資源簡介

第7節 物質在水中的溶解
——溶質的質量分數
【學習目標】
1.了解溶質質量分數的含義．
2.會利用溶質質量分數的定義式進行有關計算．
3.學會根據需要配制溶質質量分數一定的溶液．
【重點】1.溶液中溶質的質量分數的涵義。
2.質量分數的計算公式。
3.有關質量分數的計算。
4.飽和溶液中質量分數與溶解度的關系。
【難點】1.質量分數的計算。
2.飽和溶液中溶解度與質量分數的換算。
【課前復習】
※會做了，學習新課有保障
1．60℃時，硝酸鉀的溶解度為110 g，該溫度下硝酸鉀飽和溶液中有關質量關系正確的是（　　）
A．溶質質量∶溶劑質量＝1∶10
B．溶劑質量∶溶液質量＝20∶21
C．溶質質量∶溶劑質量＝11∶10
D．溶液質量∶溶質質量＝21∶10
2．將50 g食鹽水恒溫蒸發掉25 g水（溶液仍未飽和），則溶液中的變化正確的是（　　）
A．溶解度變大　　　　　　　　　　　　　　B．溶劑質量不變
C．溶質質量不變　　　　　　　　　　　　　D．溶液由稀變濃
3．將20克蔗糖放到80 g水中，攪拌后完全溶解，此時所形成的溶液中蔗糖占溶液的百分比是多少？
※先看書，再來做一做
1．什么是溶質的質量分數？它表示的含義是什么？
2．配制溶質質量分數一定的溶液要經過____________、____________、____________三個步驟．
3．80 g質量分數為15%的NaNO3溶液里含有NaNO3__________克，在這種NaNO3溶液中加入20 g水后，所得溶液中溶質的質量分數是__________．
4．欲將80 g質量分數為20%的NaOH溶液稀釋到質量分數為10%，需加水____________g．
學與教的過程
【導入】
一杯水中放入一匙糖和放入兩匙糖都能形成糖水，但這兩種溶液一樣嗎？顯然后者比前者要甜，濃度要大．但這種比較方法太粗略，不能準確地表明一定量的溶液里究竟含有多少溶質，在生產生活中常常需要準確地知道溶液的組成，這就需要用到我們這節課中學到的知識。
【基礎知識精講】
※課文全解
一、溶質質量分數
溶質質量分數是用來描述物質組成的一種方法．實質上就是溶質在溶液中所占的百分比，可用下式表示：
溶質質量分數＝
那么，溶質質量＝ 溶液質量＝
溶劑質量＝
討論1.溶質質量、溶液質量的單位都是克，那么，溶質質量分數有沒有單位？
2.在20℃時，將60克食鹽加入到100克水中，充分攪拌后，得到的溶液，其溶質質量分數是多少？（要看課本31頁的表格哦）你從中獲得了什么啟示？
我發現了：關鍵點之一：食鹽是否
關鍵點之二：溶液的質量應該排除
3.繼續思考：在一定溫度下，某物質的飽和溶液，其質量分數是變化還是恒定的？
4.我還有話要說……
總結：已經學過溶解度，它和溶質質量分數……
比較項目 溶解度 溶質的質量分數
意義
溫度要求
溶劑量要求
溶液是否飽和
單 位
關系式
二、溶質質量分數的相關計算
（一）配制一定質量、一定溶質質量分數溶液的計算：
例1 在農業生產上，有時用10%~20%的食鹽溶液來選種。如配制150千克16%的食鹽溶液，需要食鹽和水各多少千克？
我的思路是：
如果你不會，請嘗試——
1.列表法：
已 知 求 解
溶液質量 溶質質量分數 溶質 溶劑
2.目標追溯法：
例2【實驗：】配制溶質的質量分數為10%的氯化鈉溶液50克。
1、計算：需要氯化鈉____克，水_____克。
2、稱量
3、溶解：用玻璃棒攪拌。
（后裝瓶，并貼上標簽）
小結：
配制一定溶質質量分數的溶液可分為三步:
1.計算：在配制之前要先把所要用到的藥品質量計算出來，如要配制50g 6%的食鹽水溶液，需要食鹽和水各多少克呢？根據溶質質量分數的計算可求出需食鹽質量為50g×6%＝3g，水的質量為50g－3g＝47g。
