溶解度和溶质的质量分数(提高)-知识讲解讲课教案.doc

溶解度和溶质的质量分数(提高) 知识讲解

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溶解度和溶质的质量分数（提高）
撰稿：熊亚军 审稿：于洋
【学习目标】
1.掌握饱和溶液、不饱和溶液、溶解度等概念及相互关系；掌握溶解度曲线的意义及应用。
2.认识一种溶液组成的表示方法——溶质的质量分数；掌握溶质质量分数的有关计算。
3.初步学会配制一定溶质质量分数的溶液。
【要点梳理】
要点一、饱和溶液、不饱和溶液（高清课堂《溶解度》一）
1.饱和溶液：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，所得到的溶液叫做饱和溶液。
2.不饱和溶液：在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质当溶质还能继续溶解时的溶液，叫做不饱和溶液。
3.饱和溶液、不饱和溶液的转化方法：
　　大多数情况下饱和溶液和不饱和溶液存在以下转化关系（溶质为固体）：

4.判断溶液是否饱和的方法：
　一般说来，可以向原溶液中再加人少量原溶质，如果溶解的量不再增大则说明原溶液是饱和溶液，如果溶解的量还能增大则说明原溶液是不饱和溶液。
【要点诠释】
1.饱和溶液、不饱和溶液概念的理解
（1）首先要明确“一定条件”、“一定量的溶剂”。在某一温度和一定量的溶剂里，对某种固态溶质来说饱和了，但若改变温度或改变溶剂的量，就可能使溶液不饱和了。如室温下,100 g水中溶解31.6 g KNO3达到饱和，若升高温度或增大溶剂（水）量，原来饱和溶液就变为不饱和溶液。所以溶液饱和与否，首先必须明确“一定条件”和“一定量的溶剂”。
（2）必须明确是某种溶质的饱和溶液或不饱和溶液。如：在一定条件下不能再溶解食盐的溶液，可能还能继续溶解蔗糖，此时的溶液对于食盐来说是饱和溶液，但是对于蔗搪来说就是不饱和溶液。
2.由于Ca(OH)2的溶解度在一定范围内随温度的升高而减小，因此将Ca(OH)2的不饱和溶液转化为饱和溶液，在改变温度时应该是升高温度；将熟石灰的饱和溶液转化为不饱和溶液，在改变温度时应该是降低温度。
要点二、溶解度、溶解度曲线
1.固体的溶解度：（高清课堂《溶解度》二）
　 在一定温度下某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。如果不说明溶剂，通常所说的溶解度是指物质在水里的溶解度。
2.正确理解固体的溶解度概念需要抓住四个因素：
(1)一定温度。同一种固体物质在不同温度下对应的溶解度是不同的，因此必须指明温度。
(2)100g溶剂。此处100 g是指溶剂质量，不能误认为溶液质量。
(3)饱和状态。在一定温度下，某固态物质在100 g溶剂里所溶解的最大质量为这种物质在这种溶剂里的溶解度。
(4)单位：g
3.影响固体溶解度的因素：
（1）溶质、溶剂的性质；（2）温度。
4.固体物质的溶解度与溶解性的关系：
20℃溶解度/g

