溶液组成表示方法：溶质质量分数的重要性

本世纪初,海洋酸化还是很少有人提及的新鲜话题,但随着大气中二氧化碳日渐增多,海洋酸化和气候变化一样也成了我们不得不面对的难题,浅层海水中碳酸钙的饱和度降低最让人担心,其结果是珊瑚这样以碳酸钙为主要组成部分的海洋生物就面临被海水溶解的风险．

知能概述

1．溶质的质量分数是溶液中溶质的质量与溶液的质量之比．

其中溶液质量＝溶质质量＋溶剂质量

2．溶解度与溶质质量分数的比较:

溶液组成的其他表示方法:体积分数、ppm浓度(1×106g溶液中溶质的质量分数,即百万分比浓度)、摩尔浓度等．

问题解决

例1　下列说法正确的是(　)．

A．凡是均一的、稳定的液体一定是溶液

B．洗涤剂能够洗涤油污是因为洗涤剂能够溶解油污

C．饱和溶液不一定是浓溶液,不饱和溶液不一定是稀溶液

D．5g某物质完全溶于水配成100g溶液,所得溶液的溶质质量分数一定是5%

(湖南省衡阳市中考题)

解题思路　溶液一定是混合物,洗涤剂能洗去油污是使其乳化,5g某物质完全溶于水时,由于溶质的种类及性质不同,其所得溶液溶质的质量分数不同．

(1)溶质不与水反应时,如NaCl,KNO3等:

溶质的质量分数＝

(2)溶质可以与水反应时,如SO2,Na2O等:

溶质的质量分数

(3)溶质为结晶水合物时,如CuSO4·5H2O,Na2CO3·10H2O等:

溶质的质量分数

例2　已知t℃时,氯化钾的溶解度为40g．在该温度下,将25g氯化钾固体加入到50g水中,充分溶解,形成的溶液中溶质的质量分数为(　)．

A．33．3%　B．28．6%　C．25%　D．50%

(甘肃省兰州市竞赛题)

解题思路　已知t℃时,SKCl＝40g,即100g水中在此温度下最多可溶解40gKCl,则50g水中最多可溶解20gKCl．

易错点:将25gKCl当作全部溶解的溶质的质量．

有些化合物溶于水与水发生反应,如CaO溶于水生成Ca(OH)2,其溶质是Ca(OH)2,而不是CaO．

结晶水合物溶于水,其溶质指不含结晶水的化合物,如CuSO4·5H2O溶解于水,溶质是CuSO4．

例3　(双选)下列液体在敞口的容器中放置一段时间后,溶质的质量分数会降低的是(　)．

A．浓硫酸　B．浓盐酸

C．氯化钠溶液　D．硝酸钾溶液

(上海市竞赛题)

解题思路　浓H2SO4具有很强的吸水性,使溶剂的质量增加;浓HCl有很强的挥发性,使溶质的质量减少,结果都会使溶质的质量分数会减小,但导致结果的原因不同．

例4　现用98%的浓硫酸配制1000mL溶质质量分数为20%的稀硫酸(密度为1．14g/mL)．下列说法正确的是(　)．

A．配制时应将水小心地加入浓硫酸中

B．该稀硫酸中,溶剂质量∶溶质质量＝5∶1

C．实验中用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管等

D．配制该稀硫酸需要加水800ml

(河南省竞赛题)

解题思路　浓H2SO4溶于水时会放出大量热,且密度比水大(98%的浓H2SO4密度为1．84g/mL),稀释时应将浓H2SO4沿容器壁缓缓倒入水中,且边倒边搅拌,若要计算所需浓H2SO4的体积,还应知道其密度．

例5　若中和反应需要60g10%的NaOH的溶液,现提供50g20%的NaOH溶液、40g5%的NaOH溶液以及足够的NaOH固体和水,请选用以上提供的药品设计两种配制方案(只要说明配制所需的各种药品及用量)填入下表中:

解题思路　溶液稀释的方法以及配制一定溶质质量分数的溶液的方法很多,如题要配制60g10%的NaOH溶液,可用以下方法:

①溶质＋水　②稀溶液＋溶质　③浓溶液用水稀释　④浓溶液用稀溶液稀释

稀释定律:

溶液稀释前后溶质的质量不变,即

m×a%＝n×b%

或

例6　化学活动小组的同学按上题方案1配制60g10%的NaOH溶液,该同学在称量氢氧化钠时,先在两个托盘上各放一张质量相同的纸,然后把药品直接放在纸上称量．

例6图

(1)a操作中的错误是____________________________________________;