2.稱量：將計算出的藥品用量稱量出來，稱固體用天平，量液體應該用量筒，應當注意的是，量筒只能量出液體的體積，而第一步的計算中得到的是液體的質量，所以還應利用密度公式：轉化一下。
3.溶解：將稱量好的藥品倒入燒杯中混合，用玻璃棒攪拌以加速溶解，當固體藥品全部溶解，我們就得到了一定溶質質量分數的溶液了。
（二）溶液稀釋——增濃的計算
1．溶液稀釋的計算
例3 配制1000毫升溶質質量分數為10%的稀硫酸，需要溶質質量分數為98%的濃硫酸多少毫升？
硫酸的密度和硫酸的溶質質量分數對照表（20℃）
密度克/厘米3 1.07 1.14 1.22 1.30 1.40 1.50 1.61 1.73 1.81 1.84
質量分數% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 98
分析：問題看上去很復雜，98%的濃硫酸必須稀釋后，才可能得到10%的稀硫酸。但加水后，許多數據都發生了改變，有沒有不變的量呢？
類比：湯太咸了，加水稀釋，湯中的鹽的絕對數量（即質量）有沒有改變？
結論：原來，在稀釋前后，溶質的……（關鍵點！）
目標追溯法：
關系式法：
稀釋前溶質質量：
稀釋后溶質質量：
綜合得到：
2．溶液增濃的計算
例4 有100 g 10%的NaCl溶液，要使其濃度增大一倍，需加入多少克氯化鈉？
作為練習自行討論
的是，量筒只能量出液體的體積，而第一步的計算中得到的是液體的質量，所以還應利用密度公式：轉化一下．
3．溶解：將稱量好的藥品倒入燒杯中混合，用玻璃棒攪拌以加速溶解，當固體藥品全部溶解，我們就得到了一定溶質質量分數的溶液了．
※問題全解
1．怎樣正確理解溶質的質量分數與溶解度的區別和聯系？　　
答：
溶質的質量分數 溶解度
意義 表示溶質在溶液里所含質量的多少，一般不受外界條件的影響 定量表示在一定量溶劑里可溶解物質的多少．它受外界條件影響
表示方法 用百分率來表示溶質在溶液里的相對含量．只是一個比值 在一定條件下，100 g溶劑里溶質所能溶解的最多克數．單位是克/100克水
計算式 飽和溶液或不飽和溶液里均有下列關系式：溶質的質量分數＝ 在一定條件下，飽和溶液里，才有下列關系式：
聯系 飽和溶液里的溶質的質量分數和溶解度的關系式飽和溶液里溶質的質量分數＝
2．怎樣快速掌握溶液稀釋的計算？
答：根據稀釋前后溶質的總量不變進行運算，無論是用水，或是用稀溶液來稀釋濃溶液，都可計算．
（1）用水稀釋濃溶液
設稀釋前的濃溶液質量為m，其溶質的質量分數為a%，稀釋時加入水的質量為n，稀釋后溶質的質量分數為b%，則可得：m×a%＝（m＋n）×b%．
（2）用稀溶液稀釋濃溶液
設濃溶液的質量為A，其溶質的質量分數為a%，稀溶液的質量為B，其溶質的質量分數為b%，兩液混合后的溶質的質量分數為c%，則可得A·a%＋B·b%＝（A＋B）·c%
為了便于記憶和運算．可列成十字交叉圖式如下：
這種運算方法，叫十字交叉法．
注意：在用十字交叉法計算時，c%必須是已知的量，即用這種方法不能求c%．
例：利用80%的濃H2SO4和5%的稀H2SO4配制30%的H2SO4溶液3000 g，問需這兩種溶液各多少克？
解：利用十字交叉法
即80%的濃H2SO4和5%的稀硫酸質量比為1∶2．
所以80%的H2SO4溶液用量為3000 g×＝1000 g
5%的H2SO4溶液用量為3000 g× ＝2000 g
【學習方法指導】
1．俗語說“萬變不離其宗”，有關溶質的質量分數的計算．始終要扣緊它的定義和數學表達式．
［例1］已知20℃時食鹽的溶解度是36 g，現將20 g食鹽充分溶解在50 g水中，所得到溶液中溶質的質量分數是多少？
解：設20℃時50 g水中最多能溶解食鹽的質量為x，