>10
10～1
1～0.01
<0.01
物质的溶解性
易溶
可溶
微溶
难溶
实例
NaCl
KClO3
Ca(OH)2
CaCO3
5.溶解度曲线：
（1）当溶质一定、溶剂一定时．固态物质的溶解度主要受温度的影响，也就是说，固态物质的溶解度是温度的函数。这种函数关系既可用表格法表示，也可以用图像法（溶解度曲线）来表示。用纵坐标表示溶解度，横坐标表示温度，得到物质溶解度随着温度变化的曲线，这种曲线叫做溶解度曲线。　　　　　　　　
（2）温度对固体溶解度的影响规律
　①大多数物质的溶解度随温度升高而增大（如KNO3）
　②少数物质的溶解度受温度影响不大（如NaCl）
　③极少数物质的溶解度随温度升高而减小(如Ca(OH)2)
（3）溶解度曲线的意义及应用
①根据溶解度曲线可以查出某温度下该物质的溶解度；也可以查出该物质已知溶解度所对应的温度。曲线上的点即该物质对应温度时的溶解度，按其数据配成的溶液正好为饱和溶液；若按曲线下面的任何一点的数据所配溶液，均为该温度下该物质的不饱和溶液；如按曲线上面任何一点所表示的数据配制溶液，溶液中均含有未溶解的晶体，所配溶液为饱和溶液。
　②固体物质的溶解曲线主要有三种情况：“陡升型”，该类物质（大多数固体物质）的溶解度随温度升高而明显增大；“缓升型”，这类物质（少数固体物质）的溶解度随温度升高变化不明显；“下降型它（极少数物质）的溶解度随温度升高而减小。
　③不同物质在同一温度下的溶解度借助不同物质的溶解度曲线，可比较相同温度下各物质溶解的大小。
　④几种物质溶解度曲线的交点，表示对应温度下几种物质的溶解度相等。
6.气体的溶解度：
（1）气体的溶解度是指该种气体在一定压强和一定温度时，气体溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体体积（气体的体积要换算成标准状况时的体积）。
（2）影响气体溶解度的因素
　　内因：气体和水本身的性质。
　　外因：①温度：随温度升高而减小；②压强：随压强增大而增大。
7.结晶：溶质从溶液中以晶体的形式析出的过程，叫做结晶。
（1）结晶通常有两种方法：一是蒸发溶剂，如将氯化钠溶液蒸发水分，就可以析出氯化钠晶体。二是改变饱和溶液温度，如将硝酸钾溶液降温，也可以析出硝酸钾晶体。
（2）海水晒盐：利用蒸发溶剂结晶的方法可以从海水中提取食盐。其过程是：先将海水引入蒸发池，经风吹日晒蒸发水分到一定程度，再导入结晶池，继续风吹日晒就逐渐析出食盐来。海水晒盐是靠蒸发水分,海水进入贮水池，各成分基本不变，但在蒸发池中，随着水分的不断蒸发，溶剂不断减少，但溶质氯化钠的质量不变，只是浓度变大；达到饱和后继续蒸发，溶液中会析出氯化钠晶体，将晶体分离出去后剩下的溶液称为母液，它仍然是氯化钠的饱和溶液，利用其可生产出多种化工产品，因此海洋中蕴藏着丰富的资源。
【要点诠释】
1.温度是影响固体物质溶解度的唯一外界因素，振荡、搅拌只能加快固体物质的溶解速率，而不能改变固体的溶解度。
2.溶解度曲线既能定性地反映固体的溶解度受温度影响而变化的趋势，也能表示某固态物质在某温度下的溶解度，还能用于比较同一温度不同溶质的溶解度的大小。比较溶解度大小必须指明温度，否则无法比较。
3.气体的溶解度受温度和压强的影响。温度一定，气体的溶解度随压强的增大而增大，随压强的减小而减小；压强一定，气体的溶解度随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。
要点三、溶质的质量分数、配制一定溶质质量分数的溶液
1.溶质的质量分数：是溶质质量与溶液质量之比。（高清课堂《溶质的质量分数》一）
（1）溶质的质量分数＝溶质质量/溶液质量 ×100％
（2）饱和溶液中溶质的质量分数＝溶解度÷（100g+溶解度）×100%
2.配制50g溶质质量分数为5％的蔗糖溶液：
(1)实验用品：托盘天平、烧杯、玻璃棒、药匙、量筒（10mL、100mL）蔗糖。
