9.溶液
第九单元 溶液
自学建议 🌟
- 判断一种液体是不是溶液,先看它是不是"均一、稳定",再看它是不是"混合物"。水、纯酒精都不是溶液——这点很多人会错。
- 饱和溶液和不饱和溶液会互相转化:一般升温或加溶剂→不饱和;加溶质、降温或蒸发→饱和。但氢氧化钙恰好相反,别死记。
- 配制一定溶质质量分数的氯化钠溶液是重点实验:预习时理清四步——计算→称量→量取→溶解,并想想每步可能带来什么误差。
- 质量分数是个"比值",分母是溶液质量(溶质+溶剂),不是溶剂质量。饱和溶液的质量分数可以直接用溶解度 S 表示。
- 本单元概念多、易混点多(饱和≠浓、溶解度≠质量分数),建议自学时把疑惑点一条条列出来,上课重点听、对比着记。
单元导学(学习目标)
学完这一单元,你要能:
- 认识溶液:说出溶液的特征,判断溶质和溶剂,知道溶解过程中的吸热放热及溶液在生活中的应用。
- 理解饱和与溶解度:区分饱和溶液与不饱和溶液,知道固体溶解度的四要素和溶解度曲线的规律,了解气体溶解度的影响因素。
- 掌握溶质质量分数:会计算,知道饱和溶液质量分数与溶解度的关系,能进行溶液稀释的相关计算。
课题1 溶液及其应用
一、溶液的形成
(一)溶液的宏观特征:均一、稳定、混合物
把蔗糖(或氯化钠)放入水中,蔗糖表面的分子在水分子的作用下逐步向水里扩散,最终均一地分散到水分子中间,形成一种混合物——蔗糖溶液。氯化钠也一样,只不过它在溶液中是以钠离子和氯离子的形式存在。
课本原话:一种或几种物质分散到另一种物质里,形成的均一、稳定的混合物,叫作溶液。 三个关键词要逐个字理解:
- 均一:取出溶液中任意一部分进行分析,组成完全相同。例如一杯蔗糖水,喝第一口和最后一口一样甜。
- 稳定:只要水分不蒸发、温度不变化,溶质与溶剂就不会分离,放置多久也不分层、不析出。
- 混合物:溶液一定由两种或两种以上物质组成(溶质 + 溶剂),所以它一定是混合物。
🔬 辨析:泥水放久了会沉淀,不均一、不稳定,所以不是溶液;牛奶、植物油与水振荡后的液体属于乳浊液,也不是溶液。只有均一、稳定的混合物才是溶液。
易错提醒:⚠️ 水不是溶液!水是纯净物(氧化物),没有溶质和溶剂之分。同样,纯酒精、纯汽油也不是溶液。
易错提醒:⚠️ 溶液不一定是无色的!硫酸铜溶液是蓝色的,高锰酸钾溶液是紫红色的,它们同样是溶液;溶剂也不一定是水(如碘酒的溶剂是酒精)。
(二)溶液的组成:溶质与溶剂
溶液由两部分组成:
- 溶剂:能溶解其他物质的物质。水是一种最常用的溶剂,能溶解很多种物质;汽油、酒精等也可以作溶剂,如汽油能溶解油脂、酒精能溶解碘。
- 溶质:被溶解的物质。可以是固体,也可以是液体或气体。
溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量。
易错提醒:⚠️ 通常不指明溶剂的溶液,一般是指用水作溶剂形成的溶液(如"氯化钠溶液"即氯化钠的水溶液)。
(三)溶质、溶剂的判断规律
判断谁是溶质、谁是溶剂,有简单口诀:
| 情况 | 溶质 | 溶剂 |
|---|---|---|
| 固体 / 气体溶于液体 | 固体、气体 | 液体 |
| 两种液体互溶(无水) | 量少的液体 | 量多的液体 |
| 两种液体互溶(有水) | 另一种液体 | 一般把水叫作溶剂 |
记忆口诀:📖 "气固入液液为剂,液液相溶多看量;若其中有水在其中,水当溶剂没商量。"
💡 生活链接:生理盐水是氯化钠的水溶液,溶质是氯化钠、溶剂是水;盐酸是氯化氢气体的水溶液,溶质 HCl、溶剂是水;医用酒精中乙醇是溶质、水是溶剂;碘的汽油溶液中碘是溶质、汽油是溶剂。
📌 课本实验9-3:水中滴入红墨水后沿壁加入乙醇,不振荡时分层;振荡后不再分层,静置后仍均一稳定——说明乙醇能溶解在水中,此时乙醇为溶质、水为溶剂。
(四)同一溶质在不同溶剂中的溶解情况不同
课本【实验9-2】把碘、高锰酸钾分别加入水和汽油中:
| 溶质 | 加入水 | 加入汽油 |
|---|---|---|
| 碘 | 几乎不溶于水 | 可以溶解在汽油中 |
