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第3章 溶 液 3-1 溶液的種類 3-2 溶液的濃度 3-3 溶解度 3-4 影響溶解度的因素 3-5 水溶液中離子的反應.

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1 第3章 溶 液 3-1 溶液的種類 3-2 溶液的濃度 3-3 溶解度 3-4 影響溶解度的因素 3-5 水溶液中離子的反應

2 3-1 溶液的種類 .溶液包含溶質、溶劑 .以溶劑分類: .以相態分類: ★水溶液,簡記為(aq) ★乙醇溶液,簡記為(alc) ★氣態溶液
3-1 溶液的種類 .溶液包含溶質、溶劑 .以溶劑分類: ★水溶液,簡記為(aq) ★乙醇溶液,簡記為(alc) .以相態分類: ★氣態溶液 ★液態溶液 ★固態溶液

3 表3-1 溶液的分類 氫於鈀 汞於鈉(鈉汞齊) 合金、鹽固溶體(如AgCl-NaCl) 氣體溶於固體 液體溶於固體 固體溶於固體 固態溶液 (固溶體) 氨於水、二氧化碳於水 乙醇於水、溴於四氯化碳 糖於水、碘於乙醇 氣體溶於液體 液體溶於液體 固體溶於液體 液態溶液 (簡稱溶液) 空氣 水於空氣、溴於空氣 煙塵 氣體溶於氣體 液體溶於氣體 固體溶於氣體 氣態溶液 (混合氣體) 實 例 溶質與溶劑的狀態 溶 液

4 .以導電度分類 ★電解質溶液 ★非電解質溶液 圖3-1 電解質檢驗裝置

5 3-2 溶液的濃度 .濃度表示定量溶液中溶質的含量組成 .數值愈大,代表所含溶質比率愈多 .分為 ★重量百分濃度 ★體積莫耳濃度
3-2 溶液的濃度 .濃度表示定量溶液中溶質的含量組成 .數值愈大,代表所含溶質比率愈多 .分為 ★重量百分濃度 ★體積莫耳濃度 ★重量莫耳濃度 ★莫耳分率 ★百萬分濃度 圖3-2 溶液濃度示意圖

6 3-2-1 重量百分濃度(%)、體積莫耳濃度(M)及百萬分濃度(ppm)
一、重量百分濃度

7 二、體積莫耳濃度

8 三、百萬分濃度

9 3-2-2 重量莫耳濃度(m)、莫耳分率(X) 一、重量莫耳濃度

10 二、莫耳分率

11 3-2-3 溶液的配製 .定量分析中,溶液的濃度精準度要高 .利用精密儀器進行配製 .依各濃度表示法進行配製
3-2-3 溶液的配製 .定量分析中,溶液的濃度精準度要高 .利用精密儀器進行配製 ★電子天平 ★容量瓶 .依各濃度表示法進行配製 .稀釋公式C1 × V1 = C2 × V2

12 圖3-3 過錳酸鉀溶液的配製 (a)稱取0.0237克KMnO4 (b)溶解於適量蒸餾水中 (c)置入容量瓶內
圖3-3 過錳酸鉀溶液的配製 (a)稱取0.0237克KMnO4 (b)溶解於適量蒸餾水中 (c)置入容量瓶內 (d)以少許水洗滌燒杯中的殘留溶液,再加入容量瓶中 (e)靜置後,加水至標線 (f)使溶液混合均勻

13 3-3 溶解度 定溫下,定量溶液溶解溶質已達最大量,此狀況下的溶液濃度稱為該溶質的溶解度 圖3-4 方糖的溶解 圖3-5 硫酸銅溶液與其結晶

14 .未飽和溶液 .飽和溶液 .過飽和溶液 溶液濃度小於溶解度,再加入溶質會繼續溶解 溶液濃度等於溶解度
溶液濃度大於溶解度,加入晶種或經振盪後會有結晶析出,成為飽和溶液

15 .醋酸鈉過飽和溶液加入固態醋酸鈉,會析出針狀結晶
.久旱不雨時,空中若有過飽和水蒸氣,可施放乾冰及碘化銀進行人造雨 乾冰:降溫以維持過飽和 碘化銀:做為晶種使蒸氣凝結

16 圖3-6 醋酸鈉的結晶析出 圖3-7 造雨飛機

17 暖暖包 利用醋酸鈉過飽和溶液析出結晶時會放熱而製成暖暖包 圖3-8 市售暖暖包

18 3-4 影響溶解度的因素 .物質本性 .溫度 .壓力

19 3-4-1 物質本性 不同溶質在相同溶劑中的溶解度不一定相同 圖3-9 乙醇(右管)與乙醚(左管)與水混合的情形
3-4-1 物質本性 不同溶質在相同溶劑中的溶解度不一定相同 圖3-9 乙醇(右管)與乙醚(左管)與水混合的情形 圖3-10 碘不易溶於水(左管),但可溶於酒精(右管)

20 3-4-2 溫 度 大部分固體在水中溶解度隨溫度升高而增大,少部分則隨溫度升高而下降 圖3-11 不同溫度下的固體溶解度

21 .工廠排放含熱廢水,造成溶氧量下降,為熱污染
.氣體於水中溶解度隨溫度升高而降低 .工廠排放含熱廢水,造成溶氧量下降,為熱污染 表3-2 一些氣體在一大氣壓時,溶解於1毫升水中的體積(毫升) 0.0095 0.017 0.016 100 0.0096 0.018 80 0.010 0.019 0.36 339 60 0.012 0.023 0.53 386 40 0.015 0.031 0.88 442 702 20 0.024 0.049 0.021 1.71 507 1176 二氧化碳 氯化氫 溫度(°C)