(2)实验步骤：
①计算:配制50g溶质质量分数为5％的蔗糖溶液所需要的溶质质量为50g×5％＝2.5g,水的质量为50g－2.5g＝47.5g。
②称量（量取）：用托盘天平称量2.5g蔗糖倒入烧杯中，把水的密度近似地看作1g/cm3，用量筒量取47.5mL水。（思考：为什么不选用10mL的量筒呢？如果选用10mL的量筒，需要量取5次才能量取到所需的水，这样将会导致误差偏大。）
③溶解：把量好的水倒入盛有蔗糖的烧杯中，用玻璃棒搅拌，加速蔗糖的溶解。
④贮存：把配好的溶液装入试剂瓶中，盖好瓶塞并贴上标签，放到试剂柜中。
【要点诠释】
1.溶质的质量分数一般用百分数表示；是溶质质量占溶液质量的百分比，而不是体积关系。
2.溶质的质量分数数学表示式中，溶质的质量是指被溶解的那部分溶质的质量，没有被溶解的那部分溶质的质量不能计算在内。
3.称量蔗糖时，要注意左物右码，规范使用托盘天平。如果砝码跟蔗糖左右颠倒（1g以下用游码），所配溶液就会变稀；量取水时，使用量筒要规范，读数要正确。如果俯视读数，所配溶液就会变浓。
要点四、溶液的稀释、浓缩
1.关于溶液稀释的计算：（高清课堂《溶质的质量分数》二、2）
（1）溶液稀释前后，溶质的质量不变。
（2）若设浓溶液质量为A g，溶质的质量分数为a％，加水稀释成溶质的质量分数为b％的稀溶液B g，则
A g×a%＝Bg×b%（其中B＝A＋m水）
2.关于溶液浓缩（无溶质析出）的计算：
(1)向原溶液中添加溶质：溶液增加溶质前后，溶剂的质量不变。增加溶质后，溶液中溶质的质量＝原溶液中溶质的质量＋增加的溶质的质量，而溶液的质量＝原溶液的质量＋增加的溶质的质量。若设原溶液质量为A g，溶质的质量分数为a%，加溶质Bg后变成溶质的质量分数为b％的溶液，则
Ag×a%＋Bg＝(A g＋Bg)×b
(2)将原溶液蒸发掉部分溶剂：溶液蒸发溶剂前后，溶质的质量不变。若设原溶液质量为A g，溶质的质量分数为a%，蒸发Bg水后变成溶质的质量分数为b%的溶液，则
Ag×a%＝（Ag一Bg）×b％。
（3）与浓溶液混合：混合后溶液的总质量等于两混合溶液的质量之和，混合后溶液中溶质质量等于两混合溶液的溶质质量之和。若设原溶液质量为 A g，溶质的质量分数为a％，浓溶液质量为B g，溶质的质量分数为b％，两溶液混合后得到溶质的质量分数为c%的溶液，则
Ag×a%＋B g× b%＝（Ag＋Bg)×c％。
【要点诠释】
1.关于溶液稀释的计算一定要抓住：溶液稀释前后，溶质的质量不变。然后根据所给信息列方程求解。
2.关于溶液浓缩（无溶质析出）的计算，要根据浓缩的具体类型来具体分析找出等量关系来解决。　
【典型例题】
类型一、考查饱和溶液、不饱和溶液、溶解度及溶解度曲线的应用
　1.下图表示A、B两种固体物质的溶解度曲线。在t2℃时，当A、B两种物质的溶液接近饱和时，下列哪种方法使两溶液都能达到饱和（　 ）　 
　A．降低温度 　B．加入溶剂 C．加入溶质 　　D．倒出一部分溶液
【答案】C
【解析】根据溶解度曲线可以看出，A、B的溶解度随温度变化的趋势不同，因此改变温度一定不能同时使A、B变为饱和；加入溶剂只能使溶液更不饱和；加入溶质可以使A、B都变得饱和；倒出溶液，溶液的不饱和状态不会改变。故选C。
【总结升华】加溶质可以使任何不饱和溶液变为饱和溶液。而改变温度、蒸发溶剂等方法还得具体物质具体分析。
2.下图是a、b、c三种物质的溶解度曲线。请回答：
　（1）P点的含义是_____________________。
　（2）t2℃时30g a物质加入到50g水中不断搅拌，形成的溶液质量是______g。
　（3）t2℃时a、b、c三种物质的溶解度按由小到大的顺序排列是________（填写物质序号）。
　（4）在t2℃时，将等质量的a、b、c三种物质的饱和溶液同时降温至t1℃时，析出晶体最多的是 ，所得溶液中溶质质量分数最小的是__