| 高锰酸钾 | 可以溶解在水中 | 几乎不溶于汽油 |
结论:同一种物质在不同溶剂中的溶解性不同;不同的物质在同一溶剂中的溶解性也不同。所以"某物质能不能溶"必须指明溶剂是什么。
二、溶解时的吸热与放热现象
(一)三种典型物质
课本【实验9-4】:向三个烧杯中各加入 100 mL 水并测温,再分别加入 NaCl、NH₄NO₃、NaOH 固体各两药匙,搅拌至全部溶解后再测温。结果如下:
| 物质 | 溶解时温度变化 | 现象 |
|---|---|---|
| NH₄NO₃(硝酸铵) | 吸热 | 溶液温度降低 |
| NaOH(氢氧化钠) | 放热 | 溶液温度升高(小心:强腐蚀性!) |
| NaCl(氯化钠) | 温度变化不大 | 几乎不变 |
⚠️ 实验注意:氢氧化钠有强烈的腐蚀性,使用时必须十分小心,防止溅到眼睛、皮肤、衣服上,实验时要戴好护目镜。
易错提醒:⚠️ 硝酸铵溶解吸热使温度下降,生石灰(CaO)遇水反应放热也升温——但两者原理不同:前者是溶解过程中的吸热,后者是化学反应放热,别混淆。
(二)结论与生活应用
课本结论:物质在溶解形成溶液时,溶液的温度与加入溶质前溶剂的温度相比会发生改变,这说明物质在溶解过程中通常伴随着热量的变化——有些物质溶解时出现吸热现象,有些物质溶解时出现放热现象。
💡 生活链接:正因为溶解时有热量变化,实验中溶解氢氧化钠等放热物质时要注意防止液体温度过高、溅出伤人;而像硝酸铵这类溶解吸热的物质,溶解后烧杯外壁会明显变凉。
三、溶液的应用
溶液的应用非常广泛,日常生活、工农业生产、科学研究和医疗等领域都会用到溶液:
- 加快反应:在溶液中进行的化学反应通常比较快。所以在实验室和化工生产中,常常先把几种固体反应物溶解,再把这些溶液混合后振荡或搅动,以加快反应的进行。
- 医疗:人的各种体液都是含有多种溶质的溶液,体内的化学反应也是在溶液中进行的;医疗上常用的葡萄糖溶液、生理盐水和各种眼药水,都是根据人的生理需求配制的溶液。
- 农业:植物从土壤中获得的养料,需要溶解形成溶液后才能被吸收;无土栽培的作物就是从营养液中吸收养料而生长的。
- 实验室:化学实验室中使用的各种试剂大多配制成溶液使用。
四、资料卡片:乳浊液和悬浊液
| 名称 | 形成方式 | 分散的粒子 | 举例 |
|---|---|---|---|
| 乳浊液 | 振荡植物油与水的混合物 | 不溶于水的小液滴 | 乳胶漆的原料合成树脂乳液 |
| 悬浊液 | 少量泥土放入水中搅拌 | 不溶于水的固体小颗粒 | 钡餐(硫酸钡的悬浊液) |
- 粒子大小:溶液中溶质粒子的直径小于 1 nm;悬浊液和乳浊液中粒子的直径大于 100 nm。
- 用途:农业上常把不溶于水的固体或液体农药配成悬浊液或乳浊液喷洒,药液散失少、附着多、喷洒均匀,既节省农药又提高药效。
辨析:⚠️ 乳浊液、悬浊液都浑浊、不均一、不稳定,静置会分层或沉淀,都不是溶液。
课题2 溶解度
一、饱和溶液与不饱和溶液
(一)概念
课本原话:在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得到的溶液叫作这种溶质的饱和溶液;还能继续溶解溶质的溶液,叫作这种溶质的不饱和溶液。
📌 课本实验9-5:室温下向 10 mL 水中加 2 g 氯化钠,搅拌溶解(不饱和);再加 2 g 氯化钠,有固体剩余不再溶解(变饱和);再加 10 mL 水,剩余固体继续溶解(又变不饱和)。
辨析:⚠️ "饱和/不饱和"必须强调"在一定温度下""在一定量溶剂里"这两个前提!只有指明这两点,"饱和"和"不饱和"才有确定的意义。
辨析:⚠️ 饱和溶液是指某一种溶质的饱和溶液。氯化钠的饱和溶液中,仍然可以继续溶解硝酸钾等其他溶质。
(二)判断方法
- 向溶液中加入少量同种溶质,若能继续溶解 → 原溶液不饱和;若不再溶解 → 原溶液饱和。
- 若溶液中已有未溶解的该溶质固体且固体量不再减少(温度不变),则该溶液一定是这种溶质的饱和溶液。
(三)相互转化
| 转化方向 | 常用方法(对多数固体) |
|---|---|
