溶解度.质量分数.物质的量浓度的计算和换算

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SO 3、Na 2O 2溶于水，溶液浓度按H 2SO 4、NaOH 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

3例1 已知某饱和氯化钠溶液体积为VmL 溶液密度为dg/cm，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m 、V 表示溶液的物质的量浓度是__ __

。

（3）用w 、d 表示溶液的物质的量浓度是__ __。

（4）用c 、d 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：

（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：

例2 用Na 2SO 3和硫粉在水溶液中加热反应，可制得Na 2S 2O 3。10℃和70℃时，Na 2S 2O 3在100g 水中的溶解度分别为60.0g 和212g 。常温下，从溶液中析出的晶体是Na 2S 2O 3·5H 2O 。Na 2S 2O 3在酸性溶液中立即完全分解：Na 2S 2O 3+2HCl=S↓+SO2↑+H2O+2NaCl。现取15.1gNa 2SO 3，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Na 2S 2O 3·5H 2O 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Na 2S 2O 3和可能未反应完全的Na 2SO 3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Na 2SO 3跟硫粉完全反应，当将滤液蒸发浓缩后，冷却至70℃，溶液的体积约30mL ，

3该溶液是否达到饱和？试通过计算说明（70℃时，Na 2S 2O 3饱和溶液的密度为1.17g/cm）。

（5）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL ，再冷却至10℃时所能得到的

Na 2S 2O 3·5H 2O 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

3B ．还需要提供100℃时溶液的密度（1.14g/cm）

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B 或C 则可选用其数据），计算从10℃，30.0mL 溶液中结晶而出的Na 2S 2O 3·5H 2O 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Na 2SO 3“接触不良”而降低反应速率，并会减少产量，答案应选A 、D 。

（2）Na 2SO 3+S=Na2S 2O 3 n(S)=5/32=0.16(mol)，

n(Na2SO 3)=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Na 2SO 3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Na 2SO 4

都不溶

2—于水，但BaSO 3溶于酸而BaSO 4不溶于酸，加稀HCl 即可检测出。但本反应中生成的S 2O 3

2—2—在酸性条件下会分解析出S ，干扰SO 4的检测，所以检脸SO 4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BaCl 2溶液。

（4）（解法一） 计算生成的Na 2S 2O 3在70℃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Na 2S 2O 3在70℃时配成饱和溶液，其体积为x ，则

因23.8mL ＜30mL 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Na 2S 2O 3的质量，将它跟反应得到的Na 2S 2O 3的质量相比较。

若该溶液是饱和溶液，其所含Na 2S 2O 3的质量为x ，则

＜24g ，溶液尚未达到饱和。

18.9g

（5）前题中已知生成的Na 2S 2O 3的质量为18.9g ，如果要求得10℃时30mL 溶液所析出的Na 2S 2O 3·5H 2O 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－Na 2S 2O 3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Na 2S 2O 3·5H 2O 的质量为x ，则x 中

Na 2S 2O 3

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=23.2（g ）

三、练习与检测

1．t ℃时，Na 2CO 3的溶解度为Ag ，现有饱和Na 2CO 3溶液（100+A）g ，其溶质的质量分数为a ％，向溶液中投入无水Na 2CO 3固体Ag ，静置后析出少量晶体（Na 2CO 3·10H 2O ），加水使晶体全部溶解，所得溶液仍为饱和溶液，加入的水是 ( )

A．100g B．(100+A)g

2．有X 、Y 、Z 三种盐，已知：

（1）25℃时，X 饱和溶液其溶质质量分数为15％；

（2）25℃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；

（3）25℃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 ·9H 2O ，摩尔质量=240），都恰好形成饱和溶液。

则25℃时，X 、Y 、Z 的溶解度（指无水盐）大小顺序正确的是 [ ]

A ．X ＞Y ＞Z B．Z ＞Y ＞X C．Y ＞Z ＞X D．Z ＞X ＞Y

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℃

3时，可析出ZnSO 4·7H 2O 多少克（10℃时ZnSO 4溶解度为32g ，硫酸密度1.12g/cm）？

4．A 、B 两种化合物的溶解度曲线如下图所示，现要用结晶法从A 、B 混合物中提取A （不考虑A 、B 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 不析出，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W 、a 、b 表示，只需将答案填写在下列横线的空白处。）

当w ＜a+b时____

当w ＞a+b时____

5．常温下A 和B 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A 和B 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 为____，B 为____。其理由是____。若上述混合气体中氮和氢的质量比为7∶1，则在混合气体中A 和B 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

