细分析溶液浓度的变化
2015-05-05杨伟
杨伟
溶液浓度有很多不同的表示方法,这些方法之间是有着一定的联系。溶液可以通过稀释、浓缩、混合、加入溶质等形式来改变浓度,这些浓度变化又是具有一定特点的。
例1:已知25%氨水的密度0.91g/cm3,5%氨水的密度为0.98g/cm3,若将上述两溶液等体积混合,所得氨水溶液的质量分数( )
A.等于15% B.大于15%
C.小于15% D.无法确定
解法一:设所取溶液的体积为VmL,则混合后溶液的质量分数为[25%×V/0.91+5%×V/0.98]/(V×0.91+V×0.98)=15.37%>15%。
解法二:由氨水的浓度与密度的关系可知氨水的浓度越大,密度越小。当将上述两种溶液等质量混合时,溶液的质量分数为15%。当将两种溶液等体积混合时,25%氨水的质量小于5%氨水的质量。即等同于在等质量混合的基础上又增加了5%氨水的质量,故混合液的质量分数小于15%。
点评:
通过对该题的分析可知,不仅可以利用计算手段判断混合后溶液质量分数的大小,也可以通过以等质量混合为参照进行判断的方法解题。当采用对比方法解题时,应立足于溶液的密度与溶液浓度之间的变化关系:
①以氨水、乙醇等溶液为代表:该类溶液的密度比水的密度小,且溶液的浓度越大,溶液的密度越小。将不同浓度的同种溶液混合时,等质量混合后溶液的质量分数大于等体积混合后溶液的质量分数。
②以硫酸溶液为代表:此类溶液的密度比水的密度大,且溶液的浓度越大,溶液的密度越大。将不同浓度的同种溶液混合时,等质量混合后溶液的质量分数小于等体积混合后溶液的质量分数。
因此,通过对解题方法的反思,实现一题多解,总结解题规律,做到举一反三。同时还要通过对题目创新反思,实现一题多拓,提高思维品质。
例2:某课外活动小组研究Na2CO3溶液的浓度问题,拟定了以下几个方向。
(1)为使100个H2O分子中含有1个Na+,应在100mL水中加入Na2CO3________g。
(2)配制密度为1.06g·cm-3物质的量浓度为0.2mol·L-1Na2CO3溶液100mL,需要称取的Na2CO3·10H2O是_____g;量取的水是________mL。
(3)在VmL碳酸钠溶液中,含有Na+的质量为ag,取此溶液0.25VmL。稀释之4VmL,则稀释后溶液中CO2-3的浓度为________mol·L-1。
(4)已知硫酸溶液的浓度越大密度也越大。28%的Na2CO3溶液的物质的量浓度为2.4mol·L-1,则14%的Na2CO3的物质的量浓度________(填“>”“<”或“=”)1.2mol·L-1。
(5)将40%的Na2CO3和50%的Na2CO3等体积混合,混合后所得溶液的质量分数________(填“>”“<”或“=”)45%。
(6)将一定量的质量分数是15%的Na2CO3溶液蒸发106g水后,质量分数变为30%,体积是125mL。则蒸发后的溶液的物质的量浓度是________mol·L-1。
解析:(1)100mL的水即是100g,据此可以建立下列关系:
微观:1Na+~1/2Na2CO3~ 100H2O
宏观:1/2mol×106g·mol-1 100mol×18g·mol-1
实际:x 100g
解得x=2.9g。
(2)n(Na2CO3·H2O)=n(Na2CO3)=0.2mol/L×100×10-3L=0.02mol,m(Na2CO3·10H2O)=0.02mol×
286g·mol-1=5.7g,溶液的质量是106g·cm-3×100mL=106g,故水的质量是106g-5.7g=100.3g,即水100.3mL。
(3)在VmLNa2CO3溶液中n(Na+)=a/23mol,
c(Na+)=1000a/23Vmol·L-1,则有:c(CO2-3)=1000a/46Vmol·L-1。根据稀释定律:0.25V·c1(CO2-3)=4V·c2(CO2-3),c2(CO32-)=125a/(92V)mol·L-1。
(4)由c(Na2CO3)=1000ρω/106mol可知,
c1(Na2CO3)=mol·L-1=2.4mol·L-1;
c2(Na2CO3)=mol·L-1=1.2×mol·L-1。由于碳酸钠溶液的密度随着浓度的增大而增大,即ρ1>ρ2,所以是1.2×<1.2。
(5)设两溶液的体积均为1,40%的Na2CO3和50%的Na2CO3的密度为ρ1、ρ2,且ρ1<ρ2。混合后的质量分数ω==45%+>45%。
(6)设蒸发后的溶液质量是mg,则蒸发前溶液的质量是(100+m)g。由稀释定律得:(106+m)g×15%=mg×30%,m=106g。所以,蒸发后的溶液的密度是106/125g·mL-1,物质的量浓度c(Na2CO3)=mol·L-1=mol·L-1=2.4mol·L-1。
答案:(1)2.9 (2)5.7 100.3 (3)125a/(92V) (4)< (5)> (6)2.4
点评:根据用途的不同,溶液浓度有多种表示方法,如物质的量浓度、质量分数、溶质溶剂个数比等,其中一种表示方法知道了,即可换算为其他表示方法。
(作者单位:内蒙古巴彦淖尔市临河区第一中学)