則　　x＝18 g
所以所得溶液中溶質的質量分數為：
×100%＝26.5%
答：所得溶液中溶質質量分數為26.5%．
點撥：本題已告訴了食鹽在20℃時的溶解度，所以就應先考慮20℃時，50 g水能否將20 g NaCl全部溶解，因為未溶解的食鹽不能算溶質．
2．在有關溶質質量分數與化學方程式聯系的綜合計算中，最關鍵的是掌握生成溶液質量的計算．
［例2］100 g溶質質量分數為18.25%的稀鹽酸與碳酸鈣恰好完全反應，求反應后溶液中溶質的質量分數．
解：設參加反應的碳酸鈣的質量為x，生成氯化鈣的質量為y，生成CO2的質量為z．
　 CaCO3＋2HCl　＝＝＝＝　CaCl2＋H2O＋CO2↑
　 100　　 73　　　　　　111　　　44
　 x　　　 100 g×18.25%　y 　z
＝18.25 g　　　　　
　100∶73＝x∶18.25　　111∶73＝y∶18.25　　73∶44＝18.25∶z
　x＝　　　　　
＝25 g　　　　 ＝27.75 g 　＝11 g
　　所以所得溶液質量為25 g＋100 g－11 g＝114 g
所以溶質質量分數＝×100%＝24.3%
答：所得溶液的溶質質量分數為24.3%．
點撥：此題是有關化學方程式、溶質質量分數結合起來的綜合題，解題的關鍵是要弄清楚反應后溶液中的溶質是什么，如何求該溶液中溶質質量和溶液質量．
一般說來，溶質質量可利用化學方程式進行計算；而計算生成物溶液的質量有很多方法，較為簡便的一種為質量守恒法，即利用質量守恒定律進行計算：溶液質量＝反應物物質質量總和－不溶固體或生成的沉淀質量－生成的氣體質量．
【知識拓展】
揭開汽水中“汽”的奧秘
“汽水”就是二氧化碳氣體的水溶液，工廠制造汽水時，是通過加壓的方法，增大二氧化碳的溶解度，讓較多的二氧化碳溶解在水里．當你打開汽水瓶蓋時，會聽到“哧”地一聲，見汽水沸騰，冒出大量汽泡．這是因為瓶蓋打開后，瓶內壓強減弱，二氧化碳的溶解度減小，許多二氧化碳乘機從汽水里鉆了出來．
喝汽水時，二氧化碳隨汽水進入腸胃，可腸胃并不吸收二氧化碳，肚子里的溫度又比汽水高，二氧化碳的溶解度減小，便從口腔蜂擁而出．所以喝完汽水后，常常要打幾個“嗝”，就是這個道理．打嗝的時候，還感到鼻子酸溜溜的，那是因為二氧化碳遇到鼻黏膜，生成了碳酸，對鼻子產生了刺激作用．二氧化碳從體內排出時，可以帶走一些熱量，因此喝汽水能解熱消暑．還對胃壁有刺激作用，加快胃液分泌，幫助消化．
制作汽水的方法：取2克小蘇打，放在汽水瓶里，加入2匙白糖和適量果汁，注入涼開水，約占瓶子體積的4/5，在液面與瓶蓋間留有一段空腔，再加入2 g檸檬酸，迅速蓋緊瓶蓋兒，發生反應產生的二氧化碳一部分溶解在水里，一部分充滿瓶內空腔，形成較大壓強．將溶液搖勻，放入冰箱；半小時后，你就能喝到清涼甘甜的汽水了．
【問題點撥】
1．某溫度時，蒸干35 g氯化鉀溶液，得到10 g氯化鉀，求該溶液中溶質的質量分數．
指導建議：尋找溶質和溶液質量，根據題意可知：溶質質量＝10 g，溶液質量＝35 g，所以，溶質質量分數＝×100%＝28.6%．
2．把100 g質量分數為98%的硫酸稀釋成10%的稀硫酸，需水多少克？
指導建議：此題為加水稀釋的題目，可設需加水的質量為x，則：
100 g×98%＝（100 g＋x）×10%
　　　　x ＝－100 g
　　　　　＝880 g
所以需加水880 g．
3．某工廠化驗室配制5000 g 20%的鹽酸，需要38%的鹽酸（密度是1.19 g/cm3）多少毫升？
指導建議：此題仍然是溶液稀釋問題，只是所求不是加入的水質量，而是母液的體積．母液的體積最好通過這個公式來解決，所以應先求出母液的質量，所以
設需38%的鹽酸質量為x
