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【單元三：溶液】
一. 濃度表示法： 1. 重量濃度 表示法 定義 公式 單位 註 重量百分率濃度 (W%) 100 克溶液中 所含溶質克數 % 1 2 100% 1 × + = W W W W % W1為溶質重 W2為溶劑重 重量莫耳濃度 (Cm) 1000 克溶劑中 所含溶質莫耳數 W2 n Cm = m (mol/Kg) n1為溶質莫耳數 W2的單位為kg 莫耳分率 (X) 1 莫耳溶液 所含溶質莫耳數 1 2 1 n n n x + = 無 n1為溶質莫耳數 n2為溶劑莫耳數 百萬分濃度 (ppm) 106克溶液中 所含溶質的克數 6 2 1 1 ×10 + = W W W ppm ppm (mg / L) W1為溶質重 W2為溶劑重 2. 體積濃度 表示法 定義 公式 單位 註 體積莫耳濃度 (CM) 1 升溶液中 所含溶質莫耳數 V n CM = M (mol/ L) n 為溶質莫耳數 V 為溶液體積 當量濃度 (CN) 1 升溶液中 所含溶質當量數 V E C s N = N Es=n×a CN=CM×a *重量濃度與體積無關，故不受溫度影響；體積濃度與體積有關，故受溫度的影響。 (溫度只影響體積大小，不改變重量) 3. 濃度互換 體積濃度與重量濃度之間的換算，要知道溶液之密度或比重。 P%與 CM互換：需要知道分子量 ＝CM × V（L） 兩溶液重量莫耳濃度(Cm)相同時，莫耳分率(X)亦相同。1M＞1m，極稀薄時 CM ≒ Cm。 互換技巧：15％ 設溶質 15g 、溶劑 85g 1.0M 設溶質 1mol 、溶液 1.0L 1.0m 設溶質 1mol 、溶劑 1000g X=0.2 設溶質 0.2mol、溶劑 0.8mol 二. 影響溶解度因素： 1. 本性：同類互溶原則：溶質和溶劑有相似性質時，會有較大的溶解度。 極性分子溶於極性分子，非極性分子溶於非極性分子。 2. 溫度：溶解為吸熱反應溶解度隨著溫度升高而增加。Ex:大部分鹽類 溶解為放熱反應溶解度隨著溫度升高而降低。Ex:硫酸鹽、所有氣體 3. 壓力：亨利定律：定溫下，定量溶劑所溶解之氣體質量與其液面上氣體分壓成正比。 公式：m = kp (m 為溶解之氣體質量，p 為氣體之分壓，k 為比例常數)。 適用：高溫低壓下之「難」溶性氣體。 互換時需 溶液密度 CM W% CN Cm V（mL）×d（g/mL）×W% 分子量 再依定義換算 其他濃度表示法 思考： Why 定溫下，定量 溶劑所能溶解氣體 體積為定值？ Key： 溶液配製使用 容量瓶！20 顏色 陰離子 實例 特例 白 Cl− SO42− C2O42− CO32− OH− AgCl BaSO4 CaC2O4 CaCO3 Mg(OH)2 Cr(OH)3(綠) Fe(OH)3(褐) Fe(OH)2(白綠) Cu(OH)2(藍綠) Ni(OH)2(綠) 淡黃 Br− AgBr 黃 I− CrO42− AgI PbCrO4 Ag2CrO4(磚紅) 黑 S2− Ag2S ZnS(白) CdS(黃) MnS(粉紅) 三. 溶解度規則： 1. 沉澱表：(重要！！) 可 溶 IA+、NH
4+、H+、NO3−、ClO4−、CH3COO− (Ag+除外)
陰離子 例外 口訣 大 部 分 可 溶 Cl−、Br−、I− Hg 22+、Cu+、Pb2+、Ag+、Tl+ 呂秀蓮共同牽迎他 SO42− (Ca2+)、Sr2+、Ba2+、Pb2+ 硫磺溫泉蓋S PA 錢 CrO42− Ba2+、Pb2+、Ag+ 被牽迎 C2O42− Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Ag+ 上面兩個加起來 大 部 分 難 溶 S2− IA+ NH4+ H+ IIA2+ 劉鶚 OH− (Ca2+)、Sr2+、Ba2+ 槍(羥)死唄 SO32− CO32− PO43− 2. 