| 饱和 → 不饱和 | 增加溶剂、升高温度 |
| 不饱和 → 饱和 | 增加溶质、蒸发溶剂、降低温度 |
📌 课本实验9-6:室温下向 10 mL 水中加 3 g 硝酸钾溶解,再加 3 g 有剩余(饱和);加热后剩余固体继续溶解,再加 3 g 也全部溶解——说明升高温度可使硝酸钾的饱和溶液变为不饱和溶液;静置冷却后,烧杯底部又出现固体。
易错提醒:⚠️ "升高温度使饱和变不饱和"对大多数固体成立,但 Ca(OH)₂(氢氧化钙)溶解度随温度升高而减小,升温反而让它从不饱和变饱和!所以转化规律要加"多数固体"这个前提。
二、结晶
课本原话:溶液冷却时,过多的溶质会从饱和溶液中以晶体的形式析出,这一过程叫作结晶。结晶可以使溶质从溶液中析出,从而实现混合物的分离。两种常用方法:
| 方法 | 适用情况 | 典型例子 |
|---|---|---|
| 冷却热的饱和溶液(降温结晶) | 溶解度受温度影响大,随温度降低明显减小 | KNO₃(硝酸钾) |
| 蒸发溶剂(蒸发结晶) | 溶解度受温度影响较小 | NaCl(氯化钠) |
💡 生活链接·海水晒盐:涨潮时把海水引入储水池;澄清后引入蒸发池,风吹日晒使水分部分蒸发;再引入结晶池继续晾晒,海水慢慢成为食盐的饱和溶液,食盐晶体逐渐析出得到粗盐,同时得到含大量化工原料的母液(苦卤)。这里用的是蒸发结晶。
三、固体溶解度
(一)定义与四要素
固体溶解度:在一定温度下,某固态物质在 100 g 溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量(单位:g)。如果不指明溶剂,通常所说的溶解度是指物质在水里的溶解度。
必须牢牢记住四要素:
- 一定温度(温度是前提);
- 100 g 溶剂(通常指水);
- 达到饱和状态;
- 单位为克(g)。
易错提醒:⚠️ 溶解度四要素缺一不可。"20℃时 NaCl 的溶解度是 36"少了单位"g"是不完整的;而且必须是在 100 g 水里、饱和状态下溶解的克数。
(二)实例
例:20℃ 时 NaCl 的溶解度为 36 g,意思是:在 20℃ 时,100 g 水中最多能溶解 36 g NaCl(此时溶液达到饱和状态,共得到 136 g 饱和溶液)。
课本表9-1 给出了几种物质在不同温度时的溶解度(单位:g),可作对比记忆:
| 温度/℃ | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| NaCl | 35.7 | 36.0 | 36.6 | 37.3 | 38.4 | 39.8 |
| KCl | 27.6 | 34.0 | 40.0 | 45.5 | 51.1 | 56.7 |
| NH₄Cl | 29.4 | 37.2 | 45.8 | 55.2 | 65.6 | 77.3 |
| KNO₃ | 13.3 | 31.6 | 63.9 | 110 | 169 | 246 |
🔬 看表发现:NaCl 的溶解度从 0℃ 到 100℃ 只增大了约 4 g,变化很小;而 KNO₃ 却从 13.3 g 猛增到 246 g,变化极大。这正是"食盐用蒸发结晶、硝酸钾用降温结晶"的原因。
(三)影响因素
固体溶解度主要受温度影响(大多数随温度升高而增大)。
四、溶解度曲线
(一)曲线能告诉我们什么
用纵坐标表示溶解度、横坐标表示温度,画出的物质溶解度随温度变化的曲线,叫作溶解度曲线。利用溶解度曲线可以:
- 查:查出某物质在不同温度时的溶解度(包括表中未测的温度,如 25℃、85℃);
- 比大小:比较不同物质在同一温度时溶解度的大小;
- 比受影响程度:比较不同物质的溶解度受温度变化影响的大小;
- 看规律:看出物质的溶解度随温度变化的规律。
(二)三类变化规律
| 规律 | 代表物质 | 说明 |
|---|---|---|
| 多数固体的溶解度随温度升高而增大 | 硝酸钾 KNO₃、氯化铵 NH₄Cl | 曲线"向上走",降温结晶效果好 |
| 少数固体的溶解度受温度变化影响很小 | 氯化钠 NaCl | 曲线平缓,宜用蒸发结晶 |
