第三节 溶液的配制
一、物质的量浓度溶液的配制
配制的步骤如下。
(1)首先算出配制溶液需固体溶质的质量;若用浓溶液配制稀溶液,则需计算所取浓溶液的体积。
【例2-5】 配置100mL0.5mol/LNaCl溶液,需要固体NaCl的质量是多少?
【解】NaCl的物质的量为:
n=c·V=0.5mol/L×0.1L=0.05mol
0.05molNaCl的质量为:
m=n·M=0.05mol×58.5g/mol=2.925g。
因此,配置100mL0.5mol/LNaCl溶液,需要固体NaCl2.925g。
【例2-6】 欲配制100mL0.5mol·L-1的NaCl溶液,需要2.0mol·L-1NaCl溶液的体积是多少毫升?
在实际科研和生产上,常需要将浓溶液配制成稀溶液,这就是溶液的稀释问题。溶液的稀释实际是向浓溶液中加入适量溶剂,使浓溶液的浓度降低到所需要的低浓度溶液的过程,其特点是溶液的体积变大,而溶质的物质的量不变,即有
C浓·V浓=C稀·V稀
【解】设配制100mL0.5mol·L-1NaCl溶液,需要2mol·L-1NaCl溶液的体积为V2。根据c1·V1=c2·V2
因此,需要2.0mol·L-1NaCl溶液25mL。
(2)根据计算数值称量固体溶质(或量取一定体积浓溶液)。
(3)溶解(或稀释):用少量水进行溶解或稀释。
(4)转移:将溶解后的溶质转移到容量瓶中。为了把溶质完全转移到容量瓶中,必须洗涤溶解或稀释用的器皿,并将洗涤液转移到容量瓶中。
(5)定容:溶液体积不能简单加减,需用容量瓶定容,不需要计算水的用量。当用滴管定容到溶液的凹面与容量瓶的刻度线相切时,液体的体积恰好为容量瓶的标定容积。
(6)摇匀:将容量瓶反复颠倒、振荡后,会出现容量瓶中的液面低于容量瓶刻度线的情况,主要是部分溶液在润湿容量瓶磨口时有所损失。此时,不能再加水至刻度。
(7)装入试剂瓶、贴标签:配制好的溶液应放入试剂瓶中储存。
课堂活动
在配制溶液的过程中,哪些操作可能会引起所配溶液的浓度与要求的浓度产生差异?
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溶液浓度的表示方法
溶液是由两种或多种组分所组成的均匀体系。所有溶液都是由溶质和溶剂组成的,溶剂是一种介质,在其中均匀的分布着溶质的分子或离子。溶液浓度是指一定量的溶剂(或溶液)中含有的溶质的量。
根据溶质和溶剂量的表示方法不同,溶液浓度可以有不同的表示方法。例如,溶质的量可以用克、摩尔表示,溶液的量可以用克、升、摩尔表示,或用溶剂的质量来表示。于是,溶液的浓度表示法是多种多样的。而且,同一种溶液采用了不同浓度表示法,所得的浓度数值也是不同的。
1.质量百分浓度
一定质量的溶液中溶质所占有的百分数称为质量百分浓度。它是无单位的。
2.质量摩尔浓度
以1kg溶剂中所溶解的溶质的物质的量表示的浓度称为质量摩尔浓度,以符号bB表示,单位为mol·kg-1。
3.ppm、ppb浓度
对于一些极稀的溶液,常用ppm或ppb来表示浓度。ppm是百万分之一浓度,即溶质的质量占溶液质量的百万分之一就是1ppm。ppb是十亿分之一浓度,即溶质的质量占溶液质量的十亿分之一就是1ppb。污水中有害物质的含量常用ppm表示,食物中有害物质(如农药的残留量)则常用ppb表示。
实践活动
配制农业上用于选种的NaCl溶液100mL,溶液的浓度为2.0mol/L。
1.计算溶质的质量
计算配制100mL2.0mol/LNaCl溶液所需NaCl固体的质量为____。
2.称量
在托盘天平上称量出所需质量的NaCl固体。
托盘天平用于粗略的称量。最大载荷为200g的托盘天平,能称准至0.1g(感量为0.1g);最大载荷为500g的托盘天平,能称准至0.5g(感量为0.5g)。
