任務(wù)三　常用酸、堿、鹽溶液的配制

案例分析

不論在實(shí)踐應(yīng)用中，還是在實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)常要用到不同濃度的酸、堿、鹽溶液，因此，學(xué)會配制溶液，是應(yīng)該掌握的重要技能之一。

一、配制方法

一般溶液的配制方法有以下三種。

1.直接水溶法

適用于易溶于水而不易水解的固體試劑，如KNO3、NaCl、ZnO、K2Cr2O7、鄰苯二甲酸氫鉀等的配制。

先算出所需固體試劑的量，用臺秤或分析天平稱出所需量，放入燒杯中，加少量蒸餾水使其溶解后，再稀釋至所需的體積。

2.介質(zhì)水溶法

對易水解的固體試劑如FeCl3、SbCl3、BiCl3、SnCl2、Na2S等的配制，常采用介質(zhì)水溶法。

稱取一定量的固體，加入適量的相應(yīng)酸（或堿）使之溶解。再以蒸餾水稀釋至所需體積，搖勻后轉(zhuǎn)入試劑瓶中。

水中溶解度較小的固體試劑如固體I2，可選用KI水溶液溶解，搖勻后轉(zhuǎn)入試劑瓶中。

3.稀釋法

對于液態(tài)試劑，如鹽酸、硫酸和乙酸等的配制，常采用稀釋法。

配制其稀溶液時，用量筒量取所需濃溶液的量，再用適量的蒸餾水稀釋。

二、配制步驟

配制溶液的一般步驟是：計(jì)算溶質(zhì)的質(zhì)量、稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、定容、裝瓶、貼標(biāo)簽。如圖1-20所示。

【項(xiàng)目1】常用酸、堿、鹽溶液的配制

一、目的要求

1.能掌握溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度的概念和計(jì)算方法。

2.能掌握一些常見酸、堿、鹽溶液的配制方法和基本操作。

二、基本原理

溶液的配制是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作之一。在配制溶液時，首先應(yīng)根據(jù)所需配制溶液的濃度、體積，計(jì)算出溶質(zhì)和溶劑的用量。在用固體物質(zhì)配制溶液時，如果物質(zhì)含結(jié)晶水，則應(yīng)將結(jié)晶水計(jì)算進(jìn)去。稀釋濃溶液時，應(yīng)根據(jù)稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變的原則，計(jì)算出所需濃溶液的體積，然后加水稀釋。稀釋濃硫酸時，應(yīng)將濃硫酸慢慢注入水中，切不可將水注入濃硫酸中。

在配制溶液時，應(yīng)根據(jù)配制要求選擇所用儀器。如果對溶液濃度的準(zhǔn)確度要求不高，可用托盤天平、量筒等儀器進(jìn)行配制；若要求溶液的濃度比較準(zhǔn)確，則應(yīng)用分析天平、移液管、容量瓶等儀器進(jìn)行配制。

常用溶液濃度的表示方法有質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)和物質(zhì)的量濃度等。而在以后的實(shí)驗(yàn)中最常用的是物質(zhì)的量濃度，下面將重點(diǎn)介紹物質(zhì)的量濃度溶液的配制計(jì)算方法。

1.物質(zhì)的量濃度溶液的配制計(jì)算

（1）用固體溶質(zhì)配制　計(jì)算公式：

式中　mB——應(yīng)稱取物質(zhì)B的質(zhì)量，g；

cB——物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，mol·L-1；

V——欲配溶液的體積，mL；

MB——物質(zhì)B的摩爾質(zhì)量，g·mol-1。

（2）用液體溶質(zhì)配制　計(jì)算時先由上面公式計(jì)算出應(yīng)稱取溶質(zhì)B的質(zhì)量，再由下式計(jì)算出應(yīng)量取液體溶質(zhì)的體積。

式中　VB——應(yīng)量取液體溶質(zhì)B的體積，mL；

ρ——溶質(zhì)的密度，g·mL-1；

w——溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.質(zhì)量分?jǐn)?shù)

以溶質(zhì)的質(zhì)量占全部溶液的質(zhì)量的百分比來表示的濃度。

3.體積分?jǐn)?shù)

