课题3 溶液中溶质的质量分数

课题3 溶液中溶质的质量分数

一、教学内容

第九单元 课题3  溶液中溶质的质量分数

 

二、考点清单

1、掌握一种溶液组成的表示方法—溶质质量分数，并能进行溶质质量分数的简单计算。

2、初步学会配制一定溶质质量分数的溶液。

 

三、全面突破

知识点1：溶质的质量分数

1、定义：溶质的质量与溶液的质量之比。用百分数表示。

2、数学表达式：

【典型例题】

例1：每天补充适量的维生素C，有利于提高人体免疫力。某维生素C泡腾片，每片含1g维生素C，将1片该泡腾片投入适量水中，最终得到250g溶液，此溶液中维生素C的质量分数为（    ）

A. 0.4%                B. 1%                  

C. 2.5%                D. 4%

【解析】本题考查溶液最基本的计算，根据溶质质量分数的定义进行计算。溶质质量为1g，溶液质量为250g，由溶质质量分数

例2：现有100mL 20％的硫酸溶液，其密度为1.14g/cm³，下列说法正确的是（    ）

A. 该溶液含溶质20g              

B. 该溶液中，溶质质量：溶液质量＝1：6

C. 该溶液中，溶质质量：溶剂质量＝1：5

 D. 该溶液中，溶液质量：溶剂质量＝5：4

【解析】溶质质量＝溶液质量×溶质质量分数＝溶液密度×溶液体积×溶质质量分数

例3：海水淡化可采用膜分离技术。如下图所示，对淡化膜右侧的海水加压，水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水。对加压后右侧海水成分变化进行分析，正确的是（    ）。

A. 溶质质量增加               B. 溶剂质量减少 

C. 溶液质量不变               D. 溶质质量分数减少

【解析】依据题给信息，可知淡化膜可使水分子透过，而海水中其他各种离子不能通过。因而使原海水中溶剂质量减少，而溶质质量不变，溶质质量分数应增加。

【答案】B。

 

例4：表（一）为不同温度时，100g水所能溶解硝酸钾的最大质量。

表（一）

温度（℃）	20	40	60	80
硝酸钾（g）	32	64	110	169

根据表（一），下列叙述正确的是（    ）。

A. 温度越高，硝酸钾的溶解度越小

B. 4g硝酸钾可完全溶解在10g 20℃的水中

C. 40℃的饱和硝酸钾溶液降温至20℃时有固体析出

D. 60℃时，饱和硝酸钾溶液的质量百分比浓度为50%

【解析】根据表（一）可知：（1）温度越高，硝酸钾的溶解度越大；（2）20℃时100g水中最多可溶解32g硝酸钾，10g水中最多只能溶解3.2g硝酸钾，4g硝酸钾不可能完全溶解；（3）由于40℃时100g水中能溶解64g硝酸钾，而20℃时只能溶解32g硝酸钾，因此使硝酸钾的饱和溶液降温一定有固体析出；（4）60℃时饱和硝酸钾溶液的质量分数为

【答案】C。

 

例5：向Ca(OH)₂饱和溶液中加入少量CaO，若温度保持不变，下列叙述正确的是（    ）。

A. 溶液质量不变                       B. 溶液中溶质质量增多

C. 溶液中溶剂质量减少                 D. 溶液中溶质质量分数不变

【解析】将少量CaO投入到Ca(OH)₂的饱和溶液中，就会与溶液中的水反应生成Ca(OH)₂，溶液中溶剂质量减少，溶解在溶剂中的溶质质量也减少，整个溶液的质量势必也减少。但因为温度保持不变，在同一温度下的同种物质的饱和溶液，其溶质质量分数不变。

【答案】C、D。

 

知识点2：有关溶质质量分数的计算题型：

（一）计算配制溶液所需溶质和溶剂的质量

例1: 在农业生产中，常需要用质量分数为16%的氯化钠溶液来选种。现要配制150kg这种溶液，需要氯化钠和水的质量各是多少？

解：溶质质量＝溶液质量×溶质的质量分数

＝150kg×16%

=24kg

溶剂质量＝溶液质量－溶质质量

=150kg－24kg

=126kg

答：需要24kg氯化钠，126kg的水

 

（二）一定质量分数的溶液的配制

例2：如何配制50克6%的食盐溶液？

（1）计算：需氯化钠质量 = 50克×6% = 3克

需水的质量 = 50克 –3克 = 47克

（2）称量：用天平称量3克氯化钠放入烧杯中；

（3）量取：用50毫升量筒量取47毫升水；

（4）溶解：将47毫升水倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌至氯化钠全部溶解。

[仪器] 天平、量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒。

一定质量分数溶液的配制是中考的一个重点，题型多种多样，配制步骤、所需仪器、配制方案的设计、配制结果的误差分析、相关实验基本操作正误判断都是中考关注的热点。还需特别注意的是，若用浓溶液配制稀溶液，其实验步骤为：计算、量取、溶解，而不用天平称量。

