溶解度、质量分数、物质的量浓度的计算和换算-

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1 溶解度、质量分数、物质的量浓度的计算和换算
一、知识概要
(一)有关溶解度的计算
在一定温度下的饱和溶液中,溶质、溶剂、溶液间有一定量的关系。由此可进行以下计算:
1)根据饱和溶液溶质、溶剂的量推算溶解度;(2)根据溶解度求算饱和溶液所含的溶剂和溶质量;3根据溶解度求算饱和溶液在蒸发掉一定量溶剂后析出的结晶量;4由于物质在不同温度下溶解度不同,可以根据不同温度下的溶解度求算出一定量饱和溶液由于温度改变(或同时有溶剂量改变),析出结晶的量。5)饱和溶液中溶解度与溶质的质量分数的换算。
一定温度下,某饱和溶液溶质的溶解度:

解题时要熟练运用下列比列关系:饱和溶液中
(二)有关质量分数、物质的量浓度的计算
有关质量分数的计算比较简单,但注意两点:一是含结晶水化合物的浓度均按无水物含量计算;二是有些溶质溶解后与水发生了反应,其不能直接按原物质的量表示,如SO3Na2O2溶于水,溶液浓度按H2SO4NaOH含量计算。
与物质的量浓度有关的计算有:(1)配制一定物质的量浓度所需溶质、溶剂量或浓溶液稀释用量的计算;2根据所溶溶质的量求算物质的量浓度、离子物质的量浓度;3)物质的量浓度与质量分数的换算。
二、例题分析
1 已知某饱和氯化钠溶液体积为VmL溶液密度为dg/cm3,质量分数为w%,物质的量浓度为Cmol/L,溶液中含NaCl的质量为mg
1)用w表示在该温度下NaCl的溶解度是__ __ 2)用mV表示溶液的物质的量浓度是__ __ 3)用wd表示溶液的物质的量浓度是__ __
4)用cd表示溶液的质量分数是_ ___ 解析:本题没有给出具体数值,只给出抽象符号。
解题关键是:一要准确把握饱和溶液溶解度、质量分数的本质区别和相互联系,二要理解密度是质量分数与物质的量浓度相互换算的桥梁。 1)要求把饱和溶液的质量分数换算为溶解度:

2)要求用VmL溶液中的溶质质量m来表示物质的量浓度:

3)要求把质量分数(W%)换算为物质的量浓度:



2

4)要求把物质的量浓度换算为质量分数,实质是(3)小题的逆运算:

2 Na2SO3和硫粉在水溶液中加热反应,可制得Na2S2O310℃和70℃时,Na2S2O3100g水中的溶解度分别为60.0g212g常温下,从溶液中析出的晶体是Na2S2O3·5H2ONa2S2O3在酸性溶液中立即完全分解:Na2S2O3+2HCl=S+SO2+H2O+2NaCl。现取15.1gNa2SO3,溶于80.0mL水,另取5.00g硫粉,用少许乙醇润湿后(以便硫能被水浸润),加到上述溶液中。用小火加热至微沸,反应约1h后过滤。滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na2S2O3·5H2O晶体。
1)若加入的硫粉不用乙醇润湿,对反应的影响是______。(填写选项字母) A.会降低反应速率 B.需要提高反应温度
C.将增大反应体系的pH D.会减少产量
2)反应1h后过滤,其目的是_______
3)滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是_______。它是由_______产生的。如果滤液中该杂质的含量不很低,其检测的方法是:______
4)设Na2SO3跟硫粉完全反应,当将滤液蒸发浓缩后,冷却至70℃,溶液的体积30mL,该溶液是否达到饱和?试通过计算说明(70℃时,Na2S2O3饱和溶液的密度为1.17g/cm3)。
5)若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL,再冷却至10℃时所能得到Na2S2O3·5H2O的质量,你认为_______。(填写一个选项的字母) A.前面提供的数据已经足够
B.还需要提供100℃时溶液的密度(1.14g/cm3 C.还需要提供结晶后剩余溶液的体积(10.0mL
6)根据第(5)小题你的选择(如选A则直接计算,如选BC则可选用其数据),计算从10℃,30.0mL溶液中结晶而出的Na2S2O3·5H2O的质量。
解析:1硫不溶于水,微溶于酒精。题给信息“用乙醇润湿后的硫能被水浸润”若不用乙醇润湿硫粉,则硫必然与水溶液中的Na2SO3“接触不良”而降低反应速率,并会减少产量,答案应选AD
2Na2SO3+S=Na2S2O3 n(S=5/32=0.16(mol n(Na2SO3=15.1/126=0.12(mol 硫粉过量。反应1h后过滤,其目的是除去过量的硫粉。
3由于Na2SO3不稳定,在敞开容器中于100℃溶液中保持沸腾下反应长达1h很容易被空气氧化成Na2SO4