1．A ；2．D ；3．15.5g ；

4．（1）在20℃时，若要B 不析出，该溶液中B 的质量不能超过20g ，由于A 、B 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 ％≤20g ，B ％≤40％。

2）当W ＜a+b时，A ％＞a/w；当W ＞a+b时，A ％≥W-b/W；

5．NH 3 N 2 纯NH 3气体中氮和氢的质量比为14/3，在纯NH 3中混入任何比例的N 2

都将使氮和

氢的质量比大于14/3 4∶1 80％。

物质的量浓度的计算例析

有关物质的量浓度的计算是近年的高考热点之一，此类题着重考查对基本概念的理解程度和抽象思维能力。因此，在解答这类题时，要有扎实的基础知识，能灵活运用有关化学知识全面分析问题。下面就有关物质的量浓度的计算例析如下：

一、求溶液中某离子的物质的量浓度

3

例1（1990年高考题）若20g 密度为dg/cm的硝酸钙溶液中含

C ．2.5dmol/L D．1.25dmol/L

根据定义可得：

=2.5d(mol/L)

故答案为C ．

二、求气体溶于水后的溶液物质的量浓度

例2（1991年高考题）在标准状况下，将VLA 气体（摩尔质量为Mg/mol）溶于0.1kg 水中，所得溶液密度为dg/mL，则此溶液的物质的量浓度为[ ]

A ．Vd/（MV+2240）mol/L

B ．1000Vd/（MV ＋2240）mol/L

C ．1000VdM/（MV+2240）mol/L

D ．MV/22.4（V+0.1）dmol/L

解析：题中所得溶液的溶质就是气体A ，溶液的体积：

则根据定义可得：

答案为B ．

三、结合化学方程式求解

例3（1996年高考题）用10mL0.1mol/L的BaCl 2

溶液恰好使相同

沉淀，则三种

硫酸盐溶液的物质的量浓度之比是( )

A ．3∶2∶2 B．1∶2∶3 C．1∶3∶3 D．3∶1∶1

解析：根据题意，由于与同量BaCl 2反应的另三种溶液体积相同，所以三种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比，实质等于参加反应的三种盐的物质的量之比，把各反应方程式为BaCl 2的系数化为1，即

BaCl 2＋ZnSO 4＝BaSO 4↓＋ZnCl 2

BaCl 2＋K 2SO 4＝BaSO 4↓＋2KCl

四、已知溶液的质量分数求物质的量浓度

例4（1992年高考题）某温度下22％NaNO 3 溶液150mL ，加入100g 水稀释后溶液的质量分数变为14％，求原溶液的物质的量浓度。

解析：令原溶液的质量为xg ，则根据溶液稀释前后溶质质量不变得：

22％×x ＝14％（100＋x ）

解得x=175g

直接运用有关定义得

五、溶解度、质量分数与物质的量浓度之间的换算

例5 （1993年高考题）相对分子质量为M 的某物质在室温下的溶解度为sg/100g水，此时饱和溶液的密度为dg/mL，则该饱和溶液的物质的量浓度是 [ ]

六、求稀释后溶液的物质的量浓度

3+例6（1989年上海高考题）VmLAl 2（SO 4）3溶液中含Al ag

，

再根据稀释前后溶质的物质的量保持不变求得：

故答案为C ．

使用物质的量浓度公式请注意以下几点：

（1）欲取一定物质的量的溶质，或者称取它的质量，或量取它的体积。因此，应该熟练掌握物质的量（mol ）与物质质量（g ）、物质体积（V ）之间的换算。主要包括：

（2）物质的量浓度跟溶液中溶质的质量分数相比，它的突出优点是便于知道或比较溶液中溶质的粒子数。根据n B =cB ×V 可知：

①相同物质的量、相同体积的任何溶液中，所含溶质的物质的量或基本单元（粒子）数相同。 ②两种不同的溶液，只要物质的量浓度和溶液体积乘积相等，所含溶质的物质的量或基本单元（粒子）数也相同。

