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 水溶液 水溶液

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Academic year: 2022

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(1)

課程名稱:水溶液 課程名稱:水溶液

編授教師:

中興國中 楊秉鈞

(2)

 水溶液

(3)

 水溶液

( 1 )意義:物質 在水中,形成的 混合物  如:糖水、食鹽水等。

( 2 )組成:溶液= + 。

 :被溶解的物質,物質的三態均可作為溶質。

 :溶解溶質的物質,通常是 。

 無水的溶液中,量較多的成份叫做 ,量較少的成份 稱為 。

 有水的溶液中,不論水量多少,水均視為 。

水溶液的意義與組成

溶解

溶質 溶劑

溶質

溶劑 水

溶劑 溶質

溶劑

溶質 溶劑

水溶液 均勻

(4)

水溶液的意義與組成

 水溶液

 若以水以外的物質當作溶劑(如酒精、丙酮、去漬油),其形 成的溶液稱為 。非水溶液

溶質

溶質狀態 固體 液體 氣體

水溶液 實例

糖水

食鹽水 酒 汽水

非水溶液:

碘酒 = 碘 ( 溶質 ) + 酒精 ( 溶劑 )

酒精 二氧化碳

糖、鹽

(5)

水溶液的性質

 水溶液的性質

( 1 )是混合物,溶質 ,能以 方法 (溶解、過濾、蒸發、結晶…)分離

( 2 )成分物質各保有其原有本性

( 3 )性質(熔點、沸點、密度)不固定,隨成分而定 ( 4 )以下示例不屬於水溶液:油加入水、液中的沉澱

物理

油浮於水面 液中的沉澱 溶質分布均勻

 濃度處處相等

分布均勻

D

DD

沉澱

D

微 觀

(6)

 水溶液的性質

( 5 ) 現象:

 意義:物質粒子由 濃度區域往 濃度區域運動,直到 均勻分布(濃度 )的現象。

 分布均勻後,粒子仍不停地運動,高溫時,擴散更 。

水溶液的擴散現象

擴散

高 低

巨 觀

微 觀

(媒體: 1

, 1’22” ) 相等

(7)

 水溶液的濃度

(8)

分率概念與濃度

 分率概念

某一部份佔全體中的比率

 是 與 的比值部分 全部

全部 分率  部分

 濃度

佔 的比率

 是溶質的分率

( 1 )用 比較: 重量百分濃度(%)  百萬分濃度( ppm ) ( 2 )用 比較:體積百分濃度

溶質 水溶液

質量 體積

百分  比值的分母為 100 時,是假設全部為一百 百萬分  比值的分母為 106 時,是假設全部為一百萬

6 5

10 10 5

. ... 2

1000 250 100

25 50

5 . .... 12

8 2 4

1        

 全部

分率 部分

(9)

常見的濃度表示法

 常見的濃度表示法

( 1 )重量百分濃度:符號 ,又稱『質量百分濃度』

 P %:表示每 100 公克溶液中,含有溶質 克 P %

100

P

溶液克數 溶質克數 全部

分率 部分

 

100

100

%

溶劑 溶質克數

溶質克數 溶液克數

P 溶質克數

( 2 )體積百分濃度:符號 ,常用於酒 類。

 P % vol :表示每 100 毫升溶液中,含有溶質 毫升 P % v/v 或 P %

vol

100

P

溶液毫升數

溶質毫升數 全部

分率 部分

100

%

溶液毫升數

溶質毫升數 P

P

P

40 度

V V

% 1 1

 度

100

%  溶質

溶液

公式運

(10)

範例解說

1. 一杯重量百分濃度為 8 % 的 250 公克糖水中:

 含有糖 克。  水 克。  倒出 50 克糖水後,杯中的濃 度為 %,其內含糖 克,杯中甜度 。

20 230

g 100 20

250 8  糖 

g 230 20

-

250  水 

8

g 6 100 1

200 8  糖 

16

2. ( )將 20 公克的食鹽完全溶於 80 克的水中,則食鹽水的重量 百

分濃度?( A ) 25 % ( B ) 20 %( C ) 15 %

( D ) 10 %。 100 20%

80 20

100 20

%

B

3. 定溫下,將某物質 5 公克加入 10 公克的水中,充分攪拌後,尚有 1 公 克未溶解,求: 此物質的重量百分濃度?(列式) 溶液質量 g 。

10 100 4

% 4 

 

 10 100

5

% 5 

 

不變

 濃度大者,

顏色愈深或愈甜(鹹)

 溶液內濃度處處相等

14

(11)

範例解說

4. 將重量百分濃度為 30% 的糖水 500g ,加入適量純水稀釋至 5% ,則:

 需要加水 公克。

 稀釋後的糖水,質量為 公克。

X

 

500

100 500 30

100 5

 解析: 稀釋前後,溶質不變

X

 500 150 20

1

g X

X 2500

3000 500

3000 2500

(12)

範例解說

5. 小安有一瓶 100 mL 的酒,其酒精濃度標示為 20 %,則:

(若酒精的密度為 0.8 g/cm3 ,水的密度為 1.0 g/cm3

 這瓶酒含有 mL 的酒精。

 這瓶酒的重量百分濃度為多少? %。

20

100 20 100 20 

% 67 . 16 96 100

100 16 1

80 8

. 0 20

8 . 0

% 20    

 

16.67

假設體積有加成性

◎ 迷思澄清:

 體積不具有「加成性」:

50 毫升水+ 50 毫升酒精= 98 毫升水溶液 ≠ 100 毫升水溶液

 質量具有「加成性」:

50 g 水+ 50 g 酒精= 100 g 水溶液

V V /

%

20

(13)

範例解說

6. (  )取 50 %食鹽水 200g ,與 10 % 的食鹽水 300g 均勻混 合,

求混合液的濃度為多少%?

 ( A ) 48 % ( B ) 40 % ( C ) 30 % ( D ) 26

%。

D

% 5 26

100 130 500

100 130 300

200

100 300 10

100 200 50

%     

 

 混合液濃度在兩者之間

7. 某 500 mL 的水溶液中所含甲溶質的重量百分濃度為 5 %,若水溶液 密度為 0.6 g / cm3 ,則:

 此水溶液的質量為 公克。  甲溶質的含量為 公 克。

VD M

g VD

M

300 6

. 0

500  

300

g

M 15

100 300  5 

15

(14)

 水溶液的溶解狀態

(15)



溶質能無限量的溶解嗎 ?

 討論:

定溫下,在一杯定量的水中,逐次加入溶質,溶質溶解情形如何呢?

( 1 )剛開始,加入的溶質都能完全溶解

( 2 )直到有溶質因不能繼續再溶解,而形成 。沉澱

微 觀

(16)

 

沉澱

沒坐滿 剛好坐滿 坐滿了,有人沒座位

水溶液中溶質的溶解狀態

座位 多

人 沉澱(結晶)

 溶解狀態:

( 1 )溶解探討:

 溶劑:形成許多的 ;溶劑愈多,座位愈 。

 溶質:是要入座位的 ;沒座位的人就是 。

( 2 )水溶液溶解狀態區分:

 溶液:能再溶解溶質的水溶液

 溶液:已達溶質溶解之最大限度之水溶液

 溶質不能再溶,過多溶質會形成沉澱或結 晶

未飽和 飽和

未飽和溶液 飽和溶液 飽和溶液

(17)

 溶解量與溶解度

(18)

 溶解量: 溶解量

( 1 )意義:溶質溶解 的多寡 ( 2 )影響溶解量的因素:

 :水多,溶的 。  :

 對一般固體而言:溫度高,溶的 。  對氣體而言:溫度高,溶的 。

 在溫度一定及水量固定下,其溶解量是 的  攪拌,能使溶質溶的 ,但不能溶的 。

水量 多

質量

溫度

快 多

固定 少

溶解

(媒體: 1

, 3’49” )

(19)

 溶解度: 溶解度

( 1 )意義:定溫下, 水溶液的 。

 定溫下,溶解度是 ,是溶質溶解的最大限度  是飽和時的濃度,是溶質與溶劑的比率

 是溶解的溶質質量,是量之多寡 ( 2 )影響溶解度的因素:

 :

 固體:溫度高,溶解度 。( 例外)

 氣體:溫度高時,溶解度 。

 :壓力大,氣體溶解度 ;不影響固體溶質。

 定溫下,二相同物質的水溶液若均達飽和,其濃度必 。

飽和 濃度

定值 溶解度

溶解量 溫度

提高 氫氧化鈣

相等

壓力 提高

降低

甲 乙

 濃度:

甲=乙 固定 水+溶質 100

% 溶質 水 固定

比值=溶質   

(媒體: 1

, 59” )

溶解量

 水 

(20)

30

= 9 10

3 溶質  水

 S

 溶解度說明例: 溶解度

= 假設每 10 公克水,能溶解 3 公克溶質

已知甲杯內有 20 公克水,溶解溶質 6 公克,尚有 10 公克沈澱,若在甲 杯再加入 30 公克水後成為乙 杯, 乙杯仍有沈澱,則濃度大小?甲 乙。

23.08%

13 100 100 3

6 20

= 6

   

甲 

23.08%

13 100 100 3

65 100 15

9) (30

6) (20

6 9 +

     

 乙 

定溫下飽和,濃度相等

(21)