（1）質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)（m/V）　以100mL溶劑中所含溶質(zhì)的質(zhì)量（g）表示的濃度。

（2）體積分?jǐn)?shù)（V/V）以100mL溶液中含有液體溶質(zhì)的體積（mL）表示的濃度。

三、試劑與儀器

1.試劑

（1）濃鹽酸　　　500mL

（2）氫氧化鈉　　100g

（3）重鉻酸鉀　　100g

2.儀器

（1）量筒　　　10mL×1

（2）燒杯　　　100mL×1　500mL×1

（3）試劑瓶　　500mL×2

（4）容量瓶　　250mL×1

（5）洗瓶　　　1只

（6）稱量瓶　　1只

（7）表面皿　　2個

（8）托盤天平　1臺

（9）分析天平　1臺

四、配制方法

在配制溶液之前，應(yīng)計(jì)算出所需試劑的用量后再進(jìn)行配制。具體溶液配制方法如下。

1.粗略配制

（1）計(jì)算固體試劑的質(zhì)量或液體試劑的體積。

（2）用托盤天平稱量固體試劑或用量筒量取液體試劑。

（3）在燒杯中溶解，并稀釋至刻度或直接稀釋至刻度。

2.精確配制

（1）計(jì)算固體試劑的質(zhì)量或液體試劑的體積。

（2）用分析天平稱量固體試劑或用吸量管量取液體試劑。

（3）若為固體試劑，則要在燒杯中用少量水溶解，并轉(zhuǎn)移至容量瓶中，并用少量蒸餾水洗滌燒杯2～3次，沖洗液也移入容量瓶中。若為液體試劑，則直接將吸量管內(nèi)的液體放至容量瓶中。

（4）加蒸餾水至容量瓶體積2/3時平搖，繼續(xù)加蒸餾水至刻度線，搖勻。

五、基本操作

（1）固體試劑的取用

①用干凈、干燥的藥匙取試劑，應(yīng)專匙專用。

②注意不要超過指定用量取藥，多取不能放回原處。

③取一定量固體試劑，可在稱量紙上稱量。腐蝕性或易潮解的固體應(yīng)放在表面皿上或玻璃容器內(nèi)稱量。

（2）液體試劑的取用

①從滴瓶中取用試劑，不能將滴管伸入所用容器，滴管不能橫放或管口向上傾斜。

②從細(xì)口瓶中取試劑，用傾注法。瓶蓋倒放，標(biāo)簽向手心。加入燒杯中要用玻璃棒引流。倒入試管中的量不超過其容積的1/3。

注意

①稱量時盡量要精確，減小誤差；②轉(zhuǎn)移時不要濺出溶液，否則會導(dǎo)致濃度偏低。

六、常見酸、堿、鹽溶液的配制

1.粗略配制500mLc（HCl）=0.1mol·L-1鹽酸溶液

（1）計(jì)算　求出配制500mL0.1mol·L-1鹽酸溶液所需濃鹽酸（約12mol·L-1）的體積約為4.3mL，因濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以配制鹽酸溶液時應(yīng)適量多取一點(diǎn)（如4.5mL）。

（2）配制　將小量筒量取的4.5mL濃鹽酸，倒入500mL的燒杯中，加入200mL蒸餾水后再稀釋至500mL，移入試劑瓶中，搖勻并貼上標(biāo)簽。

2.粗略配制500mLc（NaOH）=0.1mol·L-1NaOH溶液

（1）計(jì)算　求出配制500mLc（NaOH）=0.1mol·L-1NaOH溶液所需NaOH的量為2g。

（2）配制　在托盤天平上用表面皿迅速稱取2g的NaOH固體于小燒杯中，用一定量的蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)移到500mL試劑瓶中，加水稀釋到500mL，用膠塞蓋緊，搖勻，貼上標(biāo)簽。

3.精確配制250mL0.1mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液

（1）計(jì)算　求算出所需K2Cr2O7的質(zhì)量為1.2～1.4g。

（2）配制　在分析天平上稱取K2Cr2O71.2～1.4g，放于小燒杯中，加少量的水，加熱溶解，定量轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，計(jì)算其準(zhǔn)確濃度。