22 3-4-3 壓 力 .壓力對固態、液態溶質的溶解度影響較小 .壓力對氣體溶解度影響甚大(遠比溫度大)

23 亨利定律 .定溫時,氣體溶解度(C)與液面上氣體的 分壓(P)成正比 C = KH.P .最適用於低壓下、稀薄溶液
.不適用於高壓,會與溶劑反應或解離之 氣體

24 圖3-12 氧、氮、氦等稀薄溶液的溶解度與液面分壓的關係

25 溶解度(C)正比於氣體分壓(P) 圖3-13 氧在水中溶解度示意圖

26 (a)碳酸飲料 (b)潛水夫攜帶的氧氣筒 圖3-14 亨利定律的應用

27 3-5 水溶液中離子的反應 .電解質溶解後,形成陰、陽離子的現象,稱為解離 .電解質水溶液中陰、陽離子數不一定相等
3-5 水溶液中離子的反應 .電解質溶解後,形成陰、陽離子的現象,稱為解離 .電解質水溶液中陰、陽離子數不一定相等 .電解質水溶液中電荷總和為零,即電中性 表3-3 常見離子在水溶液中的顏色 Cr3+ Cu2+ Ni2+ Cr2O72? MnO42? CrO42? 紫紅 MnO4? Fe3+ Mn2+ 淡紅 Co2+ 顏 色 離 子

28 (a)硫酸銅溶液 (b)硝酸鎳晶體與其溶液
圖3-15 銅離子、鎳離子在水溶液中的顏色

29 離子沉澱反應 .溶解度大於0.1 M視為可溶 .溶解度小於10?4 M為不溶或難溶 .沉澱反應可用淨離子反應式表示
AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s)↓ + NaNO3(aq) èAg+(aq) + Cl?(aq) → AgCl(s)↓ BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) → BaSO4(s)↓ + 2NaCl(aq) èBa2+(aq) + SO42?(aq) → BaSO4(s)↓ CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaCl(aq) èCa2+(aq) + CO32?(aq) →CaCO3(s)↓

30 圖 圖 圖3-18 氯化銀沉澱反應 硫酸鋇沉澱反應 碳酸鈣沉澱反應

31 表3-4 陰、陽離子混合溶液的溶解度 低溶解度 Fe2+、Pb2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+ C2O42?
表3-4 陰、陽離子混合溶液的溶解度 低溶解度 Fe2+、Pb2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+ C2O42? Ag+、Ba2+、Pb2+、Hg22+、Hg2+ CrO42? 全部他種陽離子 可溶 IA+、NH4+ SO32?、CO32?、PO43? IA+、NH4+、Sr2+、Ba2+ OH? IA+、IIA2+、NH4+ S2? (Ca2+微溶)、Sr2+、Ba2+、Pb2+ SO42? Ag+、Pb2+、Hg22+、Cu+、Tl+ Cl?、Br?、I? 全部(但Ag+除外) C2H3O2? 全部 NO3? NH4+ IA+ 化合物的溶解度 陽離子 陰離子

32 表3-5 沉澱物的顏色 Fe(OH)3 磚紅 Ag2CrO4 PbSO4 ZnS Fe(OH)2 PbI2 PbCl2 BaC2O4 PbS PbCrO4 Hg2Cl2 BaCO3 CuS BaCrO4 CaC2O4 BaSO3 Ag2S AgI CaSO4 BaSO4 Cu(OH)2 淡黃 AgBr CaCO3 AgCl 顏色 化合物

33 .有些沉澱物雖難溶於水,卻可與強酸反應 CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)
CaSO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + SO2(g) + H2O(l) 圖3-19 碳酸鈣與鹽酸反應

34 .有些金屬氫氧化物雖難溶於水,卻可以與強酸或強鹼反應,故稱為兩性物質。如Be(OH)2、Al(OH)3、Cr(OH)3、Zn(OH)2、Sn(OH)2、Pb(OH)2

35 Al(OH)3(s) + 3H+(aq) → Al3+(aq) + 3H2O(l)
 Al(OH)3(s) + OH?(aq) → Al(OH)4?(aq) 圖3-20 氫氧化鋁可與強酸或強鹼反應

36 .有些金屬硫化物,如MnS、FeS、CoS、NiS、ZnS等,雖不易溶於水,卻可與強酸反應,以ZnS為例,其反應式為
ZnS(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2S(g) .有些金屬的氫氧化物沉澱,可與氨水反應,如鉻、鎳、鎘、銀、銅、鋅等的氫氧化物

37 Cu(OH)2(s) + 4NH3(aq) → Cu(NH3)42+(aq) + 2OH?(aq)
圖3-21 氫氧化銅不溶於水(左管)但可以氨水反應而溶解(右管)

38 .有些金屬的鹵化物沉澱,如氯化鉛(PbCl2)在冷水中溶解度甚小,卻可溶於熱水中
.氯化銀(AgCl)難溶於水,但與氨水的反應性很大,而溴化銀及碘化銀則否

39 AgCl(s) + 2NH3(aq) → Ag(NH3)2+(aq) + Cl?(aq)
圖3-22 氯化銀加氨水的反應


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