托盘天平的横梁架在台秤座上,横梁左右有两个盘子,横梁中部的下面有指针(有的托盘天平指针在上面)。根据指针在刻度盘前摆的情况,可看出托盘天平的平衡状态。称量前,要先测定托盘天平的____(不放物体时,托盘天平的指针在刻度盘的指示位置)。零点应该在刻度盘的中央,如果不在可用中间的螺丝(有的螺丝在两边)来调节。称量时,把称量物放在____上,____放在右盘上,添加10g以下砝码时,可移动标尺上的游码。当最后的停点(左右两盘上分别放上称量物和砝码后,达到平衡时,指针在刻度盘上指示的位置)与零点符合时(可以偏差1小格以内),砝码的重量就是称量物的重量。
称量时,必须注意以下几点:
(1)称量物要放在称量用纸或表面皿上,不能____;潮湿的或具有腐蚀性的药品,则要放在玻璃容器内。
(2)不能称量热的物品。
(3)称量完毕后,应把砝码____,把标尺上的游尺游至“0”处,使托盘天平各部分恢复原状。
(4)应保持天平和桌面的整洁。
3.配制溶液
把称好的NaCl固体放入烧杯中,再向烧杯中加入40mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌,使NaCl固体完全溶解。
容量瓶在使用前要____。如图2-2所示,检漏时,向容量瓶中加水到标线附近,塞好瓶塞,把瓶倒立2min,观察____,如果不漏水即可使用。容量瓶的玻璃磨口塞是配对专用的,切勿____。
将烧杯中的溶液沿玻璃棒转移到容量瓶中,用少量蒸馏水洗涤烧杯2~3次,并将洗涤液____。轻轻摇动容量瓶,使溶液混合均匀。继续向容量瓶中加入蒸馏水,直到液面在刻度线以下____cm时,改用____逐滴加水,使溶液凹面恰好与刻度____。盖好容量瓶瓶塞。配置NaCl溶液的过程如图2-3所示。反复颠倒、摇匀,使瓶内溶液混合均匀,如图2-4所示。
图2-2 容量瓶检漏
图2-3 配置NaCl溶液的过程
4.将配制好的溶液倒入试剂瓶中,贴好标签,注明溶液的名称和浓度。
图2-4 将容量瓶内溶液混合均匀
二、用18.4mol/L的浓硫酸配制100mL2mol/L稀硫酸
(1)计算所需18.4mol/L浓H2SO4溶液的体积。
计算配制100mL2mol/L稀H2SO4溶液所需18.4mol/L浓H2SO4溶液的体积为____。
(2)量取所需18.4mol/L浓H2SO4溶液的体积。
用干净并干燥的10mL的量筒量取所需18.4mol/L浓H2SO4溶液的体积。
(3)稀释浓硫酸。
把已取出的18.4mol/L浓H2SO4慢慢地沿玻璃棒(或器壁)倒入盛有____的烧杯中,并不断地用玻璃棒搅拌。稀释浓硫酸的正确操作和错误操作如图2-5和图2-6所示。
浓硫酸溶于水时和水发生剧烈的反应,并放出____。在稀释浓硫酸时,一定要____,切勿____。将浓硫酸慢慢地沿玻璃棒(或器壁)倒入并不断地搅拌,目的是使产生的热量迅速地扩散。根据计算,在20℃时,将1kg浓硫酸与过量的水混合,放出的热量足以使2kg的水达到100℃。如果把水倒进浓硫酸里,水的密度较小,而浓硫酸的密度为1.84g/cm3,水浮在硫酸的上面,溶解时放出的热,会使水立即沸腾,酸滴向四周飞溅。
图2-5 稀释浓硫酸的正确操作
图2-6 稀释浓硫酸的错误操作
(4)配制溶液。
将已稀释的硫酸溶液沿____转移到容量瓶中。用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液____2015-12-24,然后加水至刻度。盖好容量瓶瓶塞。反复颠倒、摇匀。
(5)将已配制好的100mL2mol/L稀硫酸溶液倒入指定的容器中。
课堂讨论
思考题
(1)应该怎样称量易潮解的NaOH固体?
(2)将烧杯里的溶液转移到容量瓶中以后,为什么要用蒸馏水洗涤烧杯2~3次,并将洗涤液也全部转移到容量瓶中?
(3)在用容量瓶配制溶液时,如果加水超过了刻度线,倒出一些溶液,再重新加水到刻度线,这种做法对吗?如果不对,会引起什么误差?
(4)用容量瓶定容时,俯视或仰视刻度线,对溶液的浓度有何影响?