在实验室中,配好一份溶液时不仅要标明溶质和溶剂的名称,还必须注明溶液浓度,而溶液浓度的表示方法很多,下面介绍最常见的4种表示法。
物质的量浓度简称摩尔浓度,符号为 c ,是用溶质的物质的量除以溶液体积,即单位体积溶液中所含溶质的物质的量,表达式为
式中, n B 表示溶质的物质的量,mol; V 表示溶液的体积,L。该表示法的标准单位为mol/L。
这种浓度表示法是实验室中最常用的,用滴定管、量筒或移液管取一定体积的溶液,就可较容易地计算其中所含溶质的量。例如,计算25 mL,18 mol/L的浓硫酸中所含H 2 SO 4 的量,即
该方法的缺点是溶液体积会随温度的变化而略微变化。
质量摩尔浓度为溶质的物质的量除以溶剂的质量,符号为 c m (原符号是m,为了与质量符号区别,改为 c m ),表达式为
式中, n B 表示溶质的物质的量,mol; m A 表示溶剂的质量,kg。特别注意:溶剂质量单位要用kg,因此,该表示法的标准单位为mol/kg。
【例1.1】 已知NaCl的摩尔质量为58.5 g/mol,若将117 g的NaCl溶于1 L水中,计算所得溶液的质量摩尔浓度。
解: 根据题意可知
所以
物质的量分数为溶液中某物质的物质的量与溶液中所有组分的物质的量之和的比值,符号为 x 。溶质的物质的量分数表达式为
式中, n B 表示溶质的物质的量,mol; n 表示溶液的总物质的量,即溶剂和所有溶质的物质的量之和,mol。
由于单位均是mol,因此,该浓度表示法无量纲。
【例1.2】 将10.0 g NaCl和90.0 g水配制成溶液,计算所得溶液的物质的量分数。
解: 根据题意可知
因此,NaCl及H 2 O的物质的量分数为
质量分数是指溶液中溶质质量与溶液质量之比,符号为 w ,溶质的质量分数表达式为
式中, m B 表示溶质的质量,g; m 表示溶液的总质量,即溶剂和所有溶质的质量之和,g。该浓度表示法无量纲。
【例1.3】 市售浓硫酸密度为1.84 g/mL,质量分数为98%,现需稀释为1.0 L,2.0 mol/L的硫酸,应怎样配制?
解: 已知H 2 SO 4 摩尔质量为98 g/mol。设需用浓硫酸 x ,由于稀释前后溶质H 2 SO 4 的质量不变,故有
1.0 L × 2.0 mol/L × 98 g/mol= x × 1.84 × 10 3 g/L × 98%
x =0.11 L
用量筒取110 mL浓硫酸,慢慢倒入盛有大半杯水的1 L烧杯中,搅拌,待溶液冷却后,再转入容量瓶,定容至1 L,摇匀即可。