最后更新: 2025-10-24 19:32 查看: 57 次纠错评论(0) 课件开VIP

物质的检验与溶液的配置

## 物质的检验
物质的检验在生产、生活和科学研究中占有举足轻重的地位。我们通过观察某些物质的物理状态、颜色、气味、溶解度以及它们水溶液的酸碱性等，可对这些物质的性质有初步的了解。

> 有一份样品，可能是下列物质中的一种或几种： $\mathrm{CuSO}_4 、 \mathrm{BaSO}_4 、 \mathrm{FeCl}_3 、 \mathrm{KOH}$ 、 $\mathrm{NaCl} 、 \mathrm{CaCO}_3$ 。 对该样品进行初步测试后，得出如图 1.24 所示的结果。分析该白色粉末是什么物质。说一说你的理由。

![图片](/uploads/2025-10/e7c0c4.jpg)

### 特征反应
如果要进一步确定研究对象的组成，需要根据物质的某些特殊性质和特征反应进行针对性的检验。许多金属或者它们的化合物在火焰上灼烧会使火焰呈现特殊的颜色，这种反应叫做**焰色反应**。例如，**钠的焰色为黄色**，**钾的焰色为紫色**，**钙的焰色为砖红色**，**铜的焰色为蓝绿色**等。根据火焰所呈现的特征焰色，可以快速确认相应金属元素的存在.

> **上述几个颜色是考试常考的，需要记住。**

![图片](/uploads/2025-10/ee0817.jpg)
 
 
当含钾的物质中同时含有钠元素时，钠的焰色会掩盖钾的焰色，此时应透过蓝色钴玻璃进行观察，钴玻璃可以滤去黄光，从而去除钠的干扰。

使特定组分发生化学反应，产生特征颜色，这种方法称为**显色法**。例如用酸碱指示剂、 pH 试纸等检测溶液的酸碱性，用淀粉溶液检测碘单质等。

通过加人某种试剂，观察是否有沉淀产生，来判断物质中所含的组分，这种方法称为**沉淀法**。例如，向溶液中加人酸化的硝酸银溶液，观察是否有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成，以检验溶液中的氯离子；向溶液中依次加人稀盐酸与氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成，以检验溶液中的硫酸根离子。

我们也可以通过加人某种试剂，将待测物质转化为易于鉴别的气体，这种方法称为**气体法**。例如，向某物质中滴加盐酸，若产生无色无味并能使澄清石灰水变浑浊的气体，则可推测该物质中存在碳酸根离子、碳酸氢根离子中的一种或两种。

### 仪器分析
仪器分析是化学学科的一个重要分支，它是利用某些现代仪器设备，测量物质的物理或化学性质的参数及其变化来获取物质组成、含量及结构等信息的学科。仪器分析相较于传统的化学分析，具有灵敏度高、快速、简便等特点。例如，元素分析仪能够对物质中C、H、N、S等元素进行定量分析测定；通过核磁共振分析可以了解特定原子的化学环境、原子个数等；质谱分析技术能够测量化学物质，特别是某些生物大分子的相对分子质量；色谱及其联用技术能够进行广泛的高效分离分析测试等。随着科学技术不断进步，仪器分析正朝着智能化、实时跟踪、微型化、非破坏性检测、遥测等方向迅速发展

## 溶液的配置

化学学科的发展经历了从定性到定量的过程。在实验室中，有许多计量仪器，如电子天平、量筒、温度计等。学会正确使用这些计量仪器，是定量分析实验的重要基础。

在生产和科学实验中，我们经常用到一定浓度的溶液。一般情况下，我们取用溶液时不会去称量它的质量，而是会量取它的体积。同时，物质在进行化学反应时，反应物的物质的量之间存在一定的比例关系。所以，知道一定体积的溶液中所含溶质的物质的量，对于生产和科学实验十分重要。在化学研究中，物质的量浓度是使用最广泛的一种表示溶液浓度的方法。

用每升溶液中所含溶质 $\mathrm{B}^{(1)}$ 的物质的量表示的浓度称为溶质 B 的物质的量浓度，符号为 $c_{\mathrm{B}}$ ，常用的单位是 $\mathrm{mol} \cdot \mathrm{L}^{-1}$ 。

