内容

• 踩
• 第1部分，共3部分：浓度的基本知识
• 第3部分的第2部分：滴定
• 第3部分（共3部分）：确定水族馆中的盐度
• 尖端
• 警示语

在化学或化学中， 解决方案 两件事的均质混合物-一 溶解物质 和一个 溶剂 或者 溶剂 物质溶解在其中。 专注 是溶剂中溶质含量的量度。确定溶液浓度的原因可能有很多，但是所涉及的化学反应是相同的，无论您是测试池中的氯含量还是对血液样本进行救生分析。本指南将教您溶液化学的一些基本部分，然后引导您完成常见的实际应用程序–水族馆维护。

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第1部分，共3部分：浓度的基本知识

1. 浓度的表示法。 物质的浓度是该溶质的量除以溶剂的量。但是，由于表达给定物质的量有不同的方式，因此也有可能以不同的方式表示浓度。在这里，您会发现最常见的拼写：
   • 克每升（g / L。） 在给定体积的溶液中溶解的溶质质量（以克为单位）（不一定与溶剂的体积相同。）通常用于固体在液体溶剂中的溶液。
   • 摩尔数（M.） 溶质的摩尔数除以溶液的体积。
   • 百万分之一（ppm。） 每一百万个溶液中的溶质的颗粒数（通常以克为单位）乘以10的比率。通常用于非常稀的水溶液（1 L的水= 1000克）。
   • 复合物质的百分比。 每100个溶液颗粒中的溶质颗粒（再次以克为单位）的比率，以百分比表示。
2. 知道找到集中所需的数据。 除摩尔浓度外（见下文），如上所述的写入浓度的常用方法要求您知道溶质的质量以及所得溶液的质量或体积。许多需要查找溶液浓度的化学问题都无法为您提供此信息。如果是这样，您将不得不使用您所知道的知识来查找此信息。
   • 例子： 假设我们需要找到将1/2茶匙的盐溶解在2升的水中制成的溶液的浓度（以克/升为单位）。我们也知道1茶匙盐大约6克。在这种情况下，转换很容易-乘以：1/2茶匙x（6克/ 1茶匙）= 3克盐。 3克盐除以2升水或水= 1.5克/升
3. 了解如何计算摩尔浓度。 摩尔含量要求您知道溶质的摩尔数，但是如果您知道溶质的质量和化学式，则可以轻松推论得出。每个化学元素都有一个已知的“摩尔质量”（MM）-一摩尔该元素的特定质量。这些摩尔质量可以在元素周期表中找到（通常在化学符号和元素名称下）。只需添加溶质组分的摩尔质量即可得到摩尔质量。然后将已知的溶质质量乘以（溶质的1 / MM）即可得出溶质的摩尔量。
   • 例子： 假设我们要查找上述盐溶液的摩尔浓度。回顾一下，我们在2升水中有3克盐（NaCl）。首先通过查看元素周期表找出Na和Cl的摩尔质量。 Na ＝约23g / mol，Cl ＝约35.5g / mol。因此，NaCl的MM ＝ 23 + 35.5 ＝ 58.5g / mol。 3克NaCl x（1摩尔NaCl / 58.5克NaCl）＝ 0.051摩尔NaCl。 0.051摩尔氯化钠/ 2升水= .026 M氯化钠
4. 进行有关计算浓度的标准练习。 以上知识是您在简单情况下计算浓度所需的全部知识。如果您知道溶液的质量或体积以及原则上添加的溶质的量，或者您可以根据声明中提供的信息推论得出这一点，那么您应该能够轻松地测量溶液的浓度来进行计算。提出练习题以提高您的技能。请参见下面的示例练习：
   • 通过向水中添加1.5克氯化钠获得的400毫升溶液中氯化钠的摩尔浓度是多少？
   • 向150 L水中添加0.001 g铅（Pb）制成的溶液的浓度（ppm）是多少？ （1升水= 1000克）在这种情况下，通过添加该物质，溶液的体积将增加很小的量，因此您可以使用溶剂的体积作为溶液的体积。
   • 求出通过向水中添加1/2摩尔KCl制成的0.1 L溶液的浓度（克/升）。对于此问题，您必须从前到后进行工作，使用KCL的摩尔质量来计算溶质中KCl的克数。

