计算溶质的质量分数的常见错例分析

计算溶质的质量分数的常见错例分析

前言：溶液中溶质的质量分数的有关计算，是初中化学中一个比较重要且比较容易出错的问题，学生在计算的过程中，往往忽略了那些隐藏着的溶剂或溶质的质量，出现这样或那样的错误。现将常出现的错误加以归纳和分析：

一、解题的关键

溶液由两部分组成：溶质和溶剂。

溶液的质量＝溶质的质量+溶剂的质量

溶质的质量分数＝

如果溶液是饱和溶液，且温度一定时，就可以根据该物质在此温度时的溶解度来求：

溶质的质量分数＝

二、常见错例及分析

1.没有分清溶质是否全溶，就信手拈来，草率进行计算。

例1：20℃时，氯化钠的溶解度为36克，此温度下，将20克氯化钠加入到50克水中，得到的溶液中溶质的质量分数是多少？

错误解法：

溶液中溶液质的质量分数＝ ×100％＝28.6％。

分析：此题的隐蔽性在于20克氯化钠加入到50克水中是否全溶，如果没有全溶，那么剩余的物质既不能算成是溶质的质量，也不能当成是溶液的质量。这时就要根据20℃时氯化钠的溶解度计算，50克水中到底能溶多少克氯化钠？如果这个数字大于20克，则溶液的质量分数应等于 ×100%；如果低于20克，则溶质的质量就是这个小于20的数，再进行计算。

20℃，设50克水中最多能溶x克氯化钠。

x=18（克）

50克水最多只能溶18克氯化钠，即20克氯化钠加入50克水中有2克没有溶解。

溶质的质量分数＝ ×100%＝26.5％。

或者，因為20克氯化钠加入到50克水中，只要18克就达到了饱和，故其溶质的质量分数根据20℃时的溶解度来计算即可：

溶质的质量分数＝ ×100%＝26.5％。

启示：在一定温度下，一定量的溶质加入到一定量的溶剂中，首先根据该温度下的溶解度计算该溶液是否饱和，如达饱和则根据溶剂中溶质的最大值来计算，或直接利用该温度下该物质的溶解度进行计算： ×100%。如未达饱和，则根据溶质的质量分数公式进行计算。

2.在温度不变的情况下，以不饱和溶液中加入溶质或蒸发溶剂达到饱和，而求此温度下饱和溶液的质量分数时，往往忽略了不饱和溶液中的溶质，而只用加入的溶质比上不饱和溶液与加入的溶质之和。

例2：已知某温度时有不饱和溶液m克，恒温下蒸发掉a克水或加入b克溶质均会达到饱和状态。求该温度时，该溶液饱和状态时的质量分数。

错误解法：×100％或 ×100％。

分析：这类题隐蔽性很高，从实际上看，不饱和溶液中的溶质不知道，故加入溶质或蒸发溶剂达到饱和后，均无法求出饱和溶液中的溶质，所以根据溶质的质量分数公式是行不通的。由于题意是采用两种方法均达到饱和，在温度不变的情况下和物质一定时，任何质量不同的饱和溶液的溶质质量分数均可根据其该温度时的溶解度来求，即改为先求饱和溶液在该温度时的溶解度。

首先，启动学生思维，是否可以采用分割法？如何分割？将不饱和m克的溶液看成两部分，即由a克水和（m-a）克饱和溶液组成，再加b克溶质进去，（m-a）克饱和溶液中不能溶解，只能加入到a克水中达到饱和，即：b克溶质溶解在a克水中也恰好形成饱和溶液。温度一定：

溶质溶剂饱和溶液

S 100 100+S

b aa+b

S/b=100/aS= 100b/a

该温度时该饱和溶液的质量分数= ×100％=×100％。

启示：在无法求出饱和溶液中溶质的质量，而求溶质的质量分数时，先想办法求出饱和溶液的溶解度，再求该饱和溶液的质量分数。

3.溶液稀释时，考虑到了溶质不变的原则，而忽略了浓溶液中含有的溶剂，只考虑了加入的溶剂的质量进行计算。

例3：将98%的浓硫酸（密度为1.84克/立方厘米）与水以1∶4的比例进行稀释，求稀硫酸的质量分数的公式。

错误解法：此题很容易迷惑学生,根据质量分数公式:

稀硫酸中溶质的质量分数=

=

选A。

分析:稀硫酸中的溶质是不变的，即1×1.84×98%,稀硫酸中的溶剂的质量应当等于浓硫酸中所含的水和稀释加入的水的质量。

即：稀硫酸中溶质的质量分数

=

=

即稀硫酸溶液的质量=浓硫酸溶液的质量+稀释时加入的水的质量=1×1.84+4×1

故选B。

启示：在溶液稀释时,溶质不变,稀溶液的质量应等于浓溶液的质量加上加入到浓溶液中的水的质量,才能进行计算。

4.在一定温度下,结晶水合物的加入或析出进行计算时,忽略了结晶水的存在,把晶体当成了溶质进行计算。

例4：在t℃时,某硫酸铜饱和溶液,当蒸发a克水后,析出w克胆矾,若保持温度不变,求剩余溶液的质量分数是:

A. B.

C. D.

错误解法：因原溶液是饱和的，所以温度不变时，饱和溶液减少的质量也是饱和的，则剩余溶液也是饱和的，其溶质的质量分数就等于减少的溶液中的质量分数，故有：

溶质的质量分数=

错选D。

分析：的确，原溶液是饱和的，所以饱和溶液减少的质量也是饱和的，剩余溶液也是饱和的，但是蒸发a克水后，析出的w克是CuSO4.5H2O而非CuSO4,则蒸发a克水析出的实际溶质=w× ×100%=(克)

同时,减少的溶剂的质量

=a+w× ×100%=a+×100%

所以,剩余溶液的溶质的质量分数

=×100%= ×100%

故选C。

启示: 在结晶水合物加入或析出的计算中,务必根据晶体的组成把溶质和溶剂分清方可进行质量分数的计算。