【答案】（1）t1℃时a和c的溶解度均为20g
（2）75 （3）cba （4）a c
【解析】溶解度曲线上的点表示一定温度下该物质的溶解度。由溶解度曲线可知，t2℃时a的溶解度为50g，因此a在50g水中最多可溶解25g，则30ga加入到50g水中形成溶液的质量为75g。t2℃时a、b、c三种物质的溶解度按由小到大的顺序排列是c、b、a。a物质的溶解度随温度升高变化较大，因此降温时析出晶体最多；t2℃时C的溶解度最小，饱和溶液的溶质质量分数最小，降温到t1℃时其溶质质量分数不变，还是最小。
【总结升华】认真分析溶解度曲线，弄清各物质溶解度随温度的变化趋势是解题的关键。
举一反三：　　
【变式】右图是甲、乙两种物质的溶解度曲线。在t2℃时往盛有100g水的烧杯中先后加入wg甲和wg乙（两种物质溶解时互不影响，且溶质仍是甲、乙），充分搅拌。将混合物的温度降低到t1℃。下列说法正确的是（　 ）
A.甲物质的溶解度随温度升高而减小
B.乙物质的溶解度随温度升高而增大
C.温度降低到t1℃时，甲、乙的溶质质量分数相等，得到甲、乙的不饱和溶液
D.t2℃时，甲物质的溶液为饱和溶液，乙物质的溶液为不饱和溶液
【答案】C
【解析】由所给溶解度曲线图知：甲物质的溶解度随温度升高而增大，乙物质的溶解度随温度升高而减小，因此A、B选项都是错误的。C选项中要想判断得出t1℃时的溶液情况，得先分析开始t2℃时的溶液。根据溶解度曲线t2℃时乙的溶解度正好为Wg，甲的大于Wg，把等量的Wg甲乙加入到100g水中，可得到乙的饱和溶液，甲的不饱和溶解，但溶质的质量分数是相等的（溶液中甲乙的溶质质量、溶剂质量、溶液质量都是相等的 ）。降温到t1℃时甲的溶解度降低但仍然高于Wg，仍是不饱和溶液，而乙溶解度升高，乙由饱和溶液变成了不饱和溶液，降温过程中溶液中甲乙溶质质量、溶剂质量都没有改变，因此溶质质量分数都不变还是相等的，因此C选项是正确的。D选项中t2℃时，甲的溶解度大于Wg，乙的溶解度等于Wg，甲物质的溶液为不饱和溶液，乙物质的溶液为饱和溶液，故D不正确
类型二、考查溶液的配制、溶质质量分数和溶液的稀释等有关计算
3.双氧水（H2O2）既是工业上的重要的绿色氧化剂，又是常用的医药消毒剂。小明从试剂商店购得一瓶质量分数为30％的双氧水,用于制取氧气。若要配制5％的双氧水600g，需要30％的双氧水的质量为___________。需加水的体积是___________。　
【答案】100g　 500mL　
【解析】用浓溶液配置稀溶液的过程中溶质质量不变。根据溶质质量分数的定义可知：溶质的质量＝溶液质量×溶质的质量分数。设需要30%的双氧水的质量为X，根据题意可列等式
30％X＝600g×5％
解得X＝100g
则水的质量为600g－100g＝500g，即需加水的体积为500mL。
【总结升华】此题的解题关键是记住溶液稀释前后溶质的质量不变。
4.小明利用家庭小实验粗略测定食醋中醋酸的质量分数。方法是：用注射器吸取20mL食醋，逐滴加入到5.3g 10％的碳酸钠溶液中，至不再产生气泡为止，此时注射器中剩余的食醋为8mL。请计算食醋中醋酸的质量分数。（已知食醋的密度近似为1g/cm3，Na2CO3＋2CH3COOH＝2CH3COONa＋H2O＋CO2↑）
【答案】
解：滴加食醋的质量为（20ml－8ml）×1g/cm3＝12g　　　　　　　　　　　 
　　　　参加反应的碳酸钠质量为5.3g×10%＝0.53g
　　　　设反应消耗醋酸的质量为x。　　　　　　　　　　　　 
　　　　Na2CO3＋2CH3COOH＝2CH3COONa＋H2O＋CO2↑
　　　　106　　 　120
　　　　0.53g　　　x　