第3部分的第2部分：滴定

1. 了解何时进行滴定。 滴定法是化学家用来计算溶液中溶质含量的一种技术。要进行滴定，您需要在溶质和另一种试剂（通常也溶解）之间产生化学反应。由于您知道第二种试剂的确切数量并且知道了试剂与溶质之间反应的化学方程式，因此可以通过测量与溶质进行反应所需的试剂数量来计算溶质的量。完全的。
   • 因此，滴定对于计算溶液浓度非常有用 如果您不知道最初添加了多少溶质。
   • 如果您确实知道溶液中有多少溶质，则无需进行滴定-只需测量溶液的体积并计算浓度即可，如第1部分所述。
2. 设置您的滴定设备。 要进行准确的滴定，您需要清洁，准确和专业的设备。在连接至滴定管支架的校准滴定管下使用锥形烧瓶或烧杯。滴定管的喷嘴应在烧瓶或烧杯的颈部，而不接触壁。
   • 确保事先清洁所有设备，用去离子水冲洗并干燥。
3. 装满烧瓶和滴定管。 准确测量少量未知溶液。溶解后，该物质均匀地扩散通过溶剂，因此溶​​液的这一小样本浓度将与原始溶液的浓度相同。用已知浓度的滴定管填充滴定管，该溶液会与您的溶液发生反应。记下滴定管中溶液的确切体积-减去最终体积即可找到反应中使用的总溶液。
   • 请注意： 如果滴定管中的溶液与烧瓶中的溶质之间的反应没有反应迹象，您将 指标 在烧瓶中。当溶液达到等当点或终点时，它们可用于化学反应中以提供视觉信号。指示剂通常用于滴定，检查酸碱和氧化还原反应，但是还有其他几种指示剂。查阅化学教科书或在互联网上查找适合您反应的指示剂。
4. 开始滴定。 将滴定管（“滴定剂”）中的溶液缓慢加入烧瓶中。反应进行期间，请使用磁力搅拌棒或玻璃搅拌棒轻轻混合溶液。如果您的溶液明显可见，您应该看到某些反应迹象，例如颜色，气泡，残留物等的变化。如果使用指示剂，您可能会看到滴眼液从滴定管流入正确的烧瓶中。颜色变化。
   • 如果反应导致pH值或电势发生变化，则可以在烧瓶中添加pH读数器或电位计以测量化学反应的进度。
   • 为了进行更精确的滴定，请如上所述监控pH或电位，并在每次添加少量滴定剂后注意每次反应的进行情况。绘制溶液的酸度或电位对添加的滴定剂体积的图。您将在响应的等效点看到曲线斜率的急剧变化。
5. 减慢滴定速度。 当您的化学反应接近终点时，将滴定速度减慢至逐滴进行。如果使用指示器，您可能会注意到颜色闪烁的时间更长。现在，继续尽可能缓慢地进行滴定，直到您确定将导致反应达到终点的确切滴度为止。在使用指示器的情况下，通常会查看响应中最早可能的持续颜色变化。
   • 在滴定管中记录最终体积。从滴定管的起始体积中减去该体积，您可以找到所用滴定剂的准确体积。
6. 计算溶液中的溶质量。 使用化学方程式确定滴定剂和溶液之间的反应，以找到烧瓶中溶质的摩尔数。一旦找到溶质的摩尔数，就可以将其除以烧瓶中溶液的体积，即可得出溶液的摩尔浓度，也可以将摩尔数转换为克，再除以溶液的体积。 ，以g / L为单位得到浓度。这需要一些化学计量的基本知识。
   • 例如，假设我们使用25 ml的0.5 M NaOH滴定HCl的水溶液至当量点。 HCl溶液的滴定体积为60ml。我们的溶液中有多少摩尔的HCl？
   • 首先，让我们看一下NaOH和HCl反应的化学方程式： NaOH + HCl> H₂O +氯化钠
   • 在这种情况下，1分子的NaOH与1分子的HCl反应生成水和氯化钠。因此，由于您仅添加了足够的NaOH以中和所有HCl，因此反应中消耗的NaOH摩尔数将等于烧瓶中HCl的摩尔数。
   • 因此，让我们找出NaOH的摩尔量是多少。 25 ml NaOH = 0.025 L NaOH x（0.5 mol NaOH / 1 L）= 0.0125摩尔的NaOH。
   • 由于我们从反应方程式中得出反应中消耗的NaOH摩尔数=溶液中HCl的摩尔数，因此我们现在知道溶液中存在0.0125摩尔的HCl。
7. 计算溶液的浓度。 既然您知道溶液中的溶质含量，就很容易找到摩尔浓度的浓度。只需将溶液中溶质的摩尔数除以溶液样品的体积即可（不是 您从其中取样的大量样品的体积。）结果就是溶液的摩尔浓度！
   • 为了找到上述实施例的摩尔浓度，将HCl的摩尔数除以烧瓶中的体积。 0.0125摩尔HCl x（1 / 0.060 L）= 0.208 M HCl。
   • 要将摩尔数转换为g / L，ppm或组成百分比，请将溶质的摩尔数转换为质量（使用溶质的摩尔质量。）对于化合物的ppm和百分比，还需要转换体积求解质量（使用诸如密度之类的转换因子，或者简单地通过称重），然后将结果分别乘以10或10。

