馬宏建
一、由溶質(zhì)或溶劑的質(zhì)量變化引起溶液質(zhì)量的變化
1.溶液處于不飽和狀態(tài)
(1)溶液由濃變?。ㄈ芤旱南♂專?/p>
加入溶劑,溶液的質(zhì)量將增大。
(2)溶液由稀變濃
①加入溶質(zhì)時,無論溶質(zhì)是否含有結(jié)晶水,溶液的質(zhì)量都將增大。 ②蒸發(fā)溶劑時,溶液的質(zhì)量將減?。ú灰欢ㄓ芯w析出)。 ③加入含同種溶質(zhì)的濃溶液時,混合后溶液的質(zhì)量等于混合前兩溶液的質(zhì)量之和。
2.溶液處于飽和狀態(tài)
(1)不考慮溫度變化的因素
①加入不能生成結(jié)晶水合物的同種固體溶質(zhì),溶液的質(zhì)量不變。如向NaCl飽和溶液中加入NaCl固體。 ②加入含同種溶質(zhì)的結(jié)晶水合物,溶液的質(zhì)量不變。如向CuSO4飽和溶液中加入膽礬。 ③加入能生成結(jié)晶水合物的(含同種溶質(zhì)的)無水物,溶液的質(zhì)量將減小。如向CuSO4飽和溶液中加入無水CuSO4(在析出結(jié)晶水合物CuSO4·5H2O時,帶出了部分飽和溶液)。 ④加入溶劑,溶液的質(zhì)量將增大;蒸發(fā)溶劑,溶液的質(zhì)量將減?。ㄍ瑫r將析出晶體)。 ⑤加入一種或多種其它溶質(zhì),若它們相互間不發(fā)生反應(yīng),則溶液的質(zhì)量將增大。如向NaCl飽和溶液中加入KNO3固體,原溶液對NaCl來說已飽和,但對加入的溶質(zhì)KNO3來說未飽和,因此加入的KNO3會溶解。
(2)不考慮溶劑蒸發(fā)、溶質(zhì)分解的因素
溫度升高,溶液的質(zhì)量不變[Ca(OH)2等例外,下同];溫度降低,溶液的質(zhì)量將減少(有晶體析出)。
(3)當(dāng)某飽和溶液與未溶解的溶質(zhì)形成固——液混合物時,溫度升高,溶液的質(zhì)量將增大(固體溶質(zhì)溶解);溫度降低,溶液的質(zhì)量將減?。ㄎ龀鼍w)。 例1 在下列情況下,溶液的質(zhì)量將增大的是( C),溶液的質(zhì)量將減小的( D)。 A.20℃時,向100 g NaCl飽和溶液中加入10 gNaCl B.將100 g飽和石灰水的溫度從30℃降低到10℃ C.將剩有未溶解的KNO3固體的KNO3飽和溶液加熱 D.保持溫度不變,向100 g CuSO4飽和溶液中加入5 g無水CuSO4
二、敞放一段時間后溶液質(zhì)量的變化
1.沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況
(1)有吸水性的物質(zhì),溶液的質(zhì)量將增大。如濃H2SO4。
(2)有揮發(fā)性的物質(zhì),溶液的質(zhì)量將減小。如濃HCl、濃HNO3、濃氨水等。
(3)既無吸水性,又無揮發(fā)性的物質(zhì),只要溫度不改變,溶劑不蒸發(fā),溶液的質(zhì)量就不會發(fā)生變化。如NaCl、KNO3溶液。
(4)若溶劑蒸發(fā),則溶液的質(zhì)量將減小。
2.有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的情況
(1)生成可溶物,溶液的質(zhì)量將增大。如NaOH、KOH等溶液。
原因:它們會與空氣中的CO2反應(yīng),同時其生成物又易溶于水,因此溶液的質(zhì)量會增大(不考慮溶劑的蒸發(fā))。
(2)生成不溶物,溶液的質(zhì)量將減小。如Ca(OH)2、Ba(OH)2等溶液。
原因:它們與CO2反應(yīng)后,生成的不溶物會從溶液中析出,因此溶液的質(zhì)量會減小。 例2如果溫度不變化,溶劑也不蒸發(fā),下列物質(zhì)在空氣中敞放一段時間后。溶液的質(zhì)量減小的是( A、D),溶液的質(zhì)量增大的是( B)。 A.濃鹽酸 B.NaOH溶液 C.NaCl溶液 D.澄清的石灰水
三、發(fā)生置換反應(yīng)時溶液質(zhì)量的變化
1.活潑金屬與非氧化性酸反應(yīng),活潑金屬與水反應(yīng),溶液的質(zhì)量都將增大
原因:進入溶液的是金屬,從溶液中逸出的是H2,而無論哪種情況,參加反應(yīng)的金屬的質(zhì)量都大于反應(yīng)產(chǎn)生H2的質(zhì)量。
為方便敘述,我們將溶液在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化量用Δm來表示。
Δm=進入溶液的物質(zhì)的質(zhì)量-從溶液中分離出來的物質(zhì)的質(zhì)量。
說明:(1)進入溶液的物質(zhì)包括進入溶液的氣體、液體和固體,從溶液中分離出來的物質(zhì)包括生成的沉淀和逸出的氣體。
