第六节 溶液
在日常生活中,我们喝的茶水、汽水、啤酒,作为调味品的盐水、糖水、食醋,医药上使用的消毒酒精、碘酒等都是溶液。
溶液究竟是什么
[实验 1—13]观察蔗糖、食盐的状态和颜色。
在 2 只烧杯中,各注入 1/2 容积的水,然后分别加入少量的蔗糖和食盐, 用玻璃棒充分搅拌使它们溶解。
观察所得到的 2 种液体,找出它们具有的共同特征。
【想一想】上面制得的糖水和盐水,在温度不变、水不减少的情况下, 那些溶于水中的物质能否从水中自行分离出来?
事实证明,当外界条件不变时,那些溶于水中的物质是不会自行从水中析出来的。由此可见,糖水和盐水都是一些稳定的混合物。我们把这种由一种或几种物质溶解到另一种物质里,形成的均一、稳定的混合物叫做溶液。把能够溶解其它物质的物质叫做溶剂,被溶解的物质叫做溶质。
由于水能溶解多种物质,所以水是最常用的溶剂。溶剂可以是水,也可以是汽油或酒精等其它物质。例如,医药上用的碘酒就是将一定量的固体碘溶解在一定量的酒精中得到的碘的酒精溶液。不指明溶剂的溶液通常是指水溶液。
溶质可以是固体物质,也可以是气体或液体物质。
【想一想】你能说出几种溶质为气体或液体的水溶液吗?
溶液在自然界中广泛存在,应用也是多方面的。动植物从外界摄取多种养料,吸收的多数是这些养料的溶液。例如土壤里的水溶解了各种物质形成溶液,植物吸收了这种溶液就可以从中得到生长所需要的养料。在化学实验和化工生产中,很多反应都是在溶液中进行的。所以说溶液对动植物的生理活动和生产、科研有很重要的意义。
溶液组成的表示方法
溶液有“浓”、有“稀”。为了确切地反映出溶液的“浓”和“稀”,就要测定在一定量的溶液中所含有的溶质的量的多少。也就是说,需要确切地知道溶液的组成。
表示溶液组成的方法很多,这里主要介绍的是溶质质量分数①。溶质质量分数是溶质质量和溶液质量之比。溶液的溶质质量分数可用下式计算。
溶质质量分数 = 溶质质量 ×100%
溶液质量
溶液质量=溶剂质量+溶质质量
在实践中已经约定俗成,当表示一种溶液的组成时,若不指明是用什么方法表示的话,那就是指该溶液的溶质质量分数。例如,16%的食盐水,就是指食盐水的溶质质量分数是 16%。又如,30%的硫酸,就是指硫酸溶液的溶质质量分数是 30%。
[例题 1]将 2.8 克氯化钠固体,溶解在一定量的水中,得到 20 克溶液。求该溶液的溶质质量分数。
[解]溶质质量分数 = 溶质质量 ×100%
溶液质量
= 2.8克 ×100% = 14%
20克
答:该溶液的溶质质量分数为 14%。[例题 2]配制 50 克 10%的食盐水溶液,需要食盐和水各多少克?
[解] 50 克 10%的食盐水溶液里含食盐的质量澄*50 克×10%= 5 克所含水的质量为:
50 克-5 克=45 克
答:配制 50 克 10%的食盐水溶液需要食盐 5 克和水 45 克。
[实验 1—14]配制 50 克 10%的食盐水溶液。(1)通过计算求得需要食盐 5 克、水 45 克。
- 用托盘天平称取 5 克食盐,再用量筒量取 45 毫升水。(常温下水的密
度近似为 1 克/厘米 3)
- 在盛有 5 克食盐的烧杯中倒入 45
毫升水,用玻璃棒轻轻搅动使食盐全部溶解。
[练一练]配制 5%的食盐水 60 克,需要水和食盐各多少克?
[例题 3]把 500 克 20%的食盐水溶液稀释成 5%的食盐水溶液需要加入多少克水?
[解]设需要加入水的质量为 x。
被稀释后的食盐水溶液质量为 500 克+x。由于稀释前后溶液里溶质的质量不变,所以500 克×20%=(500 克+x)×5%
100 克=25 克+0.05x
x = 100克- 25克 = 1500
0.05
答:把 500 克 20%的食盐水溶液稀释成 5%的食盐水溶液需要加入 1500 克水。
【练一练】将 100 克 98%的硫酸稀释成 10%的硫酸,需要加水多少克? 生产和实验室里经常需要把浓溶液稀释成稀溶液,在稀释中一般用量筒
来量取溶液和水的体积。例如,常用的 1∶5 的硫酸溶液,就是指 1 体积的浓硫酸(一般指密度是 1.84 克/厘米 3,溶质质量分数为 98%的硫酸)和 5 体积水混合而成的硫酸溶液。又如,含酒精 75%的医用酒精,就是把 75 体积的纯酒精和 25 体积的水混合而成的酒精溶液。用这样的方法表示溶液的组成比较粗略,但配制时,简便易行。
悬浊液和乳浊液
[实验 1—15]在两支试管里,各加入 1/3 容积的水,然后分别向试管中加入适量的泥土和植物油。将两支试管充分振荡,观察试管中的混合物呈现什么现象?将两支试管静置一段时间,又会看到什么现象?
【议一议】以上两种混合物是溶液吗?为什么?
我们知道,食盐的水溶液均一、稳定、透明,而泥浆水及油水混合物则显得浑浊、不透明。静置一段时间后,可以见到泥浆水中的固体泥沙小颗粒
下沉,油水混合液中的植物油珠则上浮,说明这些混合物是不稳定的。这种由不溶性固体小颗粒悬浮于液体里形成的混合物叫做悬浊液,由不溶性的液体小珠滴分散到液体里形成的混合物叫做乳浊液。悬浊液和乳浊液统称为浊液,它们都不是溶液。
浊液也有着广泛的应用。例如,人们常把食品或粮食跟水混合,制成各种流质食物以利于消化和吸收。在喷洒农药时,可将不溶性的粉剂或油剂制成悬浊液或乳浊液,这样不仅可使药液喷洒均匀,而且便于控制药液的用量。
【议一议】如何将混有泥沙的水中的泥沙除去?
过滤是分离混合物的一种方法
过滤是把不溶于液体的固体物质跟液体分离的一种方法。
[实验 1—16]取一个漏斗和一张滤纸制成过滤器。将混有泥沙的悬浊液进行过滤(图 1—12)。
过滤后,观察在滤纸上得到什么状态的物质?在烧杯中得到什么状态的物质?
过滤有着广泛的应用。例如,河水净化过程中就是利用过滤的方法来除去水中不溶解的固体杂质的。又如,由海水晒制而成的粗盐,其中含有很多不溶于水的杂质。为了将粗盐提纯,先要把粗盐溶于水,再将不溶于水的固体泥砂等杂质应用过滤法除去。然后通过加热把水蒸发掉,就得到了较为纯净的食盐。
图 1-12 过滤
【议一议】能否将花生油和水的混合物用过滤法进行分离?