溶液的基本知識和濃度計算

1、溶液的基本知識和濃度計算一、溶液的定義 一種以分子、原子或離子狀態(tài)分散于另一種物質(zhì)中構(gòu)成的均勻而又穩(wěn)定的體系叫溶液。溶液由溶質(zhì)和溶劑組成。用來溶解別種物質(zhì)的物質(zhì)叫溶劑，能被溶劑溶解的物質(zhì)叫溶質(zhì)。溶質(zhì)和溶劑可以是固體、液體和氣體。按溶劑的狀態(tài)不同，溶液可分為固態(tài)溶液（如合金）、液態(tài)溶液和氣態(tài)溶液（如空氣），一般所說的溶液是指液態(tài)溶液。水是一種很好的溶劑，由于水的極性較強(qiáng)，能溶解很多極性化合物，特別是離子晶體，因此，水溶液是一類最重要、最常見的溶液。 溶液中溶質(zhì)和溶劑的規(guī)定沒有絕對的界限，只有相對的意義。通常把單獨(dú)存在和組成溶液時狀態(tài)相同的物質(zhì)叫做溶劑，如葡萄糖的水溶液，水稱為溶劑，葡萄糖稱為溶質(zhì)

2、。如果是兩種液體相混溶，把量多的物質(zhì)稱為溶劑，例如20%的乙醇水溶液，水是溶劑，乙醇是溶質(zhì)；含20%甲醇的乙醇溶液，把甲醇叫做溶質(zhì)，乙醇則是溶劑。第一節(jié) 溶液的基本知識二、溶解過程 下面以固體在水中的溶解為例來討論溶解過程 在一定溫度下，將固體物質(zhì)放于水中，溶質(zhì)表面的分子或離子由于本身的運(yùn)動和受到水分子的吸引，克服固體分子間的引力，逐漸分散到水中，這個過程叫做溶解。 在溶解的同時，還進(jìn)行著一個相反的過程，即已溶解的溶質(zhì)粒子不斷運(yùn)動，與未溶解的溶質(zhì)碰撞，重新被吸引到固體表面上，這個過程叫做結(jié)晶。當(dāng)溶解速度等于結(jié)晶速度時，溶液的濃度不再增加，達(dá)到飽和狀態(tài)，這時存在著動態(tài)平衡。我們把在一定條件下達(dá)到

3、飽和狀態(tài)的溶液叫做飽和溶液，稱還能繼續(xù)溶解溶質(zhì)的溶液為不飽和溶液。 物質(zhì)在溶解過程中，有的會放熱，使溶液溫度升高，有的則吸熱，使溶液溫度降低，這叫做溶解過程的熱效應(yīng)，物質(zhì)在溶解過程中發(fā)生了兩個變化：一個是溶質(zhì)分子（或離子）克服它們相互間的吸引力向水分子之間擴(kuò)散，這是物理變化，這個過程要吸熱。；另一個是溶質(zhì)分子（或離子）與水分子相互吸引，結(jié)合成水合分子（或水合離子），這叫做溶劑化過程，是化學(xué)變化，這個過程要放熱。 總的熱效應(yīng)為二者之和，習(xí)慣上統(tǒng)稱為溶解熱。溶解熱如為正值，表示溶解時放出熱量；如為負(fù)值，表示吸收熱量。1mol的物質(zhì)在溶解時，所放出（或吸收）的熱量叫做該物質(zhì)的溶解熱。在溶解過程中，溶

4、液的體積也發(fā)生變化，溶質(zhì)和溶劑體積之和并不就是溶液的體積，乙醇和水混合后體積減小，而苯和乙酸混合后體積增加，這一現(xiàn)象也說明溶解過程不是一個機(jī)械混合過程，而是一個物理化學(xué)過程。為了加速溶解，可以采取研細(xì)溶質(zhì)、攪動、振蕩和加熱溶液的方法。第一節(jié) 溶液的基本知識三、溶解度物質(zhì)在水中溶解能力的大小可用溶解度衡量，溶解度即在一定溫度下，某種物質(zhì)在100g溶劑中達(dá)到溶解平衡狀態(tài)時所溶解的克數(shù)。影響物質(zhì)溶解度的因素很多，其中溫度的影響較大，大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增加影響物質(zhì)溶解度的因素很多，其中溫度的影響較大，大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增加。 不同的物質(zhì)在同一溶劑中的溶解度不同，同一物質(zhì)

