第一节　溶　　液

一、分散系

1.分散系的概念

一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系叫做分散体系，简称分散系。例如糖分散在水中形成糖溶液，黏土分散在水中形成泥浆，水滴分散在空气中形成云雾，奶油、蛋白质和乳糖分散在水中形成牛奶等。分散系中被分散的物质称为分散质，又叫分散相；起分散作用的物质称为分散剂，又叫分散介质。在上述例子中，糖、黏土、水滴、奶油、蛋白质、乳糖等是分散质，水、空气则是分散剂。分散质和分散剂的聚集状态不同，或分散质粒子的大小不同，其分散系的性质也不同。

2.分散系的分类

分散系的分类方法有两种，一种是按照分散质和分散剂的聚集状态不同，将分散系分为9种，见表1-1；另一种是按照分散质颗粒的大小不同，将分散系分为3类，见表1-2。

上述两种分类方法各有其特点，本教材采用表1-2的分类方法学习溶液和胶体的有关知识。

在一个体系（研究的对象）中，物理性质和化学性质完全相同并且组成均匀的部分称为相。例如一瓶气体（不论有几种气体），各部分的性质完全相同且组成均匀一致，称为气相；一种液体，各部分的性质相同并且组成均匀一致，称之为液相。如果体系中只有一相，该体系叫做单相体系。含有两相或两相以上的体系则称为多相体系。

二、溶液组成的量度

由两种或两种以上不同物质组成的均匀、稳定的分散体系，称为溶液。通常所说的溶液为液态。若不特别指明，溶液则为水溶液。

溶液组成的量度可用一定量溶液或溶剂中所含溶质的量来表示。由于溶液、溶剂和溶质的量可用物质的量、质量、体积等方式表示，所以溶液组成的量度可用多种方式表示，如物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数和质量分数等。

1.物质的量及摩尔质量

（1）物质的量及其单位　物质的量是国际单位制SI规定的一个基本物理量，它是用来表示体系中基本单元数目多少的一个物理量，用符号“n”表示，其单位为摩尔（简称摩），符号mol。

根据1971年第十四届国际计量大会的决议，摩尔的定义有两点：

①摩尔是一物系的物质的量，该物系中所包含的基本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等。

②在使用摩尔时必须指明基本单元，基本单元可以是分子、原子、离子或其他粒子，或是它们的特定组合。

摩尔定义的第一条表明，摩尔既不是质量的单位，也不是数目的单位，而是物质的量的单位。只要物系中所包含基本单元的数目与0.012kg碳-12的原子数目相等，则该物系的物质的量就是1mol。由于0.012kg碳-12所含的碳原子数目约为6.02×10²³个（称为阿伏加德罗常数），所以1mol任何物质所包含的基本单元数目约是6.02×10²³个。

摩尔定义的第二条明确规定，使用摩尔时，必须指明物质的基本单元，最常用的基本单元是分子、原子、离子或用化学式表示的这些粒子的特定组合。如H₂、H、NaOH、H₂SO₄、H₂SO₄、KMnO₄、和（H₂+O₂）等。基本单元的选择是任意的，它既可以是实际存在的，也可以根据需要而人为设定。

（2）摩尔质量　摩尔质量被定义为某物质的质量除以该物质的物质的量：

　　（1-1）

式中　M_B——B物系的摩尔质量，kg·mol^-1（或g·mol^-1）；

m_B——B物系的质量，kg或g；

n_B——B物系的物质的量，mol。

任何基本单元的摩尔质量，当单位为g·mol^-1时，其数值等于原子量或分子量。例如H₂的分子量等于2，则M（H₂）=2g·mol^-1。

由于摩尔质量是与物质的量有关的量，所以在使用摩尔质量时必须指明基本单元。例如：M（H₂SO₄）=98.08g·mol^-1；；，相同质量的某物质，如KMnO₄，当选择KMnO₄、、5KMnO₄等不同的基本单元时，由于摩尔质量不同，则物质的量也不相同且有如下关系：

