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- 2021-05-13 发布
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溶质质量分数的计算解题策略
一、溶质质量分数
1. 定义
溶液中溶质的质量分数是指溶液中的溶质与溶液质量之比。
注意:(1)溶质质量分数是一个比值,常用百分数来表示。
(2)有极值:即在一定温度下,某溶液的溶质质量分数不能无限大,有一个最大值。在一定温度下,对于同一种溶质的溶液,饱和溶液的溶质质量分数是最大的。
2. 公式
3. 与溶解度的关系
注意:S表示溶解度,应用此公式时溶液必须是饱和溶液。
二、溶质质量分数的计算
1. 注意的问题
2. 计算的类型
(1)已知一定量溶液中溶质的质量,求溶质的质量分数
注意:如果溶质不含有结晶水,溶解时也不与水发生化学反应,这类型的计算可直接套用计算公式。
如果溶质可以与水发生化学反应,溶于水后得到溶液的溶质是反应后的产物。计算所得溶液的溶质质量分数时,应首先求出溶质——反应的生成物的质量。
如果溶质含有结晶水,所得溶液的溶质为不含有结晶水的物质,求得溶质质量、溶液质量后可直接套用公式计算。
(2)溶液的稀释计算
注意:溶液稀释前后,溶质的质量保持不变。
(3)溶质质量分数与化学方程式综合计算
注意:进行化学方程式与溶液质量分数综合计算时,在比例式中列出的必须是纯净物的质量。溶液中进行的反应一般只与溶质有关,所以,在比例式中列出的必须是溶质的实际质量,而不能是溶液的质量。求所得溶液的溶质质量分数时,要将生成的沉淀、气体或没有溶解的物质的质量减去。
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题型1 溶液质量分数计算
例题1 (盐城中考模拟)在20℃时,将mg某物质完全溶于ng水中,所得溶液的质量分数( )
A. 小于 B. 等于
C. 大于 D. 无法确定
解析:本题是一道关于溶质质量分数计算的分析判断题。根据公式可知,溶质的质量分数等于溶质质量与溶液质量之比。本题的题干信息明确指出,该物质已经完全溶解,但要确定最终所得溶液的溶质质量分数,还要确定溶质的质量究竟是多少。如果该物质是像氯化钠之类的物质,溶解时不发生化学反应,则溶质质量分数等于,而如果该物质是CaO之类的氧化物,溶于水后会和水发生化合反应,则所得溶液的溶质质量分数就会大于;而如果溶质中含有结晶水,溶于水后的溶质是其不含结晶水的部分,所以质量分数就会变小,因本题中没有明确溶质究竟是什么,所以无法确定其所形成溶液的溶质质量分数。
答案:D
点拨:计算溶液中溶质的质量分数时,一定要注意确定溶质的身份,判断其溶于水后是否会和水发生化学反应,从而确定真正的溶质及其质量,才能正确地进行相关计算。
题型2 溶液的稀释与配制
例题2 (天津中考)化学实验中经常用到一定溶质质量分数的溶液Na2CO3溶液也呈碱性。请回答:
(1)实验室配制质量分数4%的氯化钠溶液50g。需要固体氯化钠的质量为_______g,水为__________mL(水的密度1g/cm3)。
(2)若用质量分数为8%的氯化钠溶液配制50g质量分数为4%的氯化钠溶液。
①要8%的氯化钠溶液的质量为_________g。
②该溶液配制过程中除用到量筒、玻璃棒和胶头滴管外,还需要的仪器是______________。
解析:根据溶质质量分数的计算公式,我们进行变形之后可得溶质量=溶液质量×溶质质量分数。因此本题的溶液的配制中,需要氯化钠的质量为:50g×4%=2g,需要水的质量为:50g-2g=48g,即48mL。另外,根据稀释前后溶质的质量不变,需要8%的氯化钠溶液的质量为:50g×4%÷8%=25g,需要水的质量为50g-25g=25g,配制的过程中要用到的仪器有量筒、玻璃棒、胶头滴管和烧杯。
答案:(1)2;48 (2)25 ;烧杯
点拨:溶质分数等于溶质质量与溶液质量之比,实际计算过程中要注意公式的变形应用,溶液的稀释与配制要抓住溶质质量守恒这一关键点,建立等量方程求解相关问题。
【方法提炼】
“十字交叉法”巧解溶质质量分数计算题
溶质质量分数计算是化学计算中的重要组成部分,解答此类计算,我们除用常规的公式法之外,还可应用“十字交叉法”来简化解题环节,提高解题的速度与准确率。
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这种方法可以表示为:,其中a为浓溶液的溶质质量分数,b为稀溶液溶质质量分数(如果b是水的话,则b的值为0),c为稀释或配制后溶液的溶质质量分数,稀释或配制所需浓、稀溶液的质量比()就等于它们的溶质质量分数差的比值。在形式上,上式中的字母表示值可弃去百分号(%)取值。
例题 欲配制100g溶质质量分数为10%的氯化钠溶液,需要15%的氯化钠溶液和5%的氯化钠溶液各多少克?