(2)下列操作中导致溶质质量分数偏低的是________(填序号)．

A．a操作中砝码和氢氧化钠放错盘

B．b操作中烧杯用水洗涤未干燥就使用

C．c操作中平视量筒凹液面最低处读数为50mL

D．d操作中有少量水溅出

解题思路　NaOH极易潮解,称量时应将NaOH固体放在小烧杯或其他器皿中称量,称量时“右物左码”且移动游码,则所称取固体质量偏小．

例7　下列各组物质反应后,溶液的总质量减少的是(　)．

A．氨气通入稀硝酸中

B．二氧化碳通入过量石灰水中

C．铁粉加入到稀硫酸中

D．锌粒加入到硫酸铜溶液中

(上海市竞赛题)

解题思路　铁粉与稀H2SO4反应产生H2,从溶液中逸出,看似溶液质量会减少,但参加反应的铁会进入溶液中,故溶液实为增重．二氧化碳通入过量的石灰水中发生以下反应:

反应生成的CaCO3沉淀从溶液中分离出来,显然这是一个溶液质量减少的反应．

1．在常温下,向100g质量分数为5%的氯化钠溶液里加入5g氯化钾粉末,完全溶解后,溶液中氯化钠的质量分数将(　)．

A．减小　B．增大　C．不变　D．无法判断

(上海市竞赛题)

2．小明要配制50g质量分数为14%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”,下列关于配制该溶液的说法不正确的是(　)．

①若用氢氧化钠固体配制,需称取氢氧化钠固体7．0g

②用托盘天平称氢氧化钠固体时,在两盘各放一张质量相等的纸

③选用200mL量筒量取所需水的体积

④实验中用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、试剂瓶和胶头滴管

⑤用量筒量取水时,俯视读数,配得溶液的溶质质量分数偏小

A．①③　B．②③⑤

C．③⑤　D．②④⑤

(内蒙古自治区呼和浩特市中考题)

3．配制50g质量分数5%的KNO3溶液,作为无土栽培所需的营养液．溶解过程中KNO3的质量分数随时间变化关系如图所示,观察图象,分析形成这种结果的原因是(　)．

A．所用KNO3固体中含有水分

B．量筒量水时俯视刻度线

C．KNO3固体溶解前所用烧杯内有水

D．配好的溶液装瓶时部分液体洒落在试剂瓶外

第3题图

(2019年山西省中考题)

4．右图为某固体溶解度随温度变化的曲线．该固体从溶液中析出时不带结晶水．M,N两点分别表示该固体形成的两份溶液在不同温度时的浓度．当条件改变时,溶液新的状态在图中对应的点的位置可能也随之变化,其中判断不正确的是(　)．

A．都升温10℃后,M,N点均向右平移

B．加水稀释(假设温度都不变)时,M,N点均不动

C．都降温10℃后,M点沿曲线向左下移,N点向左平移

D．蒸发溶剂(假设温度都不变)时,先是M点不动,N点左平移至曲线;继续蒸发溶剂,M,N点都不动

第4题图

(全国复赛题)

混合物所形成的溶液,进行某溶质的质量分数计算时,溶液的质量为混合溶液的总质量．

加水稀释,溶液的溶质质量分数会减小,但温度不变时,溶解度不会发生变化,即M不变．

5．20℃时,NaCl溶解于水的实验数据如下表．

则下列叙述正确的是(　)．

A．②中所得溶液是饱和溶液

B．20℃时10g水最多能溶解4gNaCl

C．③④溶液的溶质质量分数相等

D．①所得溶液的溶质质量分数为20%

(湖南省竞赛题)

6．根据图示实验、部分记录和溶解度曲线,判断下列说法正确的是(　)．

第6题图(www.xing528.com)

A．无法判断a中溶液是否为饱和溶液

B．c中溶液溶质的质量分数为33．3%

C．b中溶液在加热过程中始终为饱和溶液

D．常用冷却热的饱和溶液的方法获得氯化钠晶体

(2019年四川省成都市中考题)

7．汽车用铅蓄电池中需要质量分数为28%的稀硫酸．若在实验室中用10g质量分数为98%的浓硫酸(密度为1．84g/cm3)配制28%的稀硫酸,下列做法或说法正确的是(水的密度近似看作1g/cm3)(　)．

A．将25mL水慢慢倒入盛有5．4mL浓硫酸的量筒中,并用玻璃棒不断搅拌

B．将10g98%的浓硫酸沿烧杯壁慢慢注入盛有25ml水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌

C．若其他操作正确,量取25mL水时俯视读数,则所配稀硫酸中溶质的质量分数小于28%

D．配制该溶液时,若有浓硫酸沾到手上应立即用氢氧化钠溶液中和

(天津市竞赛题)

8．某甲醛(HCHO)的水溶液中,氢元素的质量分数为10%,则该甲醛溶液中甲醛的质量分数为(　)．

A．10%　B．12%　C．25%　D．30%

(上海市竞赛题)

溶质HCHO与溶剂水中所含氢元素质量分数的和为10%．

9．某温度下,甲、乙两个烧杯中各盛有100g相同质量分数的KCl溶液,现将甲烧杯中的溶液蒸发掉35gH2O,析出晶体5g;乙烧杯中的溶液蒸发掉45gH2O,析出10g晶体．则原溶液的质量分数为(　)．

A．25%　B．20%　C．15%　D．10%

(江西省竞赛题)

10．向某氯化钡溶液中加入一定质量的硫酸溶液,二者恰好完全反应,过滤,所得溶液的质量与原氯化钡溶液的质量相等．则所加硫酸溶液中溶质质量分数的计算式为(　)．

(2019年河南省中考题)

11．t1℃时,将等质量的硝酸钾和氯化钾分别加入到各盛有100g水的两个烧杯中,充分搅拌后现象如图1所示,硝酸钾和氯化钾的溶解度曲线如图2所示．

第11题图

(1)烧杯②中的上层清液是否达到饱和状态?___________(填“是”“否”或“无法判断”)．

(2)烧杯①中溶解的溶质是___________(写名称或化学式)．

(3)将t1℃时50g硝酸钾的饱和溶液稀释成10%的溶液,需加水______g．

(4)关于图1中烧杯内的物质,下列说法正确的是___________．

A．烧杯①内溶液中溶质的质量分数＞烧杯②内上层清液中溶质的质量分数

B．蒸发一定量的水,两烧杯中都一定有固体析出

C．将两个烧杯中的溶液混合,充分搅拌后,烧杯中一定还有剩余固体

D．将温度升高到t2℃,两烧杯内溶液中溶质的质量分数相等(不考虑水的蒸发)

(湖北省武汉市中考题)

12．右图为甲、乙(均不含结晶水)两种固体物质的溶解度曲线．

(1)溶解度随温度升高而增大的物质是________(填“甲”或“乙”);t1℃时,甲的溶解度_________(填“大于”“小于”或“等于”)乙的溶解度．

第12题图1

相关反应的化学方程式为:H2SO4＋BaCl2BaSO4↓＋2HCl

t2℃时甲的溶解度为40g,③中再加25g甲后,固体不能全部溶解．即t2℃时100g水中最多能溶解40g甲．

(2)某同学在t1℃时开始进行如图2实验,得到相应的溶液①～③．

在溶液①～③中属于饱和溶液的是_________(填序号),溶质质量分数最大的是_________(填序号);

第12题图2

(3)在溶液③中再加入25g甲后,充分搅拌,恢复到t2℃时,所得溶液中溶质的质量分数为________(精确到0．1%)．

(天津市竞赛题)

13．右图是给病人输液用的氯化钠注射溶液的标签．

(1)要配制2000mL这种注射溶液(密度为1g/cm3),需氯化钠多少克?

(2)某同学为测定该氯化钠注射液是否达标,取该氯化钠注射液130g于烧杯中,然后滴入足量的AgNO3溶液,充分反应后,过滤得到白色沉淀2.87g．请你通过计算,判断该氯化钠注射液是否符合标签上的要求．

第13题图

(天津市竞赛题)

14．溶液在日常生活、工农业生产和科学研究中具有广泛的用途．

(1)生理盐水是医疗上常用的一种溶液,其溶质是___________(填化学式)．

(2)在盛有水的烧杯中加入以下某种物质,形成溶液的过程中温度上升．这种物质是___________(填字母)．

A．氯化钠　B．硝酸铵　C．氢氧化钠

(3)某同学在实验室用氯化钠固体和蒸馏水配制50g质量分数为6%的氯化钠溶液时,涉及以下实验步骤:

①溶解　②称量和量取　③计算　④装入试剂瓶贴好标签．

配制上述溶液正确的实验步骤顺序是___________(填序号)．

(4)某注射用药液的配制方法如下:

①把1．0g药品溶于水配制成4．0mL溶液a;

