1.2　溶液

溶液在工农业生产、科学实验和日常生活中都有着十分重要的作用。许多化工产品的生产在溶液中进行，有的化肥（喷施肥）和农药都必须配成一定浓度的溶液才能使用。人体中许多物质也都是以溶液的形式存在，如组织液、血液等，食物和药物也必须先变成溶液才便于吸收。因此，学习和掌握有关溶液的基本知识，熟练掌握一定浓度溶液的配制方法有着非常重要的实践意义。

1.2.1　溶液的概念

物质以分子、原子或离子状态分散于另一物质中所组成的均匀分散系统称为溶液。溶液由溶剂和溶质组成。溶剂是溶解其他物质的液体，而溶质则是溶解于溶剂中的物质，这些物质可以是固、气、液态物质。因此，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。最常见最重要的是液态溶液，所以这里主要讨论液态溶液。对于液体溶于液体所组成的溶液来说，溶质和溶剂是相对的，一般将含量较多的组分称为溶剂，而将含量较少的组分称为溶质。

1.2.2　溶液的浓度

溶液的浓度是指在一定量溶剂或溶液中所含溶质的量，其表示方法可分为两大类：一类是用溶质和溶剂的相对量表示；另一类是用溶质和溶液的相对量表示。由于溶质、溶剂或溶液使用的单位不同，浓度的表示方法也不同，最常用的有以下几种。

（1）物质的量浓度

单位体积溶液中所含溶质B的物质的量称为溶质B的物质的量浓度，用符号“c（B）”表示，即

式中，c（B）表示物质的量浓度，mol·L-1；n（B）表示溶质B的物质的量，mol；V表示溶液的体积，L。

若溶质B的质量为m（B），摩尔质量为M（B），则

式中，m（B）为溶质B的质量，g；M（B）为溶质B的摩尔质量，g·mol-1。

【例1-1】　已知80％的硫酸溶液的密度为1.74g·mL-1，求该硫酸溶液的物质的量浓度c（H2SO4）。

解　1000mL该硫酸溶液中溶质的质量为

m=1000mL×1.74g·mL-1×80％=1392g

其物质的量浓度为

（2）质量摩尔浓度

溶液中溶质B的物质的量与溶剂A质量的比值称为溶质B的质量摩尔浓度，用“b（B）”表示，即

式中，b（B）为溶质B的质量摩尔浓度，mol·kg-1；m（B）、m（A）分别表示溶质、溶剂的质量，g或kg；M（B）表示溶质的摩尔质量，g·mol-1。

【例1-2】　在50.0g水中溶有2.00g甲醇（CH3OH），求甲醇的质量摩尔浓度。

解　甲醇的摩尔质量M（CH3OH）=32.0g·mol-1

质量摩尔浓度与体积无关，故不受温度变化的影响，常用于稀溶液依数性（见1.3节）的研究。对于较稀的水溶液来说，质量摩尔浓度近似等于其物质的量浓度。

（3）物质的量分数

溶液中某组分B的物质的量n（B）与溶液总物质的量n之比，称为该组分的物质的量分数，用符号x（B）表示，表达式为

如果溶液是由溶质B和溶剂A两组分所组成，则物质的量分数可表示如下。

式中，x（A）、x（B）分别表示溶剂A和溶质B的物质的量分数；n（A）、n（B）分别表示溶剂A和溶质B的物质的量。

显然，溶液各组分物质的量分数之和等于1，即

x（A）+x（B）=1

若溶液由多种组分组成，则

∑xi=1

【例1-3】　在100g水溶液中溶有10.0g NaCl，求水和NaCl的物质的量分数。

解　根据题意100g溶液中含有10.0g NaCl和90.0g水。

（4）质量分数

溶液中，溶质B的质量m（B）与溶液总质量m之比称为质量分数，用符号w（B）表示，即

式中，w（B）的量纲为1。质量分数以前常称质量百分浓度，用百分数表示。

（5）几种溶液浓度之间的关系

①物质的量浓度与质量分数　如果已知溶液的相对密度为ρ和溶质B的质量分数w（B），则该溶液物质的量浓度可表示为

式中，M（B）为溶质B的摩尔质量；m为溶液的质量。

②物质的量浓度与质量摩尔浓度　如果已知溶液的相对密度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m（A），式（1-8）可近似成为

若该溶液是稀的水溶液，则在数值上有c（B）≈b（B）。

【例1-4】　已知浓硫酸的密度=1.84g·mL-1，硫酸的质量分数为98.0％，如何配制500.0mLc（H2SO4）=0.1mol·L-1的H2SO4溶液？

解　根据c（B）=，有

根据c（A）V（A）=c（B）V（B）得

所以需要量取2.7mL浓硫酸，将浓硫酸慢慢加入到400.0mL的蒸馏水中，然后稀释至500.0mL。