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第9章 溶液
01 溶液的形成
1.溶液的概念:一种或几种物质分散到另一种物质里形成的均一的、稳定的混合物。
2.溶液的特征:
均一性:各部分的浓度、密度、颜色、性质均相同。
稳定性:只要外界条件(如温度)不改变,溶剂和溶质不会分离.
混合物:溶液由溶质和溶剂两部分物质组成。
注意:
①溶液是澄清透明的,但不一定无色;
如 CuSO4溶液(含有 Cu 2+ ) 为蓝色;
FeSO4溶液(含有 Fe 2+ ) 为浅绿色;
Fe2(SO4)3溶液(含有 Fe 3+ )为黄色。
②均一、稳定的液体不一定是溶液,如水,溶液必须是混合物。
3.溶液的组成:
溶质:被溶解的物质,可以是固体、液体、气体。(一种溶液中的溶质可以是一种或几种)
溶剂:能溶解其他物质的物质,常用水、汽油、酒精等液体。(一种溶液中的溶剂只有一种)
4.溶液的质量计算
溶液的质量=被溶解的溶质的质量+溶剂的质量;
溶液的体积≠溶质的体积+溶剂的体积
5.溶质溶剂的判断
(1)溶液成分 有水存在 无水存在
固体和液体 液体和气体 液体和液体
溶质 其他物质 固体 气体 最少的液体
溶剂 水 液体 液体 量多的液体
(2)溶液命名:溶质的溶剂溶液(如:碘酒——碘的酒精溶液),若不指明溶剂的溶液溶剂为水。
(3)发生化学反应的溶液:
①氧化钙放入水中,CaO+H2O=Ca(OH)2,溶质不是氧化钙CaO,而是反应生成的氢氧化钙Ca(OH)2。
②锌放入稀硫酸中,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,原溶液溶质是硫酸,溶剂是水,反应后溶剂仍为水,溶质分情况。
影响溶解速率的因素:
①溶质溶剂的性质;②温度;③溶质的颗粒大小④是否搅拌。
7.溶液的应用
①工农业生产上——无土栽培的营养液属于溶液。
②日常生活中的白醋、白酒等属于溶液。
③医疗上的氯化钠注射液、消毒酒精、生理盐水等属于溶液。
④实验室中用的各种溶液。
02 溶解时的吸热或放热现象
1.物质溶解时,发生了两个过程,分别为扩散过程和水和过程。
扩散过程——溶质的分子(或离子)向水中扩散——吸收热量。
水合过程——溶质的分子(或离子)和水分子作用,生成水合分子(或水合离子)——放出热量。
如果扩散过程吸收的热量小于水合过程放出的热量,溶液的温度就会升高。(例如氢氧化钠固体、浓硫酸)
如果扩散过程吸收的热量大于水合过程放出的热量,溶液的温度就会降低。(例如硝酸钾)
2.注意:生石灰放入水中放出大量的热,不是溶解,而是发生了化学反应放热:CaO+H2O=Ca(OH)2
03 乳化现象 乳浊液
1.乳浊液:互不相溶的液体,以小液滴分散到液体里形成的混合物。
特征:不均一、不稳定(静置后分层)(如牛奶,油水混合物)
2.乳化现象:
油与水互不相溶,不能形成溶液,洗涤剂能使植物油在水中分散成无数细小的液滴,而不聚成大的油滴, 从而使油和水不再分层,所形成的乳浊液稳定性增强的现象。
应用:生活中洗涤剂洗衣物、餐具等;农业上把不溶于水的液体农药配制成乳浊液。
去污原理不同:洗涤剂去油污是乳化作用;酒精、汽油去油污是溶解。
04 饱和溶液和不饱和溶液
1.饱和溶液:在一定温度下,向一定量的溶剂里加入某种溶质, 溶质不能继续溶解所得到的该溶质的溶液。
2.不饱和溶液:在一定温度下,向一定量的溶剂里加入某种溶质, 溶质还能继续溶解所得到的该溶质的溶液。
3.判断某溶液是否饱和的方法:
①观察法:观察底部有无不能继续溶解的溶质。若有且不继续溶解,则是饱和溶液。若无,则可能是不饱和溶液或恰好饱和的溶液(注:恰好饱和和不饱和的溶液看起来都是澄清透明的,外观无法区别,实验法区别)