| 极少数固体的溶解度随温度升高而减小 | 氢氧化钙 Ca(OH)₂ | 曲线"向下走",升温溶解度反而变小 |
记忆口诀:📖 "多数硝酸钾往上爬,食盐平缓变化差,唯有熟石灰反着来,温度越高溶得差。"
五、溶解性与溶解度的关系
溶解性是对物质溶解能力的粗略描述。课本资料卡片按 20℃ 时的溶解度给出溶解度的相对大小:
| 20℃ 溶解度/g | 一般称为 |
|---|---|
| < 0.01 | 难溶 |
| 0.01 ~ 1 | 微溶 |
| 1 ~ 10 | 可溶 |
| > 10 | 易溶 |
🔬 对照:20℃ 时 NaCl 的溶解度是 36 g(> 10 g),属于易溶物质;由课本图9-12 可知 Ca(OH)₂ 的溶解度不足 0.2 g(在 0.01~1 g 之间),属于微溶物质。
辨析:⚠️ "难溶"不是"不溶"!绝对不溶的物质几乎没有,难溶只是溶解度极小(< 0.01 g),我们仍认为它"微乎其微地溶了一点点"。
六、气体溶解度
(一)定义
因为称量气体的质量比较困难,所以气体的溶解度常用体积来表示。
气体的溶解度:指该气体的压强为 101 kPa 和一定温度时,在 1 体积水里溶解达到饱和状态时的气体体积。
📌 课本实例:氮气的压强为 101 kPa、温度为 0℃ 时,1 体积水里最多能溶解 0.024 体积的氮气,则在 0℃ 时,氮气的溶解度为 0.024。
易错提醒:⚠️ 气体溶解度是两个体积之比,因此不带单位(写成"0.024"而不是"0.024 g");而固体溶解度是质量,单位是 g,两者不要混淆。气体溶解度的两个前提——101 kPa 和一定温度——也缺一不可。
(二)影响因素
| 因素 | 变化 | 气体溶解度 |
|---|---|---|
| 温度 | 升高 | 减小 |
| 压强 | 增大 | 增大 |
💡 生活链接:
- 打开汽水(含二氧化碳的饮料)瓶盖时,瓶内压强减小,CO₂ 溶解度减小,气体逸出,汽水有时会喷出来。
- 养鱼池增氧:用增氧机把水喷向空中或把水搅动起来,增大空气与水的接触面积,增加水中氧气的溶解量;寒冷冬季在北方养鱼池冰面上打洞,目的也是增加水中氧气的溶解量。
记忆口诀:📖 "气体溶解有脾气,温高它逃压高留。"
课题3 溶质的质量分数
一、溶液的浓稀
在两杯等量的水中分别加入 1 勺和 2 勺蔗糖,完全溶解后两杯糖水的甜度不同,说明它们的浓稀程度不同。
📌 课本实验9-7:室温下向三个小烧杯各加 20 mL 水,再分别加入 0.1 g、0.5 g、2 g 无水硫酸铜并搅拌溶解,比较颜色深浅——颜色越深的溶液越浓。(1 mL 水的质量约为 1 g)
易错提醒:⚠️ 用颜色深浅判断浓稀只适用于有色溶液,而且这种方法比较粗略,不能准确表明一定量溶液里究竟含有多少溶质。在实际应用中(如配制农药:过浓会毒害农作物、过稀不能有效杀虫灭菌),必须定量表示溶液的浓度。
辨析:⚠️ 浓溶液、稀溶液说的是溶质含量"多少";饱和、不饱和说的是"还能不能继续溶解"。二者没有必然联系:
- 饱和溶液不一定是浓溶液(如室温下 Ca(OH)₂ 饱和溶液很稀);
- 不饱和溶液不一定是稀溶液(如浓度很高的硝酸钾不饱和溶液可以很浓)。
二、溶质的质量分数
(一)公式
溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比:
其中:溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量。
易错提醒:⚠️ 分母是溶液质量(溶质+溶剂),绝对不是溶剂质量!很多同学误写成"溶质÷溶剂",这是最常见的错误。
易错提醒:⚠️ 计算时溶质质量只能算已溶解的部分。课本【实验9-8】中,10 g 氯化钠加 90 g 水能全部溶解,质量分数为 10%;若加入的固体没有全部溶解,未溶解的固体不能计入溶质质量。
✏️ 例题1(课本):农业上用质量分数为 16% 的氯化钠溶液选种,配制 150 kg 这种溶液,需氯化钠和水各多少?