解析:本题的常规解法为:设所需15%的氯化钠溶液质量为x,则所需5%的氯化钠溶液的质量为100g-x
根据溶质质量守恒可得方程:x×15%+(100g-x)×5%=100g×10%
解得x=50g,即所需15%和5%的氯化钠溶液各50克。
十字交叉法解法如下:
根据可得:,即配制后所需浓、稀溶液的质量比等于5:5,也就是1:1,所以它们的质量都是50g。
点拨:“十字交叉法”解题的关键在于抓住浓、稀溶液的溶质质量分数,并与配制后的溶液溶质质量分数相比较,交叉相差,即可得到两溶液的溶液质量比。
(答题时间:30分钟)
1. 实验室用蔗糖配制50.0g溶质的质量分数为10%的蔗糖溶液,下列说法错误的是( )
A. 用托盘天平称取5.0g蔗糖
B. 用量程为10mL的量筒量取所需的水
C. 溶解蔗糖时,使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒
D. 将配制好的溶液装入细口瓶中,塞好瓶塞并贴上标签
*2. 某溶液溶质的质量分数为20%,加入50g水后变为10%,稀释后溶液中溶质的质量是( )
A. 50g B. 10g C. 100g D. 40g
3. 实验室配制100g 10%的氯化钠溶液,有关实验操作不正确的是( )
A. 用托盘天平称取10.0g氯化钠 B. 用量筒量取90.0mL 的水
C. 将称取的氯化钠倒入量筒中溶解 D. 将配制的溶液装入试剂瓶中,贴上标签
4. 某温度时,将20g KNO3溶解在100g水中恰好饱和,关于该饱和溶液的叙述正确的是( )
A. m(溶质)∶m(溶剂)=20:120 B. 溶质的质量分数为20%
C. 升温后,溶质的质量分数增大 D. 降温后,有固体析出
5. 将50g 98%的浓硫酸溶于450g水中,所得溶液中溶质的质量分数为( )
A. 9.8% B. 10.2% C. 10.8% D. 19.6%
6. 甲、乙两种物质的溶解度曲线如下图所示,下列说法正确的是( )
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A. T2℃时甲和乙的饱和溶液,降温到T1℃时,甲乙仍是饱和溶液且溶质质量分数保持不变
B. 甲和乙的溶解度相等
C. T1℃时甲和乙各30g分别加入100g水中,均形成饱和溶液
D. T2℃,100g甲的饱和溶液里含有溶质甲的质量为50g
7. 下图是A、B、C三种固体物质的溶解度曲线。下列说法正确的是
A. t1℃时,A的饱和溶液中溶质质量分数为25%
B. t2℃时,A、B、C三种物质的溶解度大小关系为A=B>C
C. 将t1℃时A、C的饱和溶液升温到t2℃时,A、C两溶液都会变成不饱和溶液
D. B中含有少量A,要提纯B通常可采用冷却热饱和溶液的方法
8. 将8g SO3 完全溶于92g水中,所得溶液中溶质的质量分数为( )
A. 8% B. 小于8% C. 9.8% D. 无法计算
9. 某同学欲配制100g溶质质量分数10%的NaOH溶液(已知水的密度是1g∕cm3)
(1)方法一:用NaOH固体和H2O配制
应称量 g NaOH固体,溶于 g H2O中。
若该同学用量筒取水时俯视液面进行读数,这样配制的溶液的质量分数 (填序号)
A. 等于10% B. 大于10% C. 小于10%
(2)方法二:用已配好的质量分数为20%的NaOH溶液 g,加 g H2O稀释而成。
10. 除去NaCl中混有的细砂,并利用得到的部分NaCl配制溶液,实验过程如下图所示:
(1)步骤Ⅱ的操作名称是 ;
(2)蒸发时,所用的仪器有铁架台(带铁圈)、 、蒸发皿和玻璃棒;
(3)配制50g质量分数为6%的NaCl溶液,需NaCl g;
(4)下列情况对所配制溶液质量分数无影响的是
A. 得到的NaCl未完全干燥;
B. 用量筒量取水时,仰视读数
C. 配好的溶液装瓶后,烧杯内有溶液残留
11. 将铁粉和铜粉混合物7.0g,加入到盛有60.0 g
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稀盐酸的烧杯中,恰好完全反应。此时烧杯内各物质的总质量为66.8 g。试计算:
(1)原混合物中铁粉的质量分数。(精确到0.1%)
(2)反应后所得溶液中溶质的质量分数。(精确到0.1%)
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1. B 解析:通过计算可以得出实验中需要45毫升水,应该用50mL的量筒一次性量取。