七、思考題

1.是不是所有的溶液配制稱量時都要用分析天平？

2.配制HCl溶液時，量取濃鹽酸的體積是如何計(jì)算的？

3.溶液配制好以后應(yīng)怎樣正確儲藏？

思考與習(xí)題

任務(wù)一

1.有下列四組量子數(shù)，指出哪些組合不可能存在，說明理由。

（1）（3，2，2，+）

（2）（3，0，-1，-）（3，0，-1，）

（3）（2，2，2，2）

（4）（1，0，0，0）

2.對于多電子原子，比較下列四組給定量子數(shù)的軌道能量高低。

（1）n=3　l=0　m=0　ms=+

（2）n=3　l=2　m=-2　

（3）n=1　l=0　m=0　ms=-

（4）n=2　l=1　m=1　ms=-

3.試分別寫出27號元素Co的核外電子排布式和Co原子、Co2+的價電子構(gòu)型，并指出元素Co在周期表中所屬的周期、族和分區(qū)。

4.根據(jù)S與O的電負(fù)性差別，H2O與H2S相比，哪個有較強(qiáng)氫鍵？

5.根據(jù)雜化軌道理論推測下列分子的雜化類型及空間結(jié)構(gòu)，是極性分子還是非極性分子？

SiF4　BeCl2　PCl3　SiHCl3　BBr3

6.判斷下列各組分子之間存在什么形式的作用力。

（1）苯和CCl4

（2）氦和水

（3）CO2氣體

（4）氟化氫和水

（5）HBr氣體

7.分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵對化合物熔、沸點(diǎn)有什么影響？舉例并解釋其原因。

任務(wù)二

1.已知HCl溶液的濃度c（HCl）為6.078mol·L-1，密度（ρ）為1.096g·mL-1。試用：（1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（2）摩爾分?jǐn)?shù)；（3）HCl的質(zhì)量摩爾濃度分別表示該溶液的組成。

2.請比較拉烏爾定律與亨利定律的關(guān)系。

3.將合成氨的原料氣通過水洗塔除去其中的二氧化碳?xì)怏w。已知?dú)怏w混合物中含有28％（體積分?jǐn)?shù)）二氧化碳，水洗塔的操作壓力為1013.25kPa，操作溫度為293K。計(jì)算此條件下，每千克水能吸收多少二氧化碳？（已知293K時亨利常數(shù)kx為143.8×103kPa）

4.若干克M=400g·mol-1的不揮發(fā)的有機(jī)物溶于180g水中，測得該溶液在101.3kPa時沸點(diǎn)為100.468℃（水的Kf=1.87K·kg·mol-1，Kb=0.52K·kg·mol-1，60℃時水的飽和蒸氣壓為19.91kPa，水的摩爾質(zhì)量為0.018kg·mol-1）。該題中水的凝固點(diǎn)取273.15K。

求：（1）溶液中該有機(jī)物的質(zhì)量為多少克？

（2）該溶液在101.3kPa的凝固點(diǎn)為多少？

（3）該溶液在60℃時的蒸氣壓為多少？

5.在291K下HCl（g）溶于苯中達(dá)到平衡，氣相中HCl的分壓為101.325kPa時，溶液中HCl的摩爾分?jǐn)?shù)為0.0425。已知291K時苯的飽和蒸氣壓為10.0kPa。若291K時HCl和苯的蒸氣總壓為101.325kPa，求100g苯中溶解多少克HCl？（提示：溶劑服從拉烏爾定律，溶質(zhì)服從亨利定律，溶液的總壓等于溶劑和溶質(zhì)的蒸氣壓總和）

6.在100g苯中加入13.76g聯(lián)苯（C6H5C6H5）所形成溶液的沸點(diǎn)為82.4℃。已知純苯的沸點(diǎn)為80.1℃。求苯的沸點(diǎn)升高常數(shù)。

7.90gH2O（A）中溶解某物質(zhì)（B）2g，測得溶液的沸點(diǎn)升高0.0333K，求溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量MB。已知Kb=0.52K·kg·mol-1。

8.在298K時，空氣中氧的摩爾分?jǐn)?shù)約為0.21，試計(jì)算298K溫度下1dm3水中溶解的氧氣體積。已知298K時，氧氣的kx=4.40×106kPa。