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溶液的浓度


铜臭 / 2022-07-21

   在一定量的溶液(或溶剂)中,所含溶质的量称为溶液的浓度。溶液的浓度是说明溶质和溶剂之间量的关系。表示溶液浓度的方法很多,下面介绍几种常用的表示法。

一、 百分浓度
  用百分浓度表示溶液浓度时有两种方法,即重量百分浓度和容积百分浓度:
  1.重量百分浓度,以“A%”或“A% (重/重)”表示。用溶质的重量占全部溶液重量的百分比表示的浓度,叫做该溶液的重量百分浓度。例如电厂阳离子交换树脂再生所用食盐溶液的浓度5%,就是指100克食盐溶液中含有5克食盐和95克水,或者说在100公斤食盐溶液中含有5公斤食盐和95公斤水。
  溶液的重量百分浓度可用下式来计算:
  例1:将182公斤的食盐( NaC1)溶于1818公斤水中,求此溶液的重量百分浓度。
  解:食盐溶液的重量百分浓度为:
  答:食盐溶液的重量百分浓度是9.1%。
  例2:实验室为再生阴离子交换树脂,需配5 %NaOH溶液4公斤,问需NaOH及水各若干公斤?
  解:需要溶质NaOH的重量为: 4x0.05=0.2 公斤
  4公斤5 %NaOH溶液中含NaOH0.2公斤,则水(溶剂)的重量为:
  4-0.2=3.8公斤
  答:需要0.2公斤NaOH和3.8公斤水。
  例3:某电厂为了酸洗锅炉,雷用3 %盐酸客50公斤,问需31%工业盐酸和水各多少公斤?
  解: 5000 公斤3 %盐酸溶液中,溶质HCI的重量: 5000X0.03= 150公斤
  150公斤的HCI,相当于31%盐酸的重量:
  150÷0.31= 484公斤
  配制5000公斤3%盐酸溶液,所需水的重量:
  5000-484=4516公斤
  答:需要浓度为31%工业盐酸484公斤,水4516公斤。
  在配制溶液时,如果是用浓溶液加水稀释的方法或者是用两种重量百分浓度不同的溶液混合的方法来配制,其计算方法也可用一种较简单的十字交叉法,即:
  如用水配制溶液时,其中溶质的百分浓度应为0%,即c=0。如例3可用十字交叉法求解如下:
 
  上图表明,要配制3%盐酸溶液,就要每3份重量的浓盐酸加28 份重量的水,即浓盐酸所占的重量分率为3/3+28;水的重量分率为28/3+28现要配制5000公斤3%盐酸溶液,需用31%盐酸重量为:
  5000×3/3+28=484公斤
  需用水的重量为:
  5000×28/3+28= 4516公斤
  重量百分浓度是一种常用的浓度,通常可简易地用比重计(图6-5)测出溶液的比重,即可查得溶液的浓度。这是由于帘波的比重是随着它的重量百分浓度的改变而改变的,若事先测得某溶液各种重量百分浓度时的比重,那么只需测定溶液的比重再通查表就可以知道容液的重量百分浓度。某些酸、碱和盐的重量百分浓度与比重的关系见附表2。

  溶液的比重是指它在一定温度(通常是15°C或20°C)时的密度与水在4°C时密度的比值,所以比重没有单位,但在数值上却与该溶液的密度(克/厘米³)相同(因水在4°C时的密度为1克/厘米³)。例如37%HCl溶液的比重为1.19,也就是说它的密度是1.19克/厘米。
  知道了溶液的体积(V)和密度(d),就能计算出溶液的重量(w):
  w=d×V
  在化工生产中,有时用普通比重计不易精确读出小数的末尾数字,故不能测知较为精确的浓度。因此,又采用测量精度较高的波美计测定溶液的波美度(用°Be'表示),以示溶液的比重。
  波美计分重、轻两种:重波美计用于测定比水重的液体(单位为重波美度),轻波美计用于测定比水轻的液体(单位为轻波美度)。波美度和比重有下列换算关系:

  用波美计测出溶液的波美度后,同样可从相应的对照表中查出它的比重和重量百分浓度。由于波美计的刻度是整数,测定又简易,所以在生产上应用也较多。如用来测定盐水、硫酸和酒精等溶液的比重和浓度。
  2.容积百分浓度,以“A%(重/容)”表示。用100毫升(或升)溶液中所含溶质克数(或公斤数)表示的浓度,叫做该 溶液的容积百分浓度。例如,经常用的1%(重/容)酚酞指示剂,就是称取1克酚酞溶于酒精中,使溶液体积为100毫升。

  例4:如何配制5%(重/容) AgNO₃溶液500毫升?   解:需要AgNO₃的重量: 500x0.05=25克
  答:称取25克AgNO₃,先用少量水溶解,再用水稀释至500毫升即得。
  由于物质溶解时,溶液的体积要发生变化,因此在配制时, 通常要放在已确定体积的容器——容量瓶——中稀释,这与配制重量百分浓度方法不同。由于溶液体积随温度而改变,因此溶液体积百分浓度会受到温度的一定影响。
二、克分子浓度
  克分子浓度分重量克分子浓度和体积克分子浓度两种:
  1.重量克分子浓度,以“m"表示。用1000克溶 剂中所含溶质的克分子数来表示的浓度,叫做该溶液的重量克分子浓度,以字母表示。例如,在1000克水中含有1克分子(即98克) H:SO,,则此溶液的重量克分子浓度为1m。
  例5: 250克水中含有20克NaOH,计算此溶液的重量克分子浓度。
  解: 1克分子NaOH重40克,则20克NaOH 的克分子数为:
20/40=0.5克分子
  溶液重量克分子浓度为:0.5/250×1000=2m
  答:此溶液的重量克分子浓度为2m。
  2.体积克分子浓度,以“M"表示。用1升溶液中所含溶质的克分子数(或1毫升溶液中所含溶质的毫克分子数)来表示的浓度,叫做该溶液的体积克分子浓度(简称为克分子浓度), 以M表示。例如,1 升NaOH溶液里含有1克分子NaOH (即40克),则此溶液浓度就是1M;反之,2MNaOH溶液,则表示每升NaOH溶液中含有2克分子NaOH (即80克)。
  若溶液体积以V(升或毫升)表示,则克分子浓度可用下式计算:

  由此可见,如果溶质的克分子数不变,则溶液的克分子浓度和体积成反比。此式可用于溶液的稀释,如以M₁和V₁分别代表 浓溶液的克分子浓度和体积,M₂和V₂分别代表稀溶液的克分子浓度和体积,由于稀释前后溶质克分子(或毫克分子)数不变,可得溶液的稀释公式:
  M₁V₁=M₂V₂
  例6: 如何配制500毫升0.1MNaOH溶液?
  解: 500毫升0.1MNaOH溶液中所含溶质的克分子数为:
  0.1×500/1000=0.05克分子
因1克分子NaOH的重量是40克,0.05克分 子NaOH的重量为:
  0.05X40=2克
  答:“称取2克NaOH,先用少量水溶解,再用水稀释至500毫升即成。
  例7:欲配制500毫升1.5MHCI溶液,问需要12MHCl多少毫升? 
  解:根据公式(6-4)M₁V₁=M₂V₂
  设需要12MHC1毫升数为V₁,将已知数值代入上式得:

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