2. B 解析:设原溶液质量为x,加入50g水后变为10%,20%x=(x+50g) 10%,解得x=50g。则稀释后溶液中溶质的质量为(50g +50g)×10%=10g。
3. C 解析:量筒是量取液体体积的仪器,不能作为反应的容器,不能加热,也不适宜作为稀释、溶解的仪器。
4. D 解析:A. 溶液中m(溶质)∶m(溶剂)=20:100=1∶5,故A错误;
B. 溶液中溶质质量分数为20g/(20g+100g)×100%=16.7%,故B错误;
C. 硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大,饱和溶液升温后会变成不饱和溶液,但溶质质量分数不变,故C错误;
D. 硝酸钾的溶解度随温度的降低而减小,故降温后会有晶体析出,故D正确。
5. A 解析:根据稀释前后溶质质量不变:则稀释后溶液中溶质的质量分数为×100%=9.8%,故选A。
6. C 解析:A. 甲和乙的溶解度都随着温度的降低而变小,故降低温度,甲和乙的饱和溶液中都会有固体溶质析出,甲乙仍是饱和溶液,但溶质质量分数明显减小,故错误;
B. 不同温度下物质的溶解度不同,因此比较物质的溶解度一定要说明温度,不然无法比较,故错误;
C. T1℃时甲和乙的溶解度都是30g,所以甲和乙各30g分别加入100g水中,均能形成饱和溶液,故正确;
D. T2℃时甲物质的溶解度为50g,所以150g甲的饱和溶液中溶质的质量为50g,故错误。
7. B 解析:t1℃时,A的饱和溶液中溶质质量分数为25g/(100g+25g)=20%;将t1℃时A、C的饱和溶液升温到t2℃时,A溶液会变成不饱和溶液、C溶液仍是饱和溶液并析出部分C物质;B中含有少量A,由于B受温度影响不大,故要提纯B可采用蒸发溶剂结晶的方法。
8. C 解析:SO3溶于水时发生下列反应:SO3+H2O=H2SO4,由该反应的化学方程式可知:8 g SO3溶于水后会生成9.8g H2SO4,因此反应后溶液中溶质的质量分数应为:
9.8 g/(8 g+92 g)×100%=9.8%,应选C。
9.(1)10 90 B (2)50 50
解析:(1)NaOH固体的质量=100g×10%=10g;水的质量==100g-10g=90g;俯视液面进行读数,量得的体积比实际的偏小,也就是说量取的水偏少,所以配制的溶液的质量分数偏大。(2)根据溶液稀释前后溶质的质量不变。设需质量分数为20%的NaOH溶液质量为x,100g×10%=x•20% 解得:x=50g
需水的质量为:100g-50g=50g
所以需质量分数为20%的NaOH溶液质量是50克,同时加入50克水进行稀释。
10. (1)过滤;(2)酒精灯;(3)3;(4)C
解析:(1)除去不溶于液体的固体的方法是过滤;(2)蒸发时,用到铁架台、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒;(3)50g×6%=3g;(4)A. 得到的NaCl未完全干燥,说明其中含有水分,配制溶液的溶质质量分数偏小;B. 用量筒量取水时,仰视读数,看到的读数偏小,量取到的实际水的体积偏大,导致配制的溶液溶质质量分数偏小;C. 配好的溶液是均一的,有溶液残留对结果无影响。
11. 解:生成H2的质量=7.0 g + 60.0g-66.8 g = 0.2 g
设原混合物中Fe的质量为x,生成FeCl2的质量为y。
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Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
56 127 2
X y 0.2 g
x=5.6 g
y=12.7 g
(1)原混合物中Fe的质量分数=5.6 g÷7.0 g×100% =80.0%
(2)反应后所得溶液中FeCl2的质量分数=12.7 g÷(5.6 g+60.0g-0.2 g)×100% =19.4%
解析:将铁粉和铜粉混合物7.0g,加入到盛有60.0 g稀盐酸的烧杯中,恰好完全反应。此时烧杯内各物质的总质量为66.8 g,据质量守恒定律可知,生成H2的质量=7.0 g + 60 .0g—66.8 g = 0.2 g;据此代入化学反应方程式,可得答案。
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