 溶解度:

( 3 )溶解度的二種表示法:

 重量百分濃度 % : 就是『溶解度』

 是溶質與溶液的比值,並將溶液質量轉換為 100 公克

 溶質 / 水質量比:每 100 公克水所溶解溶質的質量,符號:

S 。

 是溶質與溶劑水的質量比值,並將水質量轉換為 公克

 表示式:

溶解度

飽和溶液的濃度

100

 

100

100

%

溶劑 溶質克數

溶質克數 溶液克數

P 溶質克數

100 100 S

S

水克數

溶質克數 水克數

溶質克數

公克 公克水 S 100

(媒體: 2

, 3’49” )

溶劑100

溶質

溶液 100

溶質

(22)

溶解度對溫度關係圖

 溶解度:

( 4 )溶解度對溫度關係圖

 大多固體:溶解度隨溫度增加而 。

 氣體、氫氧化鈣:溶解度隨溫度增加而 。  食鹽:溶解度較不受溫度影響

食鹽

硝酸鉀… . 等大多固體

氫氧化鈣、氣體等 增加

減少

(23)

未飽和溶液

水與溫度對水溶液的影響討論

實驗操作 溶解量 溶解度 濃度

加水 水蒸發 增加溫度 降低溫度

ˍ ˍ

ˍ

ˍ

ˍ

 水與溫度對水溶液的影響討論:

( 1 )對未飽和溶液而言:(一般固體溶質為例)

◎ 符號說明:

增加  、不變- 、減少  到

ˍ

ˍ ˍ

(24)

水與溫度對水溶液的影響討論

實驗操作 溶解量 溶解度 濃度

加水 水蒸發 增加溫度 降低溫度

 水與溫度對水溶液的影響討論:

( 2 )對飽和溶液而言:(一般固體溶質為例)

飽和溶液 沉澱

◎ 符號說明:

增加  、不變- 、減少 

到 ˍ ˍ

ˍ ˍ

ˍ

  

  

(25)

 現象說明: 現象說明

( 1 )喝完汽水後,往往會有打嗝的現象

 。

( 2 )煮沸過的開水,冷卻後短時間為何不適合養魚

 。

( 3 )打開汽水時,汽水總會冒出泡泡

 。

( 4 )濃度大者, 有顏色或味道者,顏色愈深或味道愈甜(鹹)

。呃 呃

腹內高溫,氣體溶解度小,使多的氣體排出

高溫時,氣體溶解度小,水中含氧量不足

開瓶,瓶內壓力減,氣體溶解度小,使多的氣體排出 濃度高,溶質所佔比率高

(26)

範例解說

1. 如圖,在 20℃ 時,阿華泡了甲、乙兩杯鹽水,結果發現 甲杯比乙杯還鹹,於是把甲、乙兩杯加在一起,得到丙杯,

但發現丙杯中仍有少部分未溶解的鹽。

請問甲、乙、丙之濃度大小為何?         。甲=丙>乙

甲>乙

甲=丙

定溫下飽和,濃度相等

(27)

範例解說

2. 現有一飽和食鹽水溶液,如圖,則:

 定溫下,加水後,若杯中仍有食鹽固體,則關於此水溶液的變化?

 

 溶解量變化? 。  濃度變化? 。  溶解度變化? 。

 加溫後,則關於此水溶液的變化?  

 溶解量變化? 。  濃度變化? 。  溶解度變化? 。。

增加 不變

不變

增加 增加

增加

水、溫度 溫度、壓力 (壓力不影響固體溶

質)

定溫下飽和,濃度相等

(28)

範例解說

3. ( )在定溫時,將硝酸鉀加入水中經均勻攪拌後,仍有部份硝酸鉀 形成沉澱未溶解,如圖(一)所示。今若再逐次加水,下列關 於此溶液之溶解度 S (虛線部分)及 溶液濃度 P (實線部 分)

與加入水的體積 V 的關係何者正確?

A

定溫, S 不變 加水後:

 若仍飽和, P = S

 若至未飽和, P < S

(29)

範例解說

4. 已知 25℃ , 100 克水能溶解 36 克食鹽,今有三支試管 A 、 B 、 C 分別加入 10 ml 水及 1 g 、 4 g 、 6 g 食鹽,則:

 三試管濃度高低? 。

 何者是飽和溶液? ;沉澱多少克? B g 、 C g 。

 何試管可再溶解食鹽? ;加多少克可恰達飽和? g 。

 10 克水能溶 3.6 克

B = C > B 、 CA

g B  4  3 . 6  0 . 4

0.4 2.4

A 2.6

10 6 . 3 10

? 100

36  

S

g C  6  3 . 6  2 . 4

g A  3 . 6  1  2 . 6

定溫下飽和,濃度相等

(30)

5. 在 20℃ 時,食鹽的溶解度為 25 公克/ 100 公克水。則同溫下:

 在 50 克水中加入 19 克食鹽,溶解狀態為 ,濃度為 % 。 ※ 溶解狀態選項:( A )飽和溶液( B )未飽和溶液( C )過飽和溶液

範例解說

 確認溶解度

50 5 . 12 100 25 

S

A

% 20 5 100

. 62

5 . 100 12

50 5

. 12

5 .