5、在不同溶劑中的溶解度也不相同，一般符合相似者相溶的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，即物質(zhì)易溶解于性質(zhì)相似的物質(zhì)之中。例如極性物質(zhì)易溶于極性溶劑，非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑。第二節(jié) 化學(xué)試劑 我國的化學(xué)試劑規(guī)格按純度和使用要求分為高純（有的叫超純、特純）、光譜純、分光純、基準(zhǔn)、優(yōu)級純、分析純和化學(xué)純等- 種。國家和主管部門頒布質(zhì)量指標(biāo)的主要是后( 種即優(yōu)級純、分析純、化學(xué)純?；瘜W(xué)試劑的顏色標(biāo)簽第二節(jié) 化學(xué)試劑化學(xué)試劑的合理選用 應(yīng)根據(jù)不同的工作要求合理地選用相應(yīng)級別的試劑。因?yàn)樵噭┑膬r格與其級別及純度關(guān)系很大，在滿足實(shí)驗(yàn)要求的前提下，選用試劑的級別就低不就高。痕量分析要選用高純或優(yōu)級純試劑，以降低空白值和避免雜質(zhì)干擾

6、，同時，對所用的純水的制取方法和儀器的洗滌方法也應(yīng)有特殊的要求?；瘜W(xué)分析可使用分析純試劑。有些教學(xué)實(shí)驗(yàn)，如酸堿滴定也可用化學(xué)純試劑代替。但配位滴定最好選用分析純試劑，因試劑中有些雜質(zhì)金屬離子封閉指示劑，使終點(diǎn)難以觀察。 對分析結(jié)果準(zhǔn)確度的要求高的工作，如仲裁分析、進(jìn)出口商品檢驗(yàn)、試劑檢驗(yàn)等，可選用優(yōu)級純、分析純試劑。車間控制分析可選用分析純、化學(xué)純試劑。制備實(shí)驗(yàn)、冷卻浴或加熱浴用的藥品可選用工業(yè)品。第二節(jié) 化學(xué)試劑化學(xué)試劑的使用方法 應(yīng)熟知最常用的試劑的性質(zhì)，如市售酸堿的濃度，試劑在水中的溶解性，有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)試劑的毒性及其化學(xué)性質(zhì)等。 要注意保護(hù)試劑瓶的標(biāo)簽，它表明試劑的名稱，規(guī)格，質(zhì)量，萬

7、一掉失應(yīng)照原樣貼牢。分裝或配制試劑后應(yīng)立即貼上標(biāo)簽。絕不可在瓶中裝上不是標(biāo)簽指明的物質(zhì)。無標(biāo)簽的試劑可取小樣檢定，不能用的要慎重處理，不應(yīng)亂倒。 為保證試劑不受沾污，應(yīng)當(dāng)用清潔的牛角勺從試劑瓶中取出試劑，絕不可用手抓取，如試劑結(jié)塊可用潔凈的粗玻璃棒或瓷藥鏟將其搗碎后取出。液體試劑可用洗干凈的量筒倒取，不要用吸管伸入原瓶試劑中吸取液體，取出的試劑不可倒回原瓶。打開易揮發(fā)的試劑瓶塞時不可把瓶口對準(zhǔn)臉部。在夏季由于室溫高試劑瓶中很易沖出氣液，最好把瓶子在冷水中浸一段時間，再打開瓶塞。取完試劑后要蓋緊塞子，不可換錯瓶塞。放出有毒、有味氣體的瓶子還應(yīng)該用蠟封口。 不可用鼻子對準(zhǔn)試劑瓶口猛吸氣，如果必須嗅

8、試劑的氣味，可將瓶口遠(yuǎn)離鼻子，用手在試劑瓶上方扇動，使空氣流吹向自己而聞出其味。絕不可用舌頭品嘗試劑。第二節(jié) 化學(xué)試劑引起化學(xué)試劑變質(zhì)的原因1.氧氣和吸收二氧化碳 空氣中的氧和二氧化碳對試劑的影響：易被氧化的還原劑，如硫酸亞鐵、碘化鉀，由于被氧化而變質(zhì)。堿及堿性氧化物易吸收二氧化碳而變質(zhì)，如NaOH、KOH、MgO、ZnO等也易吸收CO2變成碳酸鹽。酚類易氧化變質(zhì)。2.濕度的影響 有些試劑易吸收空氣中的水分發(fā)生潮解，如CaCl2、MgCl2、KOH、NaOH 等。 含結(jié)晶水的試劑置于干燥的空氣中時，失去結(jié)晶水變?yōu)榘咨煌该骶w或粉末，這種現(xiàn)象叫風(fēng)化。如NaSO410H2O、CuSO25H2O等