都不溶于水,但BaSO3溶于酸而BaSO4不溶于酸,加稀HCl即可检测出。但本反应中生成的S2O32在酸性条件下会分解析出S,干扰SO42的检测,所以检脸SO42的方法应该是:取少许溶液,加稀盐酸致酸性后,过滤除去S再加BaCl2溶液。
4)(解法一) 计算生成的Na2S2O370℃时饱和溶液应有的体积,将它跟题设30mL相比较。
若反应得到的Na2S2O370℃时配成饱和溶液,其体积为x,则


3

23.8mL30mL所以蒸发后的溶液尚未达到饱和。
(解法二)计算70℃时30mL饱和溶液中应含Na2S2O3的质量,将它跟反应得到的Na2S2O3的质量相比较。
若该溶液是饱和溶液,其所含Na2S2O3的质量为x,则


18.9g24g,溶液尚未达到饱和。
5)前题中已知生成的Na2S2O3的质量为18.9g,如果要求得10℃时30mL溶液所析出的Na2S2O3·5H2O的质量,还应该知道溶液中水的质量,而溶液中水的质量=溶液质量-Na2S2O3的质量,溶液的质量=溶液的体积(30mL)×溶液的密度。因此,还需要知道100℃时溶液的密度,应选B项。
6)设反应得到的Na2S2O3·5H2O的质量为x,则x

Na2S2O3

溶液中水的质量=30×1.14-18.9=15.3(g 根据10℃时的溶解度,析出晶体后的溶液一定是饱和溶液,则有
解得:x=23.2g
三、练习与检测
1t℃时,Na2CO3的溶解度为Ag,现有饱和Na2CO3溶液(100+Ag,其溶质的质量分数为a%,向溶液中投入无水Na2CO3固体Ag,静置后析出少量晶体(Na2CO3·10H2O),加水使晶体全部溶解,所得溶液仍为饱和溶液,加入的水是 ( A100g B(100+Ag 2.有XYZ三种盐,已知:
125℃时,X饱和溶液其溶质质量分数为15%;
225℃时,在100g质量分数为10%的Y溶液中加入5gY(无水盐)后,恰好达到饱和;
325℃时,将一定量Z溶液蒸发掉5.75g水再恢复到25℃,或保持在25℃向其中加入6.3gZ的结晶水合物(Z·9H2O,摩尔质量=240),都恰好形成饱和溶液。
25℃时,XYZ的溶解度(指无水盐)大小顺序正确的是 [ ] AXYZ BZYX CYZX DZXY


4 3.取50mL2mol/L的硫酸溶液,跟6.5g金属锌充分反应,加热蒸发16.2g水,并冷却至10℃时,可析出ZnSO4·7H2O多少克(10℃时ZnSO4溶解度为32g,硫酸密度1.12g/cm3)?
4AB两种化合物的溶解度曲线如下图所示,现要用结晶法从AB混合物中提取A(不考虑AB共存时,对各自溶解度的影响)
1)取50g混合物,将它溶于100g热水,然后冷却至20℃。若要使A析出而B析出,则混合物中B的质量分数(B%)最高不能超过多少?(写出推理及计算过程)
2)取Wg混合物,将它溶于100g热水,然后冷却至10℃。若仍要使A析出而B不析出,请写出在下列两种情况下,混合物中A的质量分数(A%)应满足什么关系式?(以Wab表示,只需将答案填写在下列横线的空白处。)
wa+b____ wa+b____ 5常温下AB两种气体组成混合物气体(A的相对分子质量大于B的相对分子质量),经分析,混合气体中只含有氮和氢两种元素;而且,不论AB以何种比例混合,氮和氢的质量比总大于14/3。由此可确定A____B____。其理由是____。若上述混合气体中氮和氢的质量比为71,则在混合气体中AB的物质的量之比为____A在混合气体中的体积分数为____%。
参考答案
1A2D315.5g
41)在20℃时,若要B不析出,该溶液中B的质量不能超过20g,由于AB质量共50g,所以这时A的质量超过30g,大于它的溶解度,A析出,符合题意。即50g×B%≤20gB%≤40%。
2)当Wa+b时,A%>a/w;当Wa+b时,A%≥W-b/W
5NH3 N2 NH3气体中氮和氢的质量比为14/3,在纯NH3中混入任何比例的N2都将使氮和氢的质量比大于14/3 41 80%。






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