　　　　食醋中醋酸的质量分数为：

　　　　答：食醋中醋酸的质量分数为5％。
【解析】想计算食醋中醋酸的质量分数，需要知道食醋的质量以及所含醋酸的质量。已知所用食醋的体积为12mL，即12g；12g食醋中含醋酸的质量可以根据化学方程式求出。
【总结升华】解关于化学方程式和溶质质量分数结合的计算题，要注意参加反应的或者生成的物质的质量是溶液中的溶质质量。
举一反三：
【变式1】现欲将粗盐提纯，并用制得的精盐配制质量分数一定的氯化钠溶液。下列说法不正确的是（　 ）
　　A.粗盐溶解时，可边加粗盐边用玻璃棒搅拌加速溶解
　　B.过滤滤液时，可以直接把溶有粗盐的液体直接倒入漏斗 
　　C.配制溶液需要经过计算、称量、溶解、装液等步骤 
　　D.配制溶液时必备的仪器有托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒等
【答案】B
【解析】粗盐提纯需要先溶解，用玻璃棒搅拌可以加速溶解；过滤时不能直接把液体倒入漏斗，必须用玻璃棒引流。A、C、D三个选项的说法都是正确的。
【变式2】四川汶川抗震救灾期间，为了防止灾后疫情的发生，每天需要喷洒大量的消毒液。
（1）800Kg 质量分数为0.5% 的过氧乙酸消毒液中，过氧乙酸的质量为__________kg。
（2）要配制 800Kg 质量分数为0.5% 的过氧乙酸消毒液，需要质量分数为16% 的过氧乙酸溶液的质量是多少？
【答案】
解：（1）800kg×0.5%=4kg
　 　（2）解：设需要质量分数为16%过氧乙酸溶液的质量为X。
　　　　　　 X·16% = 4 Kg 
　 　　　　　X = 25 Kg 
　　　　 答：需要质量分数为16%的过氧乙酸溶液的质量是25kg。
【变式3】过氧化氢溶液长期保存会自然分解，使得溶质质量分数
减小。小军从家中拿来一瓶久置的医用过氧化氢溶液，和同学们一
起测定溶质质量分数。他们取出该溶液51g，加入适量二氧化锰，
生成氧气的质量与反应时间的关系如图所示。
(1)求完全反应后生成氧气的质量为________。
(2)计算该溶液中溶质的质量分数。
【答案】
　　(1)0.48g
　　(2)解：设51g过氧化氢溶液中含过氧化氢的质量为x。
　　　　　 2H2O22H2O + O2↑
　　　　　　 68　 　　　　　　32
　　　　　　 x　　　　　　　 0.48g

　　　　 过氧化氢溶液中溶质的质量分数为

　　　 答：该溶液中溶质的质量分数为2％。
【解析】根据图中数据可知反应后生成氧气的质量是0.48g。溶液中溶质的质量分数为溶质质量和溶液质量之比。分析已知数据，需要求出溶质过氧化氢的质量；根据氧气的质量，利用化学方程式就可计算出反应中分解的过氧化氢质量。
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