写成通式：n（B）=an（aB）

2.溶液组成的量度

（1）物质的量浓度　溶质B的物质的量浓度用符号“c（B）”表示，其定义为：溶液中溶质B的物质的量除以溶液的体积。即

　　（1-2）

式中　 　B——溶质的基本单元；

n_B——溶液中溶质B的物质的量；

V——溶液的体积；

c（B）——SI单位为mol·m^-3，常用单位为mol·L^-1或mol·dm^-3。

由于c（B）是n_B的导出量，故选择的基本单元不同，物质的量浓度的数值也不相同。因此，在使用c（B）时也应指明基本单元。例如：1L溶液中含有9.808g硫酸，则n（H₂SO₄）=0.1000mol，c（H₂SO₄）=0.1000mol·L^-1；，。

这里需要指出的是，若不特别指明，浓度指的就是物质的量浓度。

【例1】将36g的HCl溶于64g水中，配成溶液，所得溶液的密度为1.19g·mL^-1，求c（HCl）为多少？

解：已知　　m（HCl）=36g，m（H₂O）=64g，ρ=1.19g·mL^-1，

　　　　M（HCl）=36.46 g·mol^-1。

1L溶液中HCl的质量为：

因为　　　

则　

【例2】用分析天平称取1.2346g K₂Cr₂O₇，溶解后转移至100.0mL容量瓶中定容，试计算c（K₂Cr₂O₇）和。

解：已知　m（K₂Cr₂O₇）=1.2346g　　M（K₂Cr₂O₇）=294.19g·mol^-1

（2）质量摩尔浓度　质量摩尔浓度的定义为：

　　（1-3）

式中，n_B表示溶质B的物质的量，单位为mol；m_A表示溶剂的质量，常用单位为kg；b（B）表示溶质B的质量摩尔浓度其单位由n_B 、m_A决定，常用单位为mol·kg^-1。

由于质量摩尔浓度与体积无关，所以其数值不受温度变化的影响。对于较稀的水溶液来说，质量摩尔浓度近似地等于其物质的量浓度。由于液体溶剂的质量不易称量，实验室常用物质的量浓度，但在稀溶液依数性的研究中采用质量摩尔浓度。

（3）物质的量分数　若溶液是由溶剂A和溶质B两组分组成，则溶剂A的物质的量分数x_A，溶质B的物质的量分数x_B的定义分别为：

　　（1-4）

　　（1-5）

显然，x_A+x_B=1。

对于多组分体系来说，则有∑x_i=1，即溶液中各组分的物质的量分数之和等于1。在使用物质的量分数时必须指明基本单元。

（4）质量分数　溶液中，某组分B的质量m_B与溶液总质量m之比，称为组分B的质量分数，用符号“w_B”表示，定义式为：

　　（1-6）

质量分数习惯上用百分含量来表示。如氯化钠水溶液的质量分数为0.1时，可写成w（NaCl）=10%。

【例3】将2.500g NaCl溶于497.50g水中，配制成NaCl溶液，所得溶液的密度为1.002g·mL^-1。求氯化钠的物质的量浓度、质量摩尔浓度、物质的量分数和质量分数各是多少？

解：根据题意可得：

溶液的体积

3.溶液的配制

（1）由固体试剂配制溶液　由固体试剂配制溶液时，往往需要先计算固体试剂的质量，然后再进行称量。

【例4】配制0.20mol·L^-1CuSO₄溶液250mL，问需CuSO₄·5H₂O多少克？

解：由　得

即配制0.20mol·L^-1 CuSO₄溶液250mL，需12.4g CuSO₄·5H₂O。

许多固体溶质常含有结晶水，计算所配溶液浓度时，有时要考虑结晶水的影响。

（2）由液体试剂配制溶液　由液体试剂配制溶液其计算原理和溶液的稀释一样，稀释前后溶质的总量不变。即：

c_浓V_浓=c_稀V_稀　　（1-7）

式中，c_浓为稀释前溶液的浓度；V_浓为稀释前溶液的体积；c_稀为稀释后溶液的浓度；V_稀为稀释后溶液的体积。

【例5】已知浓H₂SO₄的密度为1.84g·mL^-1，含H₂SO₄ 96.0%，试计算、c（H₂SO₄）分别是多少。 实验室需用2.0mol·L^-1H₂SO₄ 450mL，需要浓H₂SO₄多少毫升加入水中稀释？

解：根据题意可知：

ρ=1.84g·mL^-1=1840（g·L^-1）

则

根据稀释公式

c_浓V_浓=c_稀V_稀

18.0V_浓=2.0×450

V_浓=50（mL）

即应取该浓H₂SO₄ 50mL加入水中稀释。