 

（三）饱和溶液中溶质的质量分数的计算

例3：20℃时，将50g NaCl放入100g水中，充分搅拌后所得NaCl溶液的溶质质量分数是（20℃时NaCl的溶解度为36g）（    ）

A. 26.5%               B. 33.3%              

C. 36%                 D. 50%

【解析】由溶解度概念知，20℃时100g水中最多能溶解36g NaCl，而题目却给出了50g，很显然NaCl未完全溶解，溶液已达到饱和。故该溶液中NaCl的质量分数

答案：A

溶质质量分数与溶解度的比较：

溶质的质量分数36% 是指：100g溶液中含有36g溶质。

溶质T℃时溶解度36g是指：在T℃时，100g水最多溶解该溶质36g。

（四）溶液的稀释和浓缩：

1、溶液的稀释：

溶液的稀释问题应紧紧抓住稀释前后溶液中溶质的质量不变进行解题。溶液的稀释方法有两种：（1）增加溶剂（此过程中溶质质量不变，溶液质量增加）；（2）加入低浓度的同种溶液（此过程中溶质质量等于几种混合液中溶质质量之和，溶液质量等于几种混合液的质量之和）。

加水稀释：因为：m_质＝ m_液 × C%

又因为：溶液稀释前后，溶质质量不变。

［稀释公式］m_浓 × C%（浓）= m_稀 × C%（稀）

 

例4：把100克20%的氯化钾溶液稀释成10%时，需要加水多少克？

解：设需要加水的质量为x

m_浓 × C%（浓）= m_稀 × C%（稀）

100克×20% =（100克+ x）× 10%

x =100克

答：（略）

 

例5：制铅蓄电池时往往要用到稀硫酸，现要配制500mL 20％（密度为1.14g/cm³）的硫酸，需要98％的浓硫酸（密度为1.84g/cm³）多少毫升？需水多少毫升？

【解析】不同的溶液或液体进行混合，混合后溶液的体积并不等于混合前各液体的体积之和。本题易犯错误是用总体积减去浓溶液的体积得到水的体积。事实上由于分子大小不同，分子之间有间隙，溶液混合前后体积是不守恒的。

解：设98％的浓硫酸的体积为x

由于被稀释的溶液里溶质的质量在稀释前后不变，可以列出：

2、溶液的浓缩：

溶液的浓缩即通过一定的方法使溶液中的溶质质量分数增大，常用的方法有：（1）增加溶质（此过程中溶剂的质量不变，在溶质完全溶解的情况下溶质、溶液的质量均增加）；（2）减少溶剂（此过程中在无晶体析出的情况下，溶质的质量不变，溶液的质量减少）；（3）加入高浓度的同种溶液（此过程中溶质质量等于几种混合液的溶质质量之和，溶液质量等于几种混合液的质量之和）。

例6：将100克10%的硝酸钠溶液的溶质质量分数增大一倍，可采用的方法是（   ）

A. 蒸发掉50克水                    B. 加入10克硝酸钠固体

C. 加入12.5克硝酸钠固体            D. 倒掉一半的溶液

解：增大溶质质量分数的方法有

（1）加入溶质：

设需加入硝酸钠固体质量为x

（五）化学反应中有关溶质质量分数的计算：

例7：向400g溶质的质量分数为4.9%的稀硫酸中加入足量的锌粒，充分反应后，求所得溶液中溶质的质量分数为多少？

【解析】稀硫酸与足量的锌粒发生化学反应后，溶液中的溶质不是H₂SO₄，而是ZnSO₄，故计算时要根据反应的H₂SO₄的质量求出参加反应的Zn的质量，和生成的ZnSO₄的质量，以及产生H₂的质量。反应后溶液的总质量＝硫酸的质量+参与反应的Zn的质量－生成H₂的质量。

解：设反应生成H₂的质量为x，参与反应的锌的质量为y，生成ZnSO₄的质量为z

四、本讲小结：

1、本节课主要学习了溶质质量分数的概念和一般的计算方法以及配溶液的方法和步骤

2、任何一种计算，只要是涉及溶质质量分数的，时时刻刻都建立起找溶质质量和溶剂质量的思路。

 

五、应考锦囊：

溶质质量分数的计算作为初中化学计算的重点和难点，是中考重点考查的内容。解题关键是，找准所给溶液中溶质、溶剂或溶液的质量 。因此对溶质质量分数计算的正确理解和灵活运用十分重要。

一. 教学内容：

    溶液组成的表示方法及一定溶质质量分数的溶液的配制

 

二. 重点、难点：

1. 学会溶液组成的表示方法——溶质质量分数；

2. 有关溶质质量分数的计算。

3. 学会配制一定溶质质量分数的溶液及误差分析。

 

三. 具体内容：

1. 