溶液中溶质 B 的物质的量浓度 $\left(c_{\mathrm{B}}\right)$ 、溶质 B 的物质的量（ $n_{\mathrm{B}}$ ）与溶液的体积（ $V$ ）之间存在以下关系：

$$
\boxed{
c_{\mathrm{B}}=\frac{n_{\mathrm{B}}}{V}
}
$$

若1L溶液中含有1 mol溶质B，这种溶液中溶质B的物质的量浓度就是 $1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 。如 NaCl 的摩尔质量是 $58.5 \mathrm{~g} \cdot \mathrm{~mol}^{-1}$ ，将 58.5 g NaCl 溶解在适量水里配制成 1 L

溶液，溶液中 NaCl 的物质的量浓度就是 $1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 。又如， 1 mol 蔗糖的质量是 342 g ，将 342 g 蔗糖溶解在适量水里配制成 1 L 溶液，溶液中蔗糖的物质的量浓度就是 $1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 。使用溶液时，如果知道了溶液中溶质的物质的量浓度，也就能知道一定体积溶液所含溶质的物质的量，这给在溶液中参与化学反应的各物质之间的量的计算带来便利。

当我们知道了物质的量与质量的关系，以及用物质的量、溶液体积来表示浓度，就可以在实验室配制一定物质的量浓度的溶液了。

> 想一想：用下列两种方式配制氯化钠溶液，其物质的量浓度是否都为 $1.000 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ ？说说你的理由。
方式一：将 1.000 mol 氯化钠溶于水配制成 1 L 溶液。
方式二：将 1.000 mol 氯化钠溶于 1 L 水中配制成溶液。
据此分析，要精确配制 $100 \mathrm{~mL} 1.000 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 氯化钠溶液，需确定哪些量？

实验室常使用容量瓶来配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液。容量瓶有不同的规格，常用的有50 mL、100 mL、250 mL、500 mL 和 1 000 mL 等（图1.26）。

![图片](/uploads/2025-10/af91c9.jpg){width=400px}
 
> 容量瓶都呈细颈形，这样设计的好处是什么？容量瓶的瓶身上标明20℃，说明对使用温度有精确要求，这又是为什么？

容量瓶设计成细颈形可以最大限度地提高定容的**精确度**。液体在容器中会由于表面张力形成凹形的**弯月面**，我们读数时必须以弯月面的最低点为准。细颈使得液面的横截面积很小，这个凹形的弯月面会变得非常陡峭和清晰。在定容的最后时刻，当您用滴管逐滴加水至弯月面最低点与刻度线相切时，细微的体积变化都会引起液面高度的明显变化，这使得判断“相切”这一刻变得非常精确。 **反例思考**： 如果瓶颈很粗，液面面积大，弯月面平缓，确定其最低点的位置就非常困难，视觉误差会大大增加。其次，**减小温度变化引起的体积误差**，另外**便于摇匀和储存**

瓶身上标明20℃，是因为玻璃的热胀冷缩。
**玻璃的热胀冷缩**,容量瓶的容积标线（如500mL）是在一个特定的标准温度（通常是20℃） 下进行校准和刻制的。当温度升高时，玻璃瓶身会因热膨胀而容积略微增大；温度降低时，则会因冷收缩而容积略微减小。如果您在25℃时使用一个标定为20℃的容量瓶，它的实际容积会大于标称容积，导致您配制的溶液浓度偏低。

**液体的热胀冷缩** 液体（尤其是水和水溶液）本身的热胀冷缩效应比玻璃要显著得多。温度变化对液体体积的影响远大于对玻璃的影响。例如，水从20℃升温到25℃，体积膨胀率约为0.025%。对于1升的溶液，这意味着体积会增加约0.25毫升，这对于精密实验来说已经是不可忽视的误差了。

#### 实验：配制 $100 \mathrm{~mL} 1.000 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 氯化钠溶液

配制 $100 \mathrm{~mL} 1.000 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 氯化钠溶液，根据计算，需要 5.850 g 氯化钠固体。用电子天平称取 5.850 g 氯化钠固体，放入 100 mL 烧杯中，加入适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌使其溶解。
将烧杯中的溶液沿玻璃棒小心地转移到 100 mL 容量瓶中。用少量蒸馏水