9、3.揮發(fā)和升華 濃氨水若蓋子密封不嚴(yán)，久存后由于NH3的逸出，其濃度會降低。揮發(fā)性有機(jī)溶劑，如石油醚等，由于揮發(fā)會使其體積減少。因其蒸氣易燃，有引起火災(zāi)的危險。碘、萘等也會因密封不嚴(yán)造成量的損失及污染空氣。4.見光分解 過氧化氫溶液見光后分解為水和氧，甲醛見光氧化生成甲酸，CHCl3氧化產(chǎn)生有毒的光氣，HNO3在光照下生成棕色的NO2。因此這些試劑一定要避免陽光直射。有機(jī)試劑一般均存于棕色瓶中。5.溫度的影響 高溫加速試劑的化學(xué)變化速度，也使揮發(fā)、升華速度加快，溫度過低也不利于試劑儲存，在低溫時有的試劑會析出沉淀第三節(jié) 分析化學(xué)中的計量關(guān)系一、法定計量單位 法定計量單位是由國家以法令形式規(guī)定使

10、用或允許使用的計量單位。我國的法定計量單位是以國際單位制單位為基礎(chǔ)，結(jié)合我國的實(shí)際情況制定的。國際單位制的全稱是：International System Of Units，簡稱SI。1971年第14屆國際計量大會（CGPM）決定，在國際單位制中增加第七個基本單位摩爾，簡稱摩，符號用mol表示。SI基本單位 1985年9月6日第六屆全國人大常委會通過了中華人民共和國計量法。計量法自1986年7月1日起實(shí)施。1991年起除個別領(lǐng)域外，不允許再使用非法定計量單位。第三節(jié) 分析化學(xué)中的計量關(guān)系二、分析化學(xué)中常用的法定計量單位1.物質(zhì)的量 它是表示物質(zhì)的基本單元多少的一個物理量，國際上規(guī)定的符號為nB

11、，并規(guī)定它的單位名稱為摩爾，符號為mol。1mol是指系統(tǒng)中物質(zhì)單元B的數(shù)目與碳-12的原子數(shù)目相等。它可以是原子、分子、離子、電子及其它粒子和這些粒子的特定組合。 質(zhì)量習(xí)慣上稱為重量，用符號m表示。質(zhì)量的單位為千克（kg），在分析化學(xué)中常用克（g），毫克（mg），微克（g）和納克（ng）。它們的關(guān)系為：1kg=103g=106mg=109 g=1012ng 體積或容積用符號V表示，國際單位為立方米（m3），在分析化學(xué)中常用升（L）、毫升（mL）和微升（L）。它們之間的關(guān)系為：1m3=103L=106mL=109 L4.摩爾質(zhì)量 摩爾質(zhì)量定義為質(zhì)量（m）除以物質(zhì)的量（nB）。 摩爾質(zhì)量的符號為

12、MB，單位為千克/摩（kg/mol），即第四節(jié) 溶液濃度的表示方法1.物質(zhì)的量濃度 B的物質(zhì)的量濃度，常簡稱為B的濃度，是指B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，以cB表示，單位為mol/L，即2.質(zhì)量分?jǐn)?shù) B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指的B質(zhì)量與混合物的質(zhì)量之比,以wB表示。由于質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相同物理量之比，因此其量綱為1。3.質(zhì)量濃度 B的質(zhì)量濃度是指B的質(zhì)量除以混合物的體積，以表示，單位為g / L。4.體積分?jǐn)?shù) 混合前B的體積除以混合物的體積稱為B的體積分?jǐn)?shù)。（適用于溶質(zhì)B為液體）5.比例濃度 包括容量比濃度和質(zhì)量比濃度，容量比濃度是指液體試劑相互混合或用溶劑（大多為水）稀釋時的表示方法。質(zhì)量比濃度是指兩種固體

