本文適宜初一到初三選考物理的中學生閱讀。
堿液估算縱跨高、初中,而各地高考對濾液估算的要求普遍偏高,致使有些朋友直至初一、甚至中考前夕,關于堿液的一些概念仍然含糊不清,各物理量之間的換算關系摸不著邊際。
關于堿液的估算,雖然只有4個基本定義式。
在把握這4個公式的前提下,用好溶質(或溶劑)質量(物質的量)守恒關系,就一切OK!
須要注意的是,關于堿液的估算中,容積通常是不守恒的。即溶劑容積不等于堿液容積、混合堿液容積不等于混和前兩堿液容積之和。
4個基本定義式是:
ρ=m(堿液)/V(堿液)
這兒溶質質量單位是克(g),氨水容積單位是毫升(mL),密度單位g·mL-1;
②溶質質量分數(shù):
ω=m(溶質)/m(堿液)
或
ω=m(溶質)/m(堿液)*100%;
③物質的量含量:
c=n(溶質)/V(堿液)
溶質的物質的量單位通常用摩爾(mol),氨水容積單位通常用升(L)。注意此處堿液容積單位跟公式①中不同,須要換算;
④溶解度(只適用于飽和堿液):
S=100m(溶質)/m(溶劑)g
=100m(溶質)/[m(堿液)-m(溶質)]g。
熟練把握了上述4個定義式,其它的換算關系都可以推論下來。
【例題1】已知98%的濃硝酸密度為1.84g·mL-1,求其物質的量含量。
解析:假定有1L濃硝酸,按照物質的量含量估算公式③可知,求出這1L濃硝酸中H2SO4的物質的量即可。
1L=1000mL,濃硝酸的質量:
m(堿液)=ρ·V=1.84g·mL-1*1000mL=1840g。
其中純H2SO4的質量:
m(溶質)=m(堿液)·ω=ρ·V·ω=1840*98%g。
H2SO4的物質的量:
n(溶質)=m(溶質)/M=1840*98%g/98g·mol-1=18.4mol。
因假定的是1L氨水,故硝酸含量為18.4mol·L-1。
歸納上述推論和估算過程,可得由溶質質量分數(shù)ω、溶液密度ρ(單位g·mL-1)求算物質的量含量的公式:
c=1000ρω/M(單位:mol·L-1)
【練習1】
(1)實驗室常用濃硫酸中HCl質量分數(shù)為37.5%,密度為1.19g·mL-1,求其物質的量含量。
(答案:12.2mol·L-1)
(2)某氣溫下,NaOH飽和堿液的含量為12mol·L-1,密度為ag·mL-1,求該氣溫下飽和二氯甲烷堿液中溶質的質量分數(shù),并求該濾液中Na+與H2O的個數(shù)之比。
[答案:0.48/a;27:(125a-60)]
【例題2】標準狀況下350LHCl二氧化碳溶于1L水,所得硫酸的密度為bg·mL-1,估算該硫酸中HCl的質量分數(shù)和氨水的物質的量含量。
解析:須要注意的是,350L二氧化碳溶質溶于1L水,所得堿液既不是1L,也不是351L。堿液的容積須要依照堿液總質量和密度估算。
1L水即1000mL,質量1000g。
溶質HCl的質量:
m(HCl)=(350L/22.4L/mol)*36.5g·mol-1=570.3g。
ω(HCl)=570.3g/(570.3g+1000g)
=0.3632=36.32%=36.3%
運用前面推導入的公式c=1000ρω/Mmol·L-1,代入有關數(shù)據(jù)氨水的密度怎么算,可直接估算出該濾液的物質的量含量:
c=1000b*0.3632/36.5mol·L-1=9.95bmol·L-1。
【練習2】
(3)已知氨水的密度怎么算,硝酸堿液的含量越大密度越大。將100g18mol·L-1(密度ρg·mL-1)的濃硝酸用水稀釋成9mol·L-1,須要水的容積為
A.大于100mL
B.等于100mL
C.小于100mL
(答案:A)
(4)向密度為dg·mL-1的硫酸中滴加過量硫酸銀堿液,生成沉淀的質量與原硫酸的質量相等,則原硫酸中溶質的物質的量含量為。
(答案:6.97dmol·L-1)
(5)標準狀況下,用水吸收二氧化碳后制得含量為12.0mol?L-1的溶液(密度為0.915g?mL-1)。求1容積水吸收多少容積的氣體可制得上述溶液。
(答案:378)