③两种不同的溶液，若物质的量浓度和溶液体积的乘积不相等，则所含溶质的物质的量或基本单元（粒子）数跟物质的量浓度和溶液体积之积成正比。

例如，在相同体积0.1mol/LC2H 5OH 溶液和0.1mol/L葡萄糖（C 6H 12O 6）溶液中，C 2H 5OH 和C 6H 12O 6物质的量相同，所含C 2H 5OH 和C 6H 12O 6分子数也相同；1L 、0.4 mol/LC2H 5OH 溶液和2L 、0.2mol/LC6H 12O 6溶液中，C B ×V 之积相同，C 2H 5OH 、C 6H 12O 6物质的量及C 2H 5OH 、C 6H 12O 6分子数也相同；同体积1mol/LC2H 5OH 溶液和0.1mol/LC6H 12O 6溶液中，c B ×V 之积相差10倍，C 2H 5OH 和C 6H 12O 6物质的量之比或分子个数之比均为10∶1。

配制物质的量浓度溶液的实验误差小结

一、计算是否准确

若计算的溶质质量（或体积）偏大，则所配制的溶液浓度也偏大；反之浓度偏小。

例1 要配制100mL1mol/LCuSO4溶液，需称取硫酸铜晶体16g 。

分析 把硫酸铜的质量误认为就是硫酸铜晶体的质量（CuSO 4·5H 2O 应为25g ），导致计算值偏小，造成所配溶液浓度偏小。

二、称、量是否无误

在称量或量取过程中，若其值偏大，则所配溶液的浓度也偏大；反之偏小。

例2 要配制100mL1mol/L的NaOH 溶液，需在白纸上称4gNaOH 固体，并且称量速度较慢。 分析 NaOH 具有腐蚀性，不可放在白纸上而应放在烧杯或表面皿中进行称量。若称量速度较慢，会导致NaOH 部分潮解甚至变质，而且还会有少量NaOH 粘附在纸上，结果会造成所配溶液浓度偏低。

例3 称量时天平未调零。

分析 若此时天平的重心偏向左端，会导致称量值偏小，所配溶液的浓度也偏小；若重心偏向右端，则结果恰好相反。

例4 称量时托盘天平的砝码已被污染。

分析 因为砝码被污染，质量会变大，致使称量值变大，因而所配溶液的浓度会偏高。 例5 用量筒取液体溶质，读数时仰视或俯视。

分析 读数时若仰视，则观察液面低于实际液面，因量筒的读数由下往上，从小到大，从而会导致观察体积小于真实体积，故所配溶液的浓度会偏高；读数时若俯视，结果恰好相反。

例6 使用量筒量取液体溶质后再洗涤量筒2～3次，并把洗涤液也转入烧杯中，或用移液管（除标写“吹”字外）移液时把尖嘴处的残留液也吹入烧杯中。

分析 因在制造量筒、移液管及滴定管时，已把仪器内壁或尖嘴处的残留量扣除，故而上述操作均使溶质偏多、所配溶液的浓度偏高。

三、溶质有无损失

在溶液配制过程中，若溶质无损失，则所配溶液的浓度无偏差；若溶质有损失，则浓度变小。 例7 A ．溶解（或稀释）溶质搅拌时有少量液体溅出；B ．只洗涤烧杯未洗涤玻璃棒；C ．未把洗涤液转入容量瓶；D ．转移洗涤液时有少量液体溅出容量瓶外。

分析 以上四种情况溶质均有损失，所配制的溶液浓度都会偏低。

例8 （1）溶解或稀释溶质时烧杯尚未干燥；（2）移液时容量瓶尚未干燥；（3）定容时有少量蒸馏水滴到瓶外。

分析 以上三种情况溶质均无损失，最终溶液的体积是不变的，因此所配溶液浓度没有改变。

例9 把溶液由烧杯转入容量瓶中时，由于不小心使得少量溶液溅出瓶外，然后再补加少量溶质。

分析 因补加的溶质量往往并不等于损失的溶质量，结果仍会导致所配溶液浓度偏大或偏小。

四、定容有无偏差

定容加水时如因不慎超过了容量瓶的标线，则所配溶液的浓度偏小；反之偏大。

例10 定容时仰视或俯视。

分析 若定容时仰视，观察液面会低于实际液面。当液面实际已达标线时，观察者仍会认为液面还没有达到标线，所以会继续加水，导致实际液面超过标线，因而所配溶液浓度偏小；若俯视，结果刚好相反。

例11 定容时由于没使用胶头滴管致使液面超过标线，这时再用胶头滴管吸取少量液体，使液面重新达到标线。

分析 当液面超过标线时，溶液浓度已变小，此时无论从中再取出多少溶液都无法使其浓度达到预定值，只有重新配制。

例12 定容时盖上瓶盖，摇匀后发现液面低于标线，再继续滴加蒸馏水使液面重新达到标线。 分析 这样操作，溶液的浓度会偏低。之所以造成振荡后液面低于标线的现象，是因为有少量的溶液因润湿磨口处而损耗，但溶液的浓度是不变的，故不需再加水。

