yīng)先考慮20℃時(shí),50 g水能否將20 g NaCl全部溶解,因?yàn)槲慈芙獾氖雏}不能算溶質(zhì).
2.在有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與化學(xué)方程式聯(lián)系的綜合計(jì)算中,最關(guān)鍵的是掌握生成溶液質(zhì)量的計(jì)算.
[例2]100 g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.25%的稀鹽酸與碳酸鈣恰好完全反應(yīng),求反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
解:設(shè)參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量為x,生成氯化鈣的質(zhì)量為y,生成CO2的質(zhì)量為z.
CaCO3+2HCl。剑剑剑健aCl2+H2O+CO2↑
100 73 111 44
x 100 g×18.25% y z
=18.25 g
100∶73=x∶18.25 111∶73=y(tǒng)∶18.25 73∶44=18.25∶z
x=
=25 g =27.75 g。11 g
所以所得溶液質(zhì)量為25 g+100 g-11 g=114 g
所以溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%=24.3%
答:所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.3%.
點(diǎn)撥:此題是有關(guān)化學(xué)方程式、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)合起來的綜合題,解題的關(guān)鍵是要弄清楚反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)是什么,如何求該溶液中溶質(zhì)質(zhì)量和溶液質(zhì)量.
一般說來,溶質(zhì)質(zhì)量可利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算;而計(jì)算生成物溶液的質(zhì)量有很多方法,較為簡便的一種為質(zhì)量守恒法,即利用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行計(jì)算:溶液質(zhì)量=反應(yīng)物物質(zhì)質(zhì)量總和-不溶固體或生成的沉淀質(zhì)量-生成的氣體質(zhì)量.
【知識(shí)拓展】
揭開汽水中“汽”的奧秘
“汽水”就是二氧化碳?xì)怏w的水溶液,工廠制造汽水時(shí),是通過加壓的方法,增大二氧化碳的溶解度,讓較多的二氧化碳溶解在水里.當(dāng)你打開汽水瓶蓋時(shí),會(huì)聽到“哧”地一聲,見汽水沸騰,冒出大量汽泡.這是因?yàn)槠可w打開后,瓶內(nèi)壓強(qiáng)減弱,二氧化碳的溶解度減小,許多二氧化碳乘機(jī)從汽水里鉆了出來.
喝汽水時(shí),二氧化碳隨汽水進(jìn)入腸胃,可腸胃并不吸收二氧化碳,肚子里的溫度又比汽水高,二氧化碳的溶解度減小,便從口腔蜂擁而出.所以喝完汽水后,常常要打幾個(gè)“嗝”,就是這個(gè)道理.打嗝的時(shí)候,還感到鼻子酸溜溜的,那是因?yàn)槎趸加龅奖丘つ,生成了碳酸,?duì)鼻子產(chǎn)生了刺激作用.二氧化碳從體內(nèi)排出時(shí),可以帶走一些熱量,因此喝汽水能解熱消暑.還對(duì)胃壁有刺激作用,加快胃液分泌,幫助消化.
制作汽水的方法:取2克小蘇打,放在汽水瓶里,加入2匙白糖和適量果汁,注入涼開水,約占瓶子體積的4/5,在液面與瓶蓋間留有一段空腔,再加入2 g檸檬酸,迅速蓋緊瓶蓋兒,發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳一部分溶解在水里,一部分充滿瓶內(nèi)空腔,形成較大壓強(qiáng).將溶液搖勻,放入冰箱;半小時(shí)后,你就能喝到清涼甘甜的汽水了.
【問題點(diǎn)撥】
1.某溫度時(shí),蒸干35 g氯化鉀溶液,得到10 g氯化鉀,求該溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
指導(dǎo)建議:尋找溶質(zhì)和溶液質(zhì)量,根據(jù)題意可知:溶質(zhì)質(zhì)量=10 g,溶液質(zhì)量=35 g,所以,溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)= ×100%=28.6%.
2.把100 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸稀釋成10%的稀硫酸,需水多少克?
指導(dǎo)建議:此題為加水稀釋的題目,可設(shè)需加水的質(zhì)量為x,則:
100 g×98%=(100 g+x)×10%
x = -100 g
。880 g
所以需加水880 g.