洗涤烧杯内壁及玻璃棒 $2 \sim 3$ 次，将洗涤液全部转移到容量瓶中。轻轻摇动容量瓶，使溶液混合均匀。

然后，将蒸馏水缓慢注入容量瓶，直至液面位于容量瓶颈刻度线下 $1 \sim 2 \mathrm{~cm}$ 时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的凹液面底部与刻度线相切。将容量瓶用瓶塞盖好，上下颠倒几次，摇匀。

这样配制得到的溶液就是 $100 \mathrm{~mL} 1.000 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 氯化钠溶液，配制过程如图 1.27 所示。

![图片](/uploads/2025-10/004b42.jpg)
 
**想一想**： 根据实验操作步骤，思考下列问题。
（1） 为什么要用蒸馏水洗涤烧杯内壁？为何要将洗涤液全部转移到容量瓶中？
（2） 用胶头滴管滴加蒸馏水时如果液面超过了刻度线，所配制溶液的实际浓度比要求浓度高还是低？此时该怎么办？

除了用固体配制一定浓度的溶液外，在实验室中我们还常常需要将浓溶液稀释成不同浓度的稀溶液。

在溶液稀释的过程中，虽然溶液的体积发生了变化，但溶质的物质的量保持不变，因此稀释前后的溶液的物质的量浓度和体积之间满足以下关系：

$$
c_1 V_1=c_2 V_2
$$

式中 $c_1 、 V_1$ 表示稀释前溶液的物质的量浓度和体积；$c_2$ 、 $V_2$ 表示稀释后的物质的量浓度和体积。

`例` 不同温度下，某固体X在三种溶剂中的溶解度变化如图1.28所示。哪一种溶剂更适宜用冷却结晶来提纯X？说明理由。

![图片](/uploads/2025-10/7890a4.jpg)

解：若采用冷却结晶的方式使被提纯物质析出，而使杂质留在溶液中，则被提纯物质在溶剂中的溶解度应随温度有明显变化。即高温时，溶解度较大，而低温时溶解度较小。从溶解度曲线来看，溶剂A较为适宜

## 本章总结

![图片](/uploads/2025-10/07cec0.jpg)

科数题库(单机版) 会议室预约系统(book)

今日还可看 0 篇未注册用户每天查看4篇，注册用户每天8篇，开通VIP会员无限制查看。

免费注册

《高等数学》难点解析

高数教程 泰勒公式切线与法线切平面与法平面驻点·拐点·极值点·零点间断点渐进线瑕积分欧拉方程伯努利方程 Abel 收敛定理偏导数的几何意义偏导数的几何意义梯度数量场与向量场多元函数极值拉格朗日算子通量与散度环流量与旋度格林公式高斯公式斯托克斯公式三大公式比较傅里叶级数极坐标微元点法式方程变上限定积分 X型计算面积 Y型计算面积微分的意义渐近线间断点 y''+py'+qy=f(x)方程高斯黎曼傅里叶变换(复数) 拉普拉斯变换(复数)

《线性代数》难点解析

线代教程 近世代数对数学的整体思考线性的意义矩阵乘法(列视角) 矩阵乘法(行视角) 矩阵左乘矩阵右乘逆矩阵求解方程组阶梯形矩阵的求法方程组解的判定四阶行列式的计算线性变换的意义线性空间向量组的等价线性空间的几何意义基础解系的求法施密特正交化特征值与特征向量的意义矩阵相似的几何意义矩阵可对角化的理解秩的意义(向量版) 秩的意义(方程版) 二次型的意义

《概率论与数理统计》难点解析

概率教程 置信区间与上a分位数概率中的“取”与“放” 贝叶斯公式全概率公式泊松分布指数分布伽玛分布二维密度图的意义卷积的意义相关系数的意义 k阶矩是与矩母函数卡方分布的作用单正态区间估计理解假设检验理解切比雪夫不等式中心极限定理

上一篇：物质的分离、提纯、蒸馏、萃取。分液方法概述

下一篇：没有了

本文对您是否有用？有用 (0) 无用 (0)