概念: 在溶解过程中发生了两种变化,一种是溶质的分子(或离子)在水分子的作用下向水中扩散,这一过程吸收热量;另一种是扩散的溶质的分子(或离子)和水分子作用,生成水和分子(或水和离子),这一过程放出热量。
物质溶解过程中的两种变化:
扩散过程:溶质的分子(或离子)向水中扩散,是物理过程,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),是化学过程,放出热量
溶解过程中的温度变化: a.扩散过程中吸收的热量>水合过程中放出的热量,溶液温度降低,如:NH
4NO
3溶解于水。
b.扩散过程中吸收的热量<水合过程中放出的热摄,溶液温度升高,如:NaOH、浓硫酸溶解于水。
c.扩散过程中吸收的热量≈水合过程中放出的热量,溶液温度几乎不变,如:NaCl溶解于水。
常见冷冻混合物:
在生产、生活中常用冰作冷却剂,但冰只能提供 0℃左右的低温。一些医疗和研究单位常需要更低的温度,提供低温较方便的方法是用冷冻混合物。
下表是几种常见冷冻混合物的组成及所能达到的最低温度。
冷冰混合物的组成 |
最低温度 |
41gNH4NO3和100g冰 |
-17 |
19NH4Cl和100g冰 |
-16 |
23gNaCl和100g冰 |
-21 |
22gMgCl2和100g冰 |
-34 |
溶质质量分数:
1.
概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。
2.
表达式:溶质质量分数=
=
3.
含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
应用溶质质量分数公式的注意事项: ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。
②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。
③计算时质量单位应统一。
④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。
⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
影响溶质质量分数的因素:
(1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
①将饱和的NaNO
3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
②将饱和的NaNO
3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
(2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。
有关溶质质量分数计算的类型(1)
利用公式的基本计算 ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
直接利用公式:溶质的质量分数=
×100%
②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度
(2)
溶液的稀释与浓缩
|
方法 |
计算依据 |
计算公式 |
溶液的稀释 |
①加水稀释 ②加稀溶液稀释 |
①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变 ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量 |
加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m浓×ω浓%=(m浓+m水)×ω稀% |
溶液的浓缩 |
①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液 |
①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出) ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 |
蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m稀-m水)×ω浓%=m稀×ω稀% |
注意:
a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V
总≠V
A+V
Bb.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m
总=m
A+m
B
c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。
(3)
饱和溶液中溶质质量分数的计算a. 固体溶解度的计算公式
根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=
×100g]可推导出:
,
b. 溶解度与溶质质量分数的关系
|
溶解度 |
溶质质量分数 |
意义 |
物质溶解性的量度,受外界温度的影响 |
表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响 |
容积要求 |
100g |
无要求 |
温度要求 |
与温度有关 |
一般与温度无关 |
溶液是否饱和 |
一定达到饱和 |
不一定饱和 |
计算公式 |
×100g |
|
单位 |
克 |
无单位 |
联系 |
饱和溶液中溶质的质量分数= |
特殊的溶质质量分数的计算:(1)
结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
(2)
溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。
(3)
当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
(4)
某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。
(5)
利用元素的质量分数进行计算
溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。
溶质质量分数的不变规律:(1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
(2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
(3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
物质溶解性的概念:物质的溶解性表示在某温度和压强下,一种物质在另一种物质里溶解能力的大小。
影响因素:
溶解性的大小与溶质,溶剂的性质(内因)有关,也与温度,压强(外因)有关。
如:食盐易溶于水,却不易溶于油脂,油脂易溶于汽油里,却不易溶解在水里;气体溶质的溶解性与压强, 温度有关,而固体、液体溶质的溶解性一般只与温度有关,不考虑压强。
表示方法:溶解性即溶解能力的大小,常用易溶、可溶、微溶和难溶来表示。
物质溶解性和溶解度的关系:
①20℃时,根据各物质在水中的溶解度的大小,经物质的溶解性分类:
溶解度/g |
<0.01 |
0.01-1 |
1-10 |
>10 |
溶解性 |
难溶 |
微溶 |
可溶 |
易溶 |
②数周记忆法:
③绝对不溶于水的物质是不存在的。习惯上把难溶物质叫做“不溶”物质。
溶解性和溶解度的理解: 溶解性和溶解度都是物质的一种物理性质,不因溶质和溶剂的多少而改变,但与溶剂和溶质的性质有关,并受温度的影响。溶解性只是一般地说明某种物质在水里溶解能力的大小。通常用难溶(或不溶)、微溶、可溶、易溶等较粗略的概念表示;溶解度是衡量物质在某种溶剂里溶解性大小的尺度,是溶解性定量的表示方法。
乳化和乳化作用的概念:1.
乳化现象:
乳浊液不稳定,静置分层,在乳浊液中加人洗涤剂以后,油虽然并没有溶解在水中,但这时形成的乳浊液却能均匀、稳定地存在而不分层,这种现象叫乳化现象。
“乳化”形成的并不是溶液,例如植物油中加入水,加入乳化剂并不是水溶解了油,只是使植物油分散成无数细小的液滴存在于水中而不聚集。
2.
乳浊液:小液滴分散到液体里形成的混合物。
3.
乳化作用:
乳蚀液的稳定剂是一类表面活性剂,阻止小液滴相互凝结。洗涤剂能把植物油分散成无数细小的液滴而不聚集成大的油珠,洗涤剂所起的作用就是乳化作用,使植物油分散成无数细小的液滴存在于水中而不聚集。
用汽油去油污与用洗涤剂洗去油污的不同: 利用汽油和洗涤剂均能除一去油污,但二者除去油污的原理不同。汽油溶解油污时形成溶液,但加了洗涤剂的水清洗油污是把油污分散成细小的液滴,使其形成乳浊液,再随着水漂走。
除去织物上污渍的方法:
污渍 |
清洗方法 |
蓝墨水 |
白色织物上,可用草酸低稀溶液和漂白剂溶液轮流擦拭,再用洗涤剂和水洗;有色织物上,小心用高锰酸钾溶液擦拭,污渍去掉后,迅速用过氧化氢稀溶液擦拭污渍处,并立即用水漂洗 |
圆珠笔油 |
用酒精擦拭,再用洗涤剂洗,最后用水洗 |
菜汤,乳汁 |
用酒精擦拭,然后用稀氨水揉搓,再用水洗 |
水果渍 |
用氯化钠溶液洗,或用草酸稀溶液沾湿,再用水洗;如果是白色织物,可用过氧化氢稀溶液沾湿,再用水洗 |
血渍 |
刚沾上时,立即用冷水洗,再用洗涤剂洗,最后用水洗;沾污时间较长的,可用氨水擦拭,片刻后用冷水洗,如不能除净,用草酸稀溶液洗涤,然后用水洗 |
铁锈 |
草酸稀溶液清洗,然后用水洗 |
沥青 |
用酒精或汽油擦拭多次,然后用水洗 |
乳化作用在生活中的应用: ①洗涤:用乳化剂(洗涤剂)可以将衣服上、餐具上的油污洗掉,如肥皂、洗洁精等。
②农药的使用:在农药中加入一定量的乳化剂后. 再溶解在有机溶剂里,混合均匀制成的透明液体叫乳油。