第3部分（共3部分）：确定水族馆中的盐度

1. 从水箱中取出水样。 准确记录音量。如果可能，以SI单位（例如mL）测量体积-这些很容易转换为L。
   • 在此示例中，我们测试了水族馆中的水的盐度，即水中盐分（NaCl）的浓度。假设我们为此目的取了一个水样 3毫升 从水族馆，然后设置要给出的最终答案 克/升
2. 滴定水样。 选择在溶质中产生清晰可见反应的滴定剂。在这种情况下，我们使用0.25 M AgNO的溶液₃ （硝酸银），一种在以下反应中与NaCl反应时产生不溶性氯盐的化合物： 硝酸银₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl。 盐（AgCl）呈白色混浊残留物，漂浮并可以从溶液中分离出来。
   • 用滴定管或小型注射针将硝酸银滴定到水族箱样品中，直到溶液变浑浊为止。样本量如此之小， 确切地 确定您添加了多少硝酸银-仔细研究每滴。
3. 继续直至反应结束。 当硝酸银停止使溶液混浊时，您可以记下添加的毫升数。滴定AgNO3 非常慢 并仔细观察解决方案，尤其是在接近终点时。
   • 假设有3mL的0.25 M AgNO₃ 反应结束所必需的，水也不再浑浊。
4. 确定滴定剂的摩尔数。 这一步很容易-将添加的滴定剂的体积乘以摩尔浓度。这将为您提供所用滴定剂的摩尔数。
   • 3 mL x 0.25 M = 0.003 L x（.25摩尔AgNO₃/ 1升）= 0.000075摩尔AgNO₃.
5. 确定溶质的摩尔数。 使用反应方程式转换AgNO的摩尔数₃ 到氯化钠的摩尔数。反应方程式为： 硝酸银₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl。 因为1摩尔AgNO₃ 与1摩尔NaCl反应，我们现在知道溶液中的NaCl摩尔数= AgNO的摩尔数₃ 被添加： 0.000075摩尔
   • 在这种情况下：1摩尔AgNO₃ 与1 mol NaCl反应。但是，如果1摩尔的滴定剂与2摩尔的溶质发生反应，则我们会将滴定剂的摩尔数乘以2得到溶质的摩尔数。
   • 相反，如果2摩尔的滴定剂与1摩尔的溶质发生反应，则将滴定剂的摩尔数除以2。
   • 这些规则对应于3摩尔滴定剂和1摩尔溶质，4摩尔滴定剂和1摩尔溶质等，以及1摩尔滴定剂和3摩尔溶质，1摩尔滴定剂和4摩尔溶质，等等。
6. 将您的溶质的摩尔数转换为克。 为此，您需要计算溶质的摩尔质量，并将其乘以溶质的摩尔数。要查找NaCl的摩尔质量，请使用周期表查找并添加盐（Na）和氯化物（Cl）的原子量。
   • MM Na = 22,990。 MM Cl ＝ 35,453。
   • 22,990 + 35,453 = 58.443克/摩尔
   • 0.000075摩尔NaCl x 58.442克/摩尔= 0.00438摩尔氯化钠。
   • 请注意： 如果一个原子中有一种以上的分子，则必须多次添加该原子的摩尔质量。例如，如果您是AgNO的摩尔质量₃，由于分子中存在三个氧原子，因此您需要将氧质量增加三倍。
7. 计算最终浓度。 我们的溶质质量为克，我们知道测试溶液的体积。我们现在要做的是除法：0.00438 g NaCl / 0.003 L = 1.46克氯化钠/升
   • 海水的盐度约为35 g NaCl / L。我们的水族馆还不够咸，无法养活海水鱼类。

尖端

• 尽管分离时溶质和溶剂可能以不同的状态（固体，液体或气体）存在，但当物质溶解时形成的溶液将处于与溶剂状态相同的状态。
• Ag + 2 HNO3→AgNO3 + NO2 + H2O
• 只能使用透明的塑料或玻璃。
• 这是一个示例视频：[1]

警示语

• 将AgNO3溶液储存在密闭的黑色瓶中。它对光敏感。
• 使用强酸或强碱时要小心。确保房间中有足够的新鲜空气。
• 戴安全眼镜和手套。
• 如果要取回银，请注意以下几点：Cu（s）+ 2 AgNO3（aq）→Cu（NO3）2 + 2 Ag（s）请记住，（s）表示固体。