②取0．1mL溶液a,加水稀释至1．0mL,得溶液b;

③取0．1mL溶液b,加水稀释至1．0mL,得溶液c;

④取0．4mL溶液c,加水稀释至1．0mL,得溶液d．

由于在整个配制过程中药液很稀,其密度都可近似看作1g/cm3．则最终得到的药液(溶液d)中溶质的质量分数为___________．

(天津市中考题)

通过反应:NaCl＋AgNO3＝AgCl↓＋NaNO3,根据所得白色沉淀的质量计算NaCl注射溶液的溶质质量分数．

15．KNO3和KCl的溶解度曲线如图所示:

(1)t3℃时,KNO3的溶解度为_________．

(2)将t3℃时KCl的饱和溶液70．0g稀释成质量分数为20．0%的KCl溶液,需加水_________g(精确到0．1g)．查阅相关物质的密度后,在实验室完成该实验通常需要的仪器有烧杯、量筒、________(填字母标号)．

A．托盘天平　B．药匙

C．胶头滴管　D．玻璃棒

第15题图

(3)现有t2℃时KNO3的饱和溶液m1g和KCl的饱和溶液m2g．不考虑水的蒸发,下列关系一定成立的是_________(填字母标号)．

A．两溶液中溶质的质量分数相等

B．分别降温到t1℃,析出KNO3的质量大于析出KCl的质量

C．分别升温至t3℃,所得溶液中溶质的质量分数相等

D．保持t2℃不变,分别加入等质量的水,混匀后所得溶液中溶质的质量分数相等

(2019年湖北省武汉市中考题)

16．某课外兴趣小组对一批铁样品(含有杂质,杂质不溶于水,也不与稀硫酸反应)进行分析．甲、乙、丙三位同学分别进行实验,其中只有一位同学所取用的稀硫酸与铁样品中的铁恰好完全反应．实验数据如下表:

(1)哪位同学所取用的稀硫酸与铁样品中的铁恰好完全反应?

(2)计算样品中铁的质量分数．(结果精确到0．1%)

(3)计算恰好完全反应后所得溶液中溶质的质量分数．(烧杯的质量为25．4g,计算结果精确到0．1%)

(天津市竞赛题)

17．水和溶液在生产、生活中起着十分重要的作用,请回答下列问题．

第17题图

(1)硬水是指含有较多_________的水．在生活中常采用_________的方法降低水的硬度．

(2)NaCl,KNO3两种物质的溶解度曲线如图1所示．在20℃时,KNO3的溶解度与NaCl的溶解度相比,前者与后者的关系是_________(填字母);在50℃时,KNO3溶液的溶质质量分数与NaCl溶液的溶质质量分数相比,前者与后者的关系是_________(填字母)．

A．大于　B．小于　C．等于　D．无法确定

(3)不同温度下,氧气的溶解度随压强的变化如图2所示,图中t1对应的温度为40℃,则t2对应的温度________(填字母)．

A．大于40℃　B．小于40℃　C．无法确定

(4)若用溶质质量分数为16%的NaCl溶液和蒸馏水来配制100g溶质质量分数为10%的NaCl溶液．则所需16%的NaCl溶液与蒸馏水的质量比为________．

(江苏省南京市中考题)

例1　C　例2　B　例3　AB　例4　C

例5　方案2:30g20%NaOH溶液和30g水；方案3:20g20%NaOH溶液和40g5%NaOH溶液(其他合理答案均可)．

例6　(1)氢氧化钠直接放在纸上称量　(2)AB

例7　B

1．A　2．B　3．B　4．D　5．C　6．C　7．B　8．C　9．A　10．B

11．(1)是　(2)氯化钾(或KCl)　(3)50　(4)AD

12．(1)甲　等于　(2)②　③　(3)

13．(1)2000mL＝2000cm3,2000cm3×1g/cm3×0．9%＝18g　(2)该氯化钠注射液的质量分数为0．9%,符合要求．

14．(1)NaCl　(2)C　(3)③②①④　(4)0．1%

15．(1)63．9g　(2)30．0　CD　(3)AC

16．(1)乙同学所取用的稀硫酸与铁样品中的铁恰好完全反应．　(2)生成氢气的质量:150g＋9g－158．7g＝0．3g,根据化学方程式计算可得:样品中铁的质量分数为×100%＝93．3%　(3)所得溶液中溶质的质量分数为×100%＝17．2%．

17．(1)可溶性钙、镁化合物　煮沸　(2)B　A　(3)A　(4)5∶3