第二节　溶液

一、概述

溶液作为物质存在的一种形式，广泛存在于自然界。溶液是指一种或一种以上的物质以分子或离子形式分散于另一物质中形成的均一、稳定的混合物。在形成溶液时，物态不改变的组分称为溶剂。当溶液由几种相同物态的组分形成时，常把其中数量最多的一种组分称为溶剂。溶液可分为固态溶液（如某些合金）、气态溶液（如空气）和液态溶液。最常见的是液态溶液，特别是以水为溶剂的水溶液。

不同的溶质分别溶于某种溶剂中，所得的溶液性质往往各不相同。溶液的性质既不同于纯溶剂，也不同于纯溶质。溶液的性质可分为两类：一类性质与溶质的本性及溶质和溶剂的相互作用有关，如溶液的颜色、密度、酸碱性、导电性、气味等；另一类性质与溶质的本性无关，只取决于溶液中溶质的粒子数目，如稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压等。这些与溶质的性质无关，只与溶液的浓度有关的性质，称为稀溶液的“依数性”。

二、溶液浓度的表示方法及其计算

在一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量叫溶液的浓度。溶液的性质常与它们浓度有关，化学上常用的溶液溶度表示方法有物质的量浓度、质量摩尔浓度、质量分数和摩尔分数。

1.物质的量浓度

物质B的物质的量除以混合物的体积，称为物质B的物质的量浓度。在不可能混淆时，可以简称为浓度。用符号cB表示，即：

cB=nB/V　　（3-9）

式中，nB为物质B的物质的量；V为混合物的体积；浓度常用的单位为mol·L-1。

2.质量摩尔浓度

溶液中溶质B的物质的量除以溶剂的质量，称为溶质B的质量摩尔浓度。其数学表达式为：

bB=nB/mA　　（3-10）

式中，bB为溶质B的质量摩尔浓度；nB是溶质B的物质的量；mA是溶剂的质量。质量摩尔浓度的单位为mol·kg-1。

由于物质的量不受温度的影响，所以溶液的质量摩尔浓度是一个与温度无关的物理量。

3.质量分数

物质B的质量与混合物的质量之比，称为B的质量分数，其数学表达式为：

wB=mB/m　　（3-11）

式中，wB为物质B的质量分数，量纲为一，是指单位质量溶液中所含物质B的质量；mB为物质B的质量；m为混合物的质量。

4.摩尔分数

物质B的物质的量占溶液中所有物质总的物质的量的分数。其数学表达式为：

xB=nB/n　　（3-12）

式中，xB为物质B的摩尔分数；nB为物质B的物质的量；n为溶液中所有物质总的物质的量，量纲为一；xB又称为B的物质的量分数。

5.它们之间是有关系的，在一定的条件下可以换算。

（1）物质的量浓度与质量分数

如果已知溶液的密度ρ和溶质B的质量分数wB，则该溶液的浓度可表示为：

（2）物质的量浓度与质量摩尔浓度

如果已知溶液的密度ρ和溶液的质量m，则有：

若该系统是一个二组分系统，且B组分的含量较少，则m近似等于溶剂的质量mA，上式可近似成为：

若该溶液是稀的水溶液，则在数值上，cB约等于bB。　　（3-15）

【例3-4】将0.300gNaCl晶体溶于100g水中，假设体积不变，计算：

①溶液中NaCl的物质的量浓度；

②溶液中NaCl的质量摩尔浓度；

③溶液中NaCl的质量分数；

④溶液中NaCl的摩尔分数。

解：先计算NaCl的物质的量和水的物质的量，

①溶液中NaCl的物质的量浓度：

②溶液中NaCl的质量摩尔浓度：

③溶液中NaCl的质量分数：

④溶液中NaCl的摩尔分数：

【例3-5】已知质量分数为98.0％磷酸的密度ρ=1.844g·mL-1，若配制500mLc（H3PO4）=0.10mol·L-1的稀磷酸，应取98.0％磷酸多少毫升？

解：设需取98.0％磷酸的体积为V，则根据配制前后磷酸物质的量不变，有：

即磷酸的体积为2.7mL。

三、固体在溶液中的溶解度

不同物质的溶解能力是不同的，例如100g水可溶解257g AgNO3，但只能溶解3×10-20gHgS，物质溶解能力的大小通常用溶解度来表示。

在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度。如20℃时KCl在水中的溶解度是34，这意味着20℃时100g水中最多能溶解34g的KCl。

物质溶解与否，溶解能力的大小，一方面决定于溶剂和溶质的本性，另一方面也与外界条件如温度、压强、溶剂种类等有关。在相同条件下，有些物质易于溶解，而有些物质则难于溶解，即不同物质在同一溶剂里溶解能力不同。通常把某一物质溶解在另一物质里的能力称为溶解性。例如，糖易溶于水，而油脂不溶于水，就是它们对水的溶解性不同。溶解度是溶解性的定量表示。

在未注明的情况下，通常溶解度指的是物质在水里的溶解度。在100g水中溶解度在1g以上的，称为“可溶”物质；溶解度在1g以下0.1g以上的，称为“微溶”物质；在0.1g以下的为“难溶”物质；绝对不溶的物质是不存在的。在无机化合物，特别是盐类化合物范围内，记住下面所列的比较常见的化合物在水中的溶解度，是有必要的。

1.可溶物质

（1）硝酸盐、乙酸盐、氯化物及高氯酸盐（高氯酸钾仅微溶于水）。

（2）氯化物、溴化物及碘化物（银、亚汞及铅的化合物除外）。

（3）硫酸盐（钙、锶、钡、银、亚汞及铅的硫酸盐除外）。

（4）铬酸盐（钙、锶、钡、银、亚汞及铅的铬酸盐除外）。

（5）钠盐、钾盐、铵盐［少数例外，如NaSb（OH）6、K2PtCl6、（NH4）2PtCl6、K3Co（NO2）6及（NH4）3Co（NO2）6等］。

2.难溶物质

（1）硫化物（碱金属或碱土金属的硫化物除外）。

（2）碳酸盐及磷酸盐（正盐）（钠、钾、铵的碳酸盐和磷酸盐除外）。

（3）氯化物、氢氧化物、草酸盐、硼酸盐及氟化物（钠、钾、铵的化合物及氟化银除外）。