x·38%＝5000 g×20%
　　 x ＝
　　　　　＝2631.6 g
所以V（HCl）＝ ＝2211.4毫升
4．配制500 mL質量分數為10%的氫氧化鈉溶液（密度為1.1 g/cm3）．需要氫氧化鈉和水各多少克？
指導建議：先將體積換成質量，再進行計算．
500 mL×1.1 g/cm3＝550 g，則
m（NaOH）＝550×10%＝55 g
m（H2O）＝550－55＝495 g
所以需氫氧化鈉55 g，需水495 g．
5．100 g某硫酸溶液恰好與13 g鋅完全起反應，試計算這種硫酸溶液中溶質的質量分數．
指導建議：此題是溶液計算與化學方程式計算的綜合運用，硫酸溶液中的溶質就是參加了化學反應的硫酸，所以先求純硫酸質量．
設溶液中硫酸質量為x．
　 Zn＋H2SO4＝＝＝＝ZnSO4＋H2↑
　　65　 98
　　13 g　x
　得x＝＝19.6 g
所以這種硫酸溶液中w（H2SO4）＝×100%＝19.6%
6．50 g質量分數為38%的鹽酸與足量大理石反應，生成二氧化碳多少克？這些二氧化碳的體積（標準狀況）是多少升？（標準狀況下，二氧化碳的密度為1.977 g/L）
指導建議：要明確“50 g”是誰的質量，在化學方程式計算中，涉及到的物質都應是純物質，例如這個反應實質上是氯化氫與碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳．而50 g指的是鹽酸溶液的質量，所以不能直接代入化學方程式中進行計算，因為參加反應的是鹽酸溶液中的溶質，所以應先求出其溶質質量：50 g×38%＝19 g再根據方程式進行計算．
設生成二氧化碳的質量為x
CaCO3＋2HCl＝＝＝＝CaCl2＋H2O＋CO2↑
　　　　73　　　　　 　44
　　　　19 g　　　　　　　 x
　　x＝＝11.45 g
所以生成二氧化碳11.45 g
標準狀況下二氧化碳的體積為＝5.8 L
7．某食品加工廠生產的醬油中氯化鈉的質量分數為15%～18%，該廠日產醬油15 t．試計算該廠每月（按30天計）消耗多少噸氯化鈉．
指導建議：當NaCl%＝15%時，該廠每月消耗氯化鈉的質量為：15 t×30×15%＝675 t．
當NaCl%＝18%時，消耗的氯化鈉質量為：15 t×30×18%＝810 t．
所以該廠每月消耗的氯化鈉為675 t～810 t．
8．注射用鏈霉素試驗針的藥液配制方法如下：
（1）把1.0 g鏈霉素溶于水制成4.0 mL溶液a；
（2）取0.1 mL溶液a，加水稀釋至1.0 mL，得溶液b；
（3）取0.1 mL溶液b，加水稀釋至1.0 mL，得溶液c；
（4）取0.2 mL溶液c，加水稀釋至1.0 mL，得溶液d，
由于在整個配制過程中，藥液很稀，其密度可近似看做是1 g/cm3．試求：
（1）最終得到的試驗針藥液（溶液d）中溶質的質量分數．
（2）1.0 g鏈霉素可配制多少毫升試驗針藥液？
指導建議：（1）a溶液中溶質質量分數（c%）＝×100%＝20%
b溶液中c%＝×100%＝2%
c溶液中c%＝×100%＝0.2%
d溶液中c%＝×100%＝0.04%
注：根據題意，整個配制過程中密度都可看作1 g/cm3，所以相關體積都直接化成了質量．
（2）在1 mL d溶液中，溶質質量＝1 g×0.04%＝0.04 g．所以1 g鏈霉素可配制成＝25 mL試驗針藥液．
ρ
溶質=溶液×溶質質量分數
60克水
＋
20克A
三杯A物質的飽和溶液
120克水
＋
？克A
240克水
＋
？克A
溶質質量分數：
哦，I see ……

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