13、試劑相互混合的表示方法。6.滴定度Ts/x Ts/x是指1mL標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于被測物的質(zhì)量，用符號Ts/x表示，單位為g/mL，其中S代表滴定劑的化學(xué)式，X代表被測物的化學(xué)式，滴定劑寫在前面，被測物寫在后面，中間的斜線表示“相當(dāng)于”，并不代表分?jǐn)?shù)關(guān)系。第五節(jié) 溶液的配制 已知準(zhǔn)確濃度的溶液叫做標(biāo)準(zhǔn)溶液。標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的準(zhǔn)確度直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液在方法、使用儀器、量具和試劑方面都有嚴(yán)格的要求。一般按照國標(biāo)GB 601要求制備標(biāo)準(zhǔn)溶液。第五節(jié) 溶液的配制配制方法標(biāo)準(zhǔn)溶液配制有直接配制法和標(biāo)定法兩種。1.直接配制法 在分析天平上準(zhǔn)確稱取一定量已干燥的“基準(zhǔn)物”溶于水后，轉(zhuǎn)入已校正

14、的容量瓶中用水稀釋至刻度，搖勻，即可算出其準(zhǔn)確濃度。作為基準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)具備的條件是：1.純度高。含量一般要求在99.9%以上，雜質(zhì)總含量小于0.1%。2.組成與化學(xué)式相符，包括結(jié)晶水。3.性質(zhì)穩(wěn)定。在空氣中不吸濕，加熱干燥時不分解，不與空氣中氧氣、二氧化碳等作用。4.使用時易溶解。5.最好是摩爾質(zhì)量較大。這樣，稱樣量較多，可以減少稱量誤差。2.標(biāo)定法 很多物質(zhì)不符合基準(zhǔn)物的條件，它們都不能直接配制標(biāo)準(zhǔn)溶液。一般是先將這些物質(zhì)配成近似所需濃度溶液，再用基準(zhǔn)物測定其準(zhǔn)確濃度。這一操作叫做“標(biāo)定”。第六節(jié) 配制溶液的注意事項(xiàng)分析實(shí)驗(yàn)所用的溶液應(yīng)用純水配制，容器應(yīng)用純水洗三次以上。特殊要求的溶液應(yīng)事先作純

15、水的空白值檢驗(yàn)。如配制AgNO3，溶液，應(yīng)檢驗(yàn)水中無Cl-，配制用于EDTA配位滴定的溶液應(yīng)檢驗(yàn)水中無雜質(zhì)陽離子。溶液要用帶塞的試劑瓶盛裝，見光易分解的溶液要裝于棕色瓶中，揮發(fā)性試劑例如用有機(jī)溶劑配制的溶液，瓶塞要嚴(yán)密，見空氣易變質(zhì)及放出腐蝕性氣體的溶液也要蓋緊，長期存放時要用蠟封住。濃堿液應(yīng)用塑料瓶裝，如裝在玻璃瓶中，要用橡皮塞塞緊，不能用玻璃磨口塞。每瓶試劑溶液必須有標(biāo)明名稱、規(guī)格、濃度和配制日期的標(biāo)簽。配制硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸等溶液時，都應(yīng)把酸倒入水中。對于溶解時放熱較多的試劑，不可在試劑瓶中配制，以免炸裂。配制硫酸溶液時，應(yīng)將濃硫酸分為小份慢慢倒入水中，邊加邊攪拌，必要時以冷水冷卻燒杯外壁。用有機(jī)溶劑配制溶液時（如配制指示劑溶液），有時有機(jī)物溶解較慢，應(yīng)不時攪拌，可以在熱水浴中溫?zé)崛芤?，不可直接加熱。易燃溶劑使用時要遠(yuǎn)離明火。幾乎所有的有機(jī)溶劑都有毒，應(yīng)在通風(fēng)柜內(nèi)操作。應(yīng)避免有機(jī)溶劑不必要的蒸發(fā)，燒杯應(yīng)加蓋。要熟悉一些常用溶液的配制方法。如碘溶液應(yīng)將碘溶于較濃的碘化鉀水溶液中，才可稀釋。配制易水解的鹽類的水溶液應(yīng)先加酸溶解后，再以一定濃度的稀酸稀釋。不能用手接觸腐蝕性及有劇毒的溶液。劇毒廢液應(yīng)作解毒處理，不可直接倒入下水道。第六節(jié) 配