溶液的浓度
溶液の濃度
三种浓度的分母各不相同:质量百分浓度除以溶液质量,摩尔浓度除以溶液体积,质量摩尔浓度除以溶剂质量。换算时要经过「1 L 溶液的质量」这一步。
「浓」这个字在化学里必须量化,而量化的方式有三种。三种都在用,而且分母不一样 —— 一个除以溶液、一个除以溶液体积、一个除以溶剂。把分母认准,这一节就没有难点;认错分母,算出来的数就全错。
为什么是这样
先分清三个词:被溶解的物质叫溶质,溶解它的液体叫溶媒(溶剂),两者均匀混合后的液体叫溶液。所以「溶液 = 溶质 + 溶剂」—— 这个等式在三种浓度的换算里反复用到。
为什么需要三种表示?因为用途不同。配溶液时称质量最方便,所以有质量百分浓度;做反应计算时要的是物质量,而量取液体量体积最方便,所以有摩尔浓度;研究沸点升高、凝固点降低时,起作用的是溶质与溶剂的粒子数之比,而体积会随温度变化 —— 所以要用不随温度变的质量摩尔浓度。
三者的分母正是这三种用途的体现:溶液的质量、溶液的体积、溶剂的质量。最容易错的是第三种把分母当成溶液 —— 质量摩尔浓度的分母是溶剂,不含溶质。
定量表达
质量百分浓度是溶质质量占溶液质量的百分比:溶剂 W g 里溶了溶质 w g 时,浓度为 w⁄(W+w)×100 %。分母是 W+w 而不是 W —— 溶液包含溶质。
摩尔浓度是每升溶液中溶质的物质量,单位 mol/L:c=n⁄V。配制时要注意:把溶质放进容量瓶后加水到刻线,而不是「向 1 L 水里加溶质」—— 后者得到的溶液体积会超过 1 L。
质量摩尔浓度是每千克溶剂中溶质的物质量,单位 mol/kg:m=n⁄W。两种浓度之间换算要经过「1 L 溶液的质量」:密度 d g/cm³ 时,1 L 溶液重 1000d g,其中溶质占 a %,即 1000da⁄100 g,再除以摩尔质量得物质量 —— 所以 c=10ad⁄M。
- c
- 摩尔浓度[mol/L]
- a
- 质量百分浓度[%]
- d
- 溶液的密度[g/cm³]
- M
- 溶质的摩尔质量[g/mol]
- d 是溶液的密度,不是溶剂的密度 —— 用水的 1.0 代替会算错
- 系数 10 来自 1000⁄100(1 L=1000 cm³ 与百分号)
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