(2)通常用化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的相對分子質(zhì)量的差值來確定Δm的值。若Δm>0,溶液的質(zhì)量將增大;若Δm<0,溶液的質(zhì)量將減小。如鋅和稀硫酸反應(yīng):
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
Δm=65-2=63
鈉和水反應(yīng)
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
Δm=23×2-2=44
上述兩個反應(yīng)的Δm都大于0,故溶液的質(zhì)量均增大。
2.金屬與鹽溶液反應(yīng),溶液的質(zhì)量有可能增大,也有可能減小
同理,溶液質(zhì)量的變化主要決定于Δm的大小(即參加反應(yīng)的金屬單質(zhì)與反應(yīng)后生成的金屬單質(zhì)的質(zhì)量差)。若Δm>0,溶液的質(zhì)量將增大;如Zn和CuSO4溶液的反應(yīng),Δm=65-64=1。若Δm<0,溶液的質(zhì)量將減小。如Cu和AgNO3溶液的反應(yīng),Δm=64-2×108=-152。 例3在托盤天平的兩端各放一個質(zhì)量相等的燒杯,分別放入質(zhì)量相等的過量的稀H2SO4,天平保持平衡?,F(xiàn)在向左端的燒杯中加入16 g鎂。若要使反應(yīng)后天平仍保持平衡,應(yīng)向右端的燒杯中加入 g鋁。 解析 要使反應(yīng)后天平仍保持平衡,必須滿足的條件是左右燒杯中的溶液的質(zhì)量增加量相等,即Δm相等。 解 設(shè)左端溶液增加的質(zhì)量為X,右端加入的鋁的質(zhì)量為y。根據(jù)題意有: .
四、發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)時溶液質(zhì)量的變化
1.酸與金屬氧化物反應(yīng),溶液的質(zhì)量一般增大
原因:金屬氧化物溶于酸,且一般沒有沉淀生成,故Δm>0。如CuO和稀H2SO4反應(yīng),Δm=80 g;MgO和稀HCl反應(yīng),Δm=40 g。 (BaO和H2SO4反應(yīng)例外,Δm=153 g-233 g=-80 g)。
2.酸和堿反應(yīng)
(1)不溶性堿與酸反應(yīng),溶液的質(zhì)量將增大。
原因:不溶性堿溶于酸,故Δm>0。如Fe(OH)3溶于稀鹽酸中。
(2)堿溶液與酸反應(yīng),溶液的質(zhì)量總和一般不變。
原因:反應(yīng)后生成鹽和水,且一般沒有沉淀生成,故Δm>0。如NaOH溶液和稀H2SO4反應(yīng)。[Ba(OH)2溶液與稀H2SO4反應(yīng)例外,Δm=-233]。
3.酸和鹽反應(yīng)
(1)酸與固態(tài)碳酸鹽反應(yīng),溶液的質(zhì)量將增大。
原因:碳酸鹽溶于酸,并逸出CO2。由于參加反應(yīng)的碳酸鹽的質(zhì)量肯定大于反應(yīng)產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量,故Δm>0。
如CaCO3和稀HCl反應(yīng)。
(2)酸與鹽溶液反應(yīng),溶液的質(zhì)量總和將減小。
原因:有沉淀生成或氣體逸出,故Δm<0。如Na2CO3的溶液與稀H2SO4反應(yīng),AgNO3溶液與稀鹽酸反應(yīng)。
4.堿溶液與鹽溶液反應(yīng),溶液的質(zhì)量總和將減小
原因:有沉淀生成或氣體逸出,故Δm<0。如CuSO4溶液和NaOH溶液反應(yīng),NH4Cl溶液與NaOH濃溶液共熱。
5.兩種鹽溶液的反應(yīng),溶液的質(zhì)量總和將減小
原因:有沉淀生成,故Δm<0。如Na2SO4溶液和BaCl2溶液的反應(yīng)。
例如,下列溶液加入另一種固體物質(zhì)后,溶液的質(zhì)量將增大的是( )。
A.CuSO4溶液中加入Fe粉
B.鹽酸中加入大理石顆粒
C.Fe2(SO4)3溶液中加入固體NaOH
D.Na2CO3溶液中加入Ca(OH)2粉末
解析根據(jù)化學(xué)方程式中進入溶液的物質(zhì)的相對分子質(zhì)量和從溶液中分離出來的物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之差即Δm,可以很快得出答案。
A.Δm=56-64=-8溶液的質(zhì)量減小。
B.Δm=100-44=56溶液的質(zhì)量增大。
C.Δm=6×40-2×107=26 溶液的質(zhì)量增大。
D.Δm=74-100=-26溶液的質(zhì)量減小。
答案B、C。