（1）溶质的质量分数　　

溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。溶液中溶质的质量分数可以用下式计算：

应该注意：

① 溶质的质量分数只表示溶质质量与溶液质量之比，并不代表具体的溶液质量和溶质质量。

② 溶质的质量分数一般用百分数表示。 　　

③ 溶质的质量分数计算式中溶质质量与溶液质量的单位必须统一。

④ 计算式中溶质质量是指被溶解的那部分溶质的质量，没有被溶解的那部分溶质质量不能计算在内。

2. 饱和溶液、不饱和溶液与溶质的质量分数的关系

① 浓溶液中溶质的质量分数大，但不一定是饱和溶液，稀溶液中溶质的质量分数小，但不一定是不饱和溶液。

② 对溶质与溶剂均相同的溶液来说，在相同状况（同温、同压）下，饱和溶液总比不饱和溶液要浓，即溶质的质量分数要大

3. 溶质的质量分数与溶解度的区别与联系

溶解度是用来表示一定温度下，某物质在某溶剂中溶解性的大小。溶质的质量分数用来表示溶液组成，它们之间的区别和联系如下表：

比较项目	溶解度	溶质的质量分数
意义	表示物质溶解性的大小，受外界温度、压强影响	表示溶液中溶质质量的多少，一般不受外界条件限制
对温度、压强的要求	一定温度、一定压强（溶质为固态物质时通常与压强无关）	一般与温度无关
溶液是否饱和	一定达到饱和	不一定
单　　位	g（严格地说应为g/100g溶剂）	单位（是比值）
关系式	溶解度＝ ×100g	溶质的质量分数＝ ×100%

饱和溶液中溶质的质量分数（ω）和溶解度（S g）的关系为：

ω＝ ×100％

3. 配制一定质量、溶质质量分数一定的溶液

实验目的：

① 练习配制50g溶质质量分数为5％的蔗糖溶液。

② 加深对溶质质量分数概念的理解。

实验用品：

托盘天平、烧杯、玻璃棒、药匙、量筒（10mL、100mL）、蔗糖。

实验步骤：

① 计算　　

根据溶质质量分数的公式，计算配制50g溶质质量分数为5％的蔗糖溶液所需要的：Ⅰ蔗糖质量：50g×5％＝2.5g，Ⅱ水的质量：50g－2.5g＝47.5g

② 称量（量取）

用托盘天平称量2.5g蔗糖倒入烧杯中，把水的密度近似地看作1g/cm³，用量筒量取47.5mL水。（思考：为什么不选用10mL的量筒呢？如果选用10mL的量筒，需要量取5次才能量取到所需的水，这样将会导致误差偏大。）

③ 溶解

把量好的水倒入盛有蔗糖的烧杯中，用玻琉棒搅拌，加速蔗糖的溶解。

④ 贮存

把配好的溶液装入试剂瓶中，盖好瓶塞并贴上标签，放到试剂柜中。

关于溶液稀释或增浓的计算

① 关于溶液稀释的计算

因为溶液稀释前后，溶质的质量不变，所以若设浓溶液质量为A g，溶质的质量分数为a％，加水稀释成溶质的质量分数为b％的稀溶液Bg，则A g×a%＝Bg×b%（其中B＝A＋m_水）

② 关于溶液增浓（无溶质析出）的计算

溶液增浓通常有几种情况：

a. 向原溶液中添加溶质：

因为溶液增加溶质前后，溶剂的质量不变。增加溶质后，溶液中溶质的质量＝原溶液中溶质的质量＋增加的溶质的质量，而溶液的质量＝原溶液的质量＋增加的溶质的质量。所以，若设原溶液质量为Ag，溶质的质量分数为a%，加溶质Bg后变成溶质的质量分数为b％的溶液，则Ag×a%＋Bg＝（A g＋Bg）×b%。

b. 将原溶液蒸发去部分溶剂

因为溶液蒸发溶剂前后，溶质的质量不变。所以，若设原溶液质量为A g，溶质的质量分数为a%，蒸发Bg水后变成溶质的质量分数为b%的溶液，则：Ag×a%＝（Ag－Bg）×b％。

c. 与浓溶液混合

因为混合后的溶液的总质量等于两混合组分溶液的质量之和，混合后的溶液中溶质质量等于两混合组分的溶质质量之和。所以，设原溶液质量为 Ag，溶质的质量分数为a％，浓溶液质量为Bg，溶质的质量分数为b％，两溶液混合后得到溶质的质量分数为c%的溶液，则：Ag×a%＋B g× b%＝（Ag＋Bg）×c％。

4. 关于溶质质量分数运用于化学方程式的计算

解这类问题时要注意：

① 化学方程式下相对应的物质质量不能直接写溶液质量，而要写参加化学反应的溶质实际质量。

② 若已知溶液的体积或求溶液的体积，要用m＝ρV这个公式进行换算。

③ 单位要统一。