% 12    

 

% 20 125 100

100 25 100

25

% 25    

 

定溫下飽和,濃度相等

 取用哪數值計算更方 便?

20

(沉澱 6.5

g )

(31)

5. 在 20℃ 時,食鹽的溶解度為 25 公克/ 100 公克水。則同溫下:

 在 25 克水中加入 5 克食鹽,溶解狀態為 ,濃度為 % 。 ※ 溶解狀態選項:( A )飽和溶液( B )未飽和溶液( C )過飽和溶液

範例解說

 確認溶解度

25 25 . 6 100 25 

S

B

% 67 .

16 30 100

100 5 5

25

% 5    

 

16.67

(可再加 1.25

g )

(32)

5. 在 20℃ 時,食鹽的溶解度為 25 公克/ 100 公克水。則同溫下:

 在 250 克水中加入 69.9 克食鹽,溶解狀態為 , 濃度為 % 。

※ 溶解狀態選項:( A )飽和溶液 ( B )未飽和溶液 ( C )過飽和溶液

範例解說

 確認溶解度

250 5 . 62 100 25 

S

(沉澱 7.4 g )

定溫下飽和,濃度相等

% 20 125 100

100 25 100

25

% 25    

 

 取用整數值計算方便

A 20

(33)

範例解說

6. 某物質 7 公克加入 20 公克的水中,有 2 克沉澱。則:

 此物質溶解度 g / 100g 水。

 此物質飽和溶液的重量百分濃度 %。

25

20

 100

水 溶質

25 100 S

S 20

5 20

2 -

7    

水  溶質

g g

100

 100 溶液

溶質

20 25 100

100 5 )

2 7

( 20

2

% 7    

  %

(34)

7. ( )圖為某物質對水的溶解度與溫度的關係圖。在 20℃ 時,將 40 公 克

此物質加入 100 公克水中,若不計水的蒸發,則下列敘述何者正 確?

( A )此水溶液為飽和溶液

( B )若將此水溶液加熱至 40℃ 時,水溶液的重量百分率濃度變小 ( C )若將此水溶液降溫至 10℃ 時,水溶液的重量百分率濃度變大

( D )若將此水溶液降溫至 0℃ ,再加入 10 公克的固體時,恰為 飽和

溶液。

範例解說

D

g g

S

, 48 100

, 小  20  C S  高溫

溶液不變 溶質

C

40  

S

 40

g

100

g

 ,

g g 50 100

C S 0

未飽和 不變

不變

溶液不變 溶質

C

10  

S

 49

g

100

g

 ,

(35)

30 6 30

? 100

20  

S

8. 附圖為硝酸鉀在不同溫度下對 100 克水的溶解度,則:

 若想配製高濃度的硝酸鉀,應使用 溫的水。

 若在 30℃ 時,取 30 毫升的水與 8 公克的硝酸鉀混合,則 屬於下列何種溶液?   (A) 飽和溶液  (B) 未飽和溶液

 承上,將此溶液降溫至 20℃ 時,則屬於下列何種溶液?

 

(A) 飽和溶液  (B) 未飽和溶液

 承上,會有 公克硝酸鉀 結晶出來。

範例解說

高 B

A

g 2 6

8  

2

大 高溫 , S

30 5 . 10 30

? 100

35  

S

(36)

9. 已知糖在不同溫度的溶解度如附表所示。則回答下列問題:

 ( )阿嬌將 6 公升的水煮沸後,倒入一大包砂糖,完全溶解後,自 然冷卻至 20 ℃ ,從鍋中生成糖的結晶共有 3 kg ,假設加熱 時

水蒸發量很小可以忽略,則阿嬌倒入沸水中的 糖約為多少?

( A ) 12 kg ( B ) 15 kg ( C ) 18 kg ( D ) 21 kg 。

 若阿嬌需要配置 50 ℃ 、 1800 公克的飽和糖水,需要加入糖 克。

範例解說

1300 B

kg 15 3

12

kg 12 g

2000 1

y

6000 y 100

200



 水 

g 00 3 1 x

1800 x 360

260 100

260



 

水 糖

糖 水

20℃ 下

飽和

(37)

課程結束

參考文獻