五、温度是否一致

容量瓶上所标示的温度一般为室温（20℃），若定容时溶液的温度高于室温，会造成所配溶液浓度偏高；反之浓度偏低。

例13 洗涤液没有放置至室温就转入容量瓶中定容。

分析 溶解或稀释过程中常伴有热效应，对于放热的过程，如不放置至室温会造成浓度偏大，对于吸热的过程结果则会相反。

例14 称量固体溶质或量取液体溶质后直接在容量瓶中配制。

分析 溶解或稀释过程中产生的热效应会使容量瓶的体积发生变化，致使容量瓶的实际容量并不等于室温时的容量，所以浓度会改变。另外，若产生大量的热，有时会导致容量瓶破裂。

要减小实验误差，除了要求计算准确、称量无误、操作规范外，还应选择合适的仪器，克服粗心的习惯，避免过失性的错误。

容量瓶的使用

容量瓶的使用之一

1．使用容量瓶前检查它是否漏水方法如下：往瓶内加水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立过来，观察瓶塞周围是否有水漏出。如果不漏水，把瓶塞旋转180°后塞紧，仍把瓶倒立过来，再检验是否漏水，经检查不漏水的容量瓶才能使用。

2．配制溶液

（1）如果试样是固体，把称好的试样溶解在烧杯里；如果试样是液体，需用移液管或量筒量取移入烧杯里，然后再加少量蒸馏水，用玻璃棒搅动，使它混合均匀。

应特别注意在溶解或稀释时有明显的热量变化，就必须待溶液的温度恢复到室温后才能向容量瓶中转移。

（2）把溶液从烧杯移到容量瓶里，并多次洗涤烧杯，把洗涤液也移入容量瓶，以保证溶质全部转移到容量瓶里。缓慢地加入蒸馏水，到接近标线2～3cm 处，用滴管滴加蒸馏水到标线（小心操作，切勿超过标线）。

（3）盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动多次，使溶液混合均匀。

容量瓶使用完毕，应洗净、晾干（玻璃磨砂瓶塞应在瓶塞与瓶口处垫张纸条，以免瓶塞与瓶口粘连）。

容量瓶的使用之二

使用前要检查是否漏水。向瓶中加水到标线附近，盖好瓶塞，用布将瓶外的水揩干。左手食指按住瓶塞，右手手指托住瓶底边缘，将瓶倒立2min ，观察瓶塞周围有无水渗出。如不漏，把瓶放正，将瓶塞转动180°后再倒过来检查一遍。

配制溶液时，先把容量瓶洗净，再把溶解后冷到室温的溶液按图中所示倒入容量瓶中，用蒸馏水把烧杯洗涤三次，洗出液都倒入容量瓶中。加水至瓶体积的2/3时，摇动容量瓶，使溶液混合均匀。加水到快接近标线时，改用滴管慢慢滴加，直到溶液凹液面的最低点与标线相切为止。盖好瓶塞，将瓶倒转几次，使瓶内溶液混合均匀。

容量瓶不允许用瓶刷刷洗，一般用水冲洗，若洗不净，倒入洗液摇动或浸泡，再用水冲洗。它不能加热，也不可长期盛放溶液。

使用容量瓶的注意事项

（1）使用前要检验是否漏水。程序是：加水→倒立，观察→瓶塞旋转180°→倒立，观察。

（2）容量瓶不能用于溶解溶质，更不能用玻璃棒搅拌。因此溶质要先在烧杯内溶解，然后再转移到容量瓶中。

（3）不能将热的溶液转移到容量瓶中，更不能给容量瓶加热。如果溶质在溶解时是放热的，则须待溶液冷却后再移液。

（4）配制一定体积的溶液，须选用与该溶液体积相同规格的容量瓶。常用的有50mL 、100mL 、250mL 、500mL 、1000mL 等规格。

（5）观察所加液体是否达容量瓶的刻度线，一定要平视，使液面的最低点刚好与刻度线相平。

（6）如果加水定容时超过了刻度线，不能将超出的部分再吸走，必须重新配制。因为吸走一部分液体虽然溶液的体积达到了要求，但吸走的部分液体带走了一部分溶质，使所配溶液的浓度偏低。

（7）容量瓶通常不用于贮存试剂，因此，配制好的溶液要倒入试剂瓶中，并贴上标签。