溶於強酸之難溶鹽： 種類 實例 備註 硫化物 ※ZnS＋2H+→Zn2+＋H2S *CuS 不溶於強酸 同流合污(CuS 仍是黑色沉澱) 鉻酸鹽 ※2CrO4 2−＋2H+ Cr 2O72−＋H2O 2BaCrO4＋2H+→2Ba2+＋Cr2O72−＋H2O 2 2 4( ) 2 7( ) ( aq) ( aq) H CrO Cr O OH + − − − 黃色 橙色 弱酸鹽 CaCO3＋2H+→Ca2+＋CO2↑＋H2O CaSO3＋2H+→Ca2+＋SO2↑＋H2O Ca3(PO4)2＋4H+→3Ca2+＋2H2PO4− BaC2O4＋2H+→Ba2+＋H2C2O4 CaCO3＋2CO2(過量)＋H2O →Ca2+＋2HCO 3− (暫時硬水) 氫氧 化物 ※H+＋OH−→H2O Fe(OH)3＋3H+→Fe3+＋3H2O 3. 兩性氫氧化物：可溶於強酸或強鹼中 ※Be、Cr、Al、Bi、Pb、Sn、Zn、Ga Pig 你必遷徙新家 3 ( )aq ( )3( )s ( )4( )aq OH Al Al OH Al OH H − + − + 強鹼 強酸 4. 週期表右上角過渡元素：可溶於過量氨水 ※Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Cd2+ 姑娘同心贏哥(安啦！) (藍色) (深藍色) 3 3 2 2 2( ) ( ) 3 4( ) 2 ( ) ( ) 3 2( ) ( ) ( ) ( ) s NH NH aq aq H H s aq aq Cu OH Cu Cu NH Ag O Ag + + Ag NH + + + + 適量 過量 *AgCl(可溶)、AgBr(微溶)、AgI(難溶) *PbCl2溶於熱水 5. 常見沉澱物顏色：如右表
21 四. 溶液種類： 分類 真溶液(溶液) 膠體溶液(分散系) 溶質粒子直徑 約10−10公尺 約10−9~10−7公尺 溶質粒子 分子或離子 高分子或離子吸附溶劑分子 所構成的原子團 名詞差異 溶劑 分散媒 溶質 分散質 1 個溶質粒子所含原子數 約103個以下 約103~109個 實例 鹽水、糖水、酒精溶液 、硫酸銅溶液 牛奶、咖啡、豆漿、 漿糊、醬油 1. 廷得耳效應(Tyndall effect)： 當光線通過膠體溶液時，產生一條明亮光帶。 *原因：膠體粒子較大會散射光線之故。 2. 布朗運動(Brownian movement)： 當光線通過膠體溶液，以顯微鏡在垂直於光線 的方向觀察時，可見膠體粒子成無數光點， 並且不停的作不規則的快速運動。 *原因：分散質受分散媒不平衡碰撞之故。 3. 膠體粒子帶有電荷： 金屬的氫氧化物常帶正電荷 金屬的硫化物常帶負電荷 *原因：膠體粒子吸附溶液中已有的離子。 五. 溶液的性質：(重要！！) 性質 公式 適用 常數(水) 蒸氣壓下降(∆P) ∆P =P劑0X質i 非揮發性溶質 0 劑 P ＝1atm(100℃) 沸點上升(∆Tb) ∆Tb = Kb Cm i 非揮發性溶質 Kb＝0.52 ℃/m 凝固點下降(∆Tf) ∆Tf = Kf Cm i 揮發性溶質 非揮發性溶質 Kf＝1.86 ℃/m 滲透壓(π) π = i CM R T 揮發性溶質 非揮發性溶質 R=0.082 (atm‧L / K‧mol) 註1：有效濃度(C×i)↑ P↓ Tb↑ Tf↓ π↑ (小心！難溶鹽 C≒0) 註2：Kb(沸點上升常數)、Kf(凝固點下降常數)只與溶劑本性有關 1. 理想溶液：各物質的分壓與其莫耳分率成正比，總壓(溶液之蒸汽壓)為分壓合。 P＝PA° XA + PB° XB ；若B 為非揮發性溶質(PB°＝0) P＝PA° XA 或 ∆P＝PA° XB(∵XA+XB=1) 拉午耳定律 2. 凡特荷夫因子：i＝溶液中粒子總莫耳數
解離前溶質莫耳數 例：NaCl 的 i≒2，K2SO4的i≒3