解:溶质质量 = 溶液质量 × 溶质的质量分数 = 150 kg × 16% = 24 kg;
溶剂质量 = 150 kg − 24 kg = 126 kg。
答:需要 24 kg 氯化钠和 126 kg 水。
(二)饱和时与溶解度的关系
对于某温度下的饱和溶液,溶质质量分数还可直接用该温度下的溶解度 S 表示:
(含义:S g 溶质溶于 100 g 水恰好饱和,溶液共 S + 100 g。)
易错提醒:⚠️ 课本"思考与讨论":已知 20℃ 时氯化钠的溶解度是 36 g,有人说"20℃ 时氯化钠饱和溶液中溶质的质量分数为 36%",这种说法不对!正确算法是
(三)典型易错辨析
- 同一温度下,某物质的饱和溶液是该溶质在此温度下质量分数最大的溶液。
- 质量分数是一个比值,没有单位,用百分数表示。
- 在实验室用固体配制一定溶质质量分数的溶液,步骤是:计算 → 称量固体、量取水 → 溶解(用玻璃棒搅拌) → 装瓶、贴标签、放入试剂柜。
三、溶液的稀释
(一)原理
溶液稀释前后,溶质的质量不变。 这是稀释计算的核心依据。加水稀释只是增加了溶剂,溶质一点没少。
(二)计算方法
- 加水稀释:设浓溶液质量 m₁、质量分数 a%,加水 m_水 后得到稀溶液质量分数 b%,则:
m₁ × a% = (m₁ + m_水) × b% - 浓、稀溶液混合:同理,混合前后溶质总质量守恒,列"混合前两份溶质质量之和 = 混合后溶质质量"即可。
✏️ 例题2(课本):把 50 g 质量分数为 98% 的浓硫酸稀释为质量分数为 20% 的硫酸,需要水的质量是多少?
分析:溶液稀释前后,溶质的质量不变。
解:设稀释后溶液的质量为 x,则 50 g × 98% = x × 20%,
x = (50 g × 98%) ÷ 20% = 245 g;
需要水的质量 = 245 g − 50 g = 195 g。
答:需要水的质量是 195 g。
🔬 生活链接:课本【实验活动6】中,用已配好的 6% 氯化钠溶液配制 50 g 3% 的氯化钠溶液,依据的正是"稀释前后溶质质量不变";农业生产中把高浓度药液稀释到合适倍数再喷洒,道理相同。
📎 资料卡片·体积分数:除了质量分数,人们有时也用体积分数表示浓度。例如用作消毒剂的医用酒精中乙醇的体积分数为 75%,即每 100 体积医用酒精中含 75 体积乙醇。注意它与质量分数是两种不同的表示方法,不要混用。
易错提醒:⚠️ 稀释计算时务必统一用"质量"列式,不能直接用体积相加(若题目给出密度,先用 m = ρV 换算成质量)。
结语
溶液,是化学里最常见也最实用的"混合艺术"。从一杯糖水到精准配比的生理盐水,从海水晒盐到清凉的汽水,"均一、稳定、混合物"三个词串起了整个单元;而"饱和不饱和""溶解度""质量分数"则是你解题的三把钥匙。请把质量分数公式和溶解度四要素写在便利贴上天天看,把"饱和≠浓""分母不是溶剂"这两处易错点刻进脑子里。比例与平衡的学问,就藏在这一单元里——把公式记牢、把概念分清,计算与推断都不慌!🎉