3.某工廠化驗(yàn)室配制5000 g 20%的鹽酸,需要38%的鹽酸(密度是1.19 g/cm3)多少毫升?
指導(dǎo)建議:此題仍然是溶液稀釋問題,只是所求不是加入的水質(zhì)量,而是母液的體積.母液的體積最好通過 這個(gè)公式來解決,所以應(yīng)先求出母液的質(zhì)量,所以
設(shè)需38%的鹽酸質(zhì)量為x
x?38%=5000 g×20%
x =
。2631.6 g
所以V(HCl)= =2211.4毫升
4.配制500 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液(密度為1.1 g/cm3).需要?dú)溲趸c和水各多少克?
指導(dǎo)建議:先將體積換成質(zhì)量,再進(jìn)行計(jì)算.
500 mL×1.1 g/cm3=550 g,則
m(NaOH)=550×10%=55 g
m(H2O)=550-55=495 g
所以需氫氧化鈉55 g,需水495 g.
5.100 g某硫酸溶液恰好與13 g鋅完全起反應(yīng),試計(jì)算這種硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
指導(dǎo)建議:此題是溶液計(jì)算與化學(xué)方程式計(jì)算的綜合運(yùn)用,硫酸溶液中的溶質(zhì)就是參加了化學(xué)反應(yīng)的硫酸,所以先求純硫酸質(zhì)量.
設(shè)溶液中硫酸質(zhì)量為x.
Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
65 98
13 g x
得x= =19.6 g
所以這種硫酸溶液中w(H2SO4)= ×100%=19.6%
6.50 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%的鹽酸與足量大理石反應(yīng),生成二氧化碳多少克?這些二氧化碳的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)是多少升?(標(biāo)準(zhǔn)狀況下,二氧化碳的密度為1.977 g/L)
指導(dǎo)建議:要明確“50 g”是誰的質(zhì)量,在化學(xué)方程式計(jì)算中,涉及到的物質(zhì)都應(yīng)是純物質(zhì),例如這個(gè)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是氯化氫與碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳.而50 g指的是鹽酸溶液的質(zhì)量,所以不能直接代入化學(xué)方程式中進(jìn)行計(jì)算,因?yàn)閰⒓臃磻?yīng)的是鹽酸溶液中的溶質(zhì),所以應(yīng)先求出其溶質(zhì)質(zhì)量:50 g×38%=19 g再根據(jù)方程式進(jìn)行計(jì)算.
設(shè)生成二氧化碳的質(zhì)量為x
CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
73 44
19 g x
x= =11.45 g
所以生成二氧化碳11.45 g
標(biāo)準(zhǔn)狀況下二氧化碳的體積為 =5.8 L
7.某食品加工廠生產(chǎn)的醬油中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%~18%,該廠日產(chǎn)醬油15 t.試計(jì)算該廠每月(按30天計(jì))消耗多少噸氯化鈉.
指導(dǎo)建議:當(dāng)NaCl%=15%時(shí),該廠每月消耗氯化鈉的質(zhì)量為:15 t×30×15%=675 t.
當(dāng)NaCl%=18%時(shí),消耗的氯化鈉質(zhì)量為:15 t×30×18%=810 t.
所以該廠每月消耗的氯化鈉為675 t~810 t.
8.注射用鏈霉素試驗(yàn)針的藥液配制方法如下:
(1)把1.0 g鏈霉素溶于水制成4.0 mL溶液a;
(2)取0.1 mL溶液a,加水稀釋至1.0 mL,得溶液b;
(3)取0.1 mL溶液b,加水稀釋至1.0 mL,得溶液c;
(4)取0.2 mL溶液c,加水稀釋至1.0 mL,得溶液d,
由于在整個(gè)配制過程中,藥液很稀,其密度可近似看做是1 g/cm3.試求:
(1)最終得到的試驗(yàn)針?biāo)幰海ㄈ芤篸)中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(2)1.0 g鏈霉素可配制多少毫升試驗(yàn)針?biāo)幰海?br />指導(dǎo)建議:(1)a溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(c%)= ×100%=20%
b溶液中c%= ×100%=2%
c溶液中c%= ×100%=0.2%
d溶液中c%= ×100%=0.04%
注:根據(jù)題意,整個(gè)配制過程中密度都可看作1 g/cm3,所以相關(guān)體積都直接化成了質(zhì)量.
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