②实验法:取样,在该温度下,向溶液里继续加入该种溶质,充分混合,观察溶质是否继续溶解。溶质不能继续溶解,则是恰好饱和溶液,若溶解,则是不饱和溶液。
4.饱和溶液和不饱和溶液的转化
5.饱和溶液和不饱和溶液与稀溶液浓溶液的区别与联系
是否饱和:比较在一定温度下一定量溶剂里溶解溶质的质量是否达到最大限度。
浓稀程度:比较的是在一定量的溶液里溶质质量的相对大小(溶质的质量分数)。
饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液,相同温度下,同种溶质的饱和溶液比不饱和溶液浓。
05 结晶与除杂
1.结晶方法:
先把溶液变成饱和溶液,再改变适当的条件让溶质以晶体形式析出。
①降温结晶/冷却热饱和溶液结晶:(通过改变温度降低溶解度析出晶体)适用于溶解度随温度升高而增大且受温度影响变化较大的固体溶质。
②蒸发结晶:(通过减少溶剂量使晶体析出)适用于溶解度受温度影响不大的固体溶质。
2.除杂:①若硝酸钾中含有少量氯化钠→冷却热饱和溶液法(降温结晶法)将样品配置成热的饱和溶液,然后冷却,大量的硝酸钾从溶液中结晶出来, 而氯化钠仍留在溶液中,再过滤、洗涤、干燥得到硝酸钾晶体。
②若氯化钠中含有少量硝酸钾→蒸发溶剂法(蒸发结晶)将样品加热,蒸发水,析出大量晶体后趁热过滤。
③洗涤法
净化晶体时可用该晶体的饱和溶液清洗晶体,从而达到将杂质溶解,不溶解晶体的目的。
06溶解度 S
1..固体的溶解度 S:
(1)定义:在一定温度下,某固态物质在 100g 溶剂(不指明溶剂,通常指水)里达到饱和状态时所溶解的质量。
(2)理解定义四要素:
①条件:一定温度,固体溶质的溶解度随温度的变化而变化,只有指明温度,溶解度才有意义。
②标准:100g 溶剂,固体物质的溶解量随溶剂量的增大而增大,限度 100g 溶剂的量便于统一标准后比较。
③状态:达到饱和状态,只有达到最大溶解量时才是确定的值。
④单位:为克,溶解度其实就是溶质的质量,是在特定量溶剂和一定温度下的溶质质量。
2.溶解度和溶解性的关系
溶解性是表示一种物质在另一种物质中的溶解能力的大小,是物理性质。
溶解度是溶解性的定量表示方法。溶解性是根据 20℃时,固体物质的溶解度的大小划分的。
3.溶解度曲线的认识
①溶解度曲线上的溶解度数值对应的是在 100g 水中的溶质质量
②曲线上的点——表示某物质在对应温度下的溶解度
A 点:表示 20°C 时硝酸钾的溶解度为 90g。
B 点:表示 70°C 时氯化铵的溶解度为 60g。
③曲线以上的区域——表示对应温度下该溶质的饱和溶液,且溶液中有
溶质剩余
C 点:表示 20°C 时硝酸钾的饱和溶液,且有固体剩余。
④曲线以下的区域——表示对应温度下该溶质的不饱和溶液
D 点:表示 20°C 时硝酸钾的不饱和溶液。
⑤.两曲线的交点——表示两物质在该对应温度下的溶解度相等
E 点:表示 70°C 时硝酸钾和硝酸钠的溶解度相同,都为 140g。
⑥比较两种物质溶解度大小(指定温度范围,再比较)
①如 70°C 时,硝酸钾的溶解度大于氯化铵的溶解度。
②如比较硝酸钠和硝酸钾的溶解度大小:
0°C < t < 70°C:硝酸钾的溶解度小于硝酸钠
70°C < t:硝酸钾的溶解度大于硝酸钠
⑦溶解度变化趋势
绝大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大,如 KNO3 少数固体物质的溶解度受温度的影响不大,如 NaCl 极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减少,如 Ca(OH)2
⑧.饱和不饱和溶液的转化
对于硝酸钠溶液:
D→A:不饱和溶液变饱和溶液,加溶质或恒温蒸发溶剂;
C→A:饱和溶液将多余的固体溶解进溶液变成恰好饱和溶液,加水;
C→E:硝酸钠溶液从 20 oC 升温到 70 oC,多余的固体溶解形成饱和溶液
⑨确定结晶的优选方法
①随温度升高溶解度变大的物质,降温结晶或冷却热饱和溶液结晶如硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸铵等
②随温度升高溶解度变化不大的,蒸发结晶。如氯化钠
⑩确定除杂方法
根据要提纯的物质的溶解度确定结晶方法提纯,同时杂质被除去。
如:KNO3(NaCl):降温结晶 ;NaCl(KNO3):蒸发结晶
07溶液的浓度——溶质质量分数
1.溶质质量分数定义:溶质的质量与溶液的质量之比
2.溶质质量分数意义:10%的 NaCl 溶液表示每 100 份质量的 NaCl 溶液中,NaCl 的质量为 10 份。
即每 100g 氯化钠溶液中含有 10g 氯化钠,90g 水。
3.溶质质量分数计算公式:
溶质的质量:指溶解在溶液中的溶质的质量,没溶解的不计算在内。
溶质的质量 = 溶液的质量×溶质的质量分数
溶液的质量 = 溶质的质量 + 溶剂的质量 = 溶质的质量÷溶质质量分数 = 溶液的体积×溶液的密度
注意:
①从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液中溶质质量分数均与原来溶液中溶质质量分数相同。
②一定温度时,向某物质的饱和溶液中加入该物质,溶液的溶质质量分数不变。
③一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,溶液的溶质质量分数保持不变。
④对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其恰好饱和的溶液升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变,
变成不饱和溶液。而对于溶解度随温度升高而减少的物质来说,将其恰好饱和溶液降低温度,所得溶液的溶质质
量分数保持不变,变成不饱和溶液。
4.饱和溶液的溶质质量分数计算:
对饱和溶液,当溶剂的质量为 100g,溶质的质量等于此温度下的溶解度。
任意质量的饱和溶液中溶质、溶剂、溶液的质量比是一定值。
计算公式:
5.溶液的稀释
①加水:稀释前后溶质的质量不变
m(稀释后溶液)=m(稀释前溶液)+m(水)
②加稀溶液:m(混合后溶质)=m(浓溶液溶质)+m(稀溶液溶质)
m(溶液总质量)=m(浓溶液)+m(稀溶液)
6.涉及化学反应的溶液浓度计算
08配置一定溶质质量分数的溶液
1.固体药品加水配制一定溶质质量分数的溶液 ( 固体 + 水 )
用氯化钠固体配置 50g 质量分数为 6%的氯化钠溶液所用仪器
实验步骤:
2.溶液加水稀释配置一定溶质质量分数的溶液(液体+水)
用质量分数为6%的氯化钠溶液配置50g质量分数为3%的氯化钠溶液
3..误差分析
质量分数偏小的原因:(溶质溶解的量减少,溶剂的质量增多)
①称量时“左码右物”并使用游码→m质↓。②将固体溶质转移到烧杯中时,散落到烧
杯外面→m质↓。③固体溶质不纯、不干燥或已潮解→m质↓。④用量筒量取水时仰
视读数→m剂↑。⑤烧杯内有残留的水→m剂↑。
质量分数偏大的原因:(溶质溶解的量增多,溶剂的质量减少)
①砝码生锈。
②用量筒量取水时俯视读数。
③量好的水向烧杯中倾倒时,有液体酒落烧杯外。
质量分数无影响:
①完全溶解后搅拌,少量液体飞溅到烧杯外。
②完全溶解后,转移时,洒落在到细口瓶外。
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