濃度計算 王鳳英 副教授.

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1 濃度計算 王鳳英 副教授

2 溶解度 溶液組成： 溶液組成：質量百分比 溶液組成：容積莫耳濃度

3 濃度值(ppm) 硫氧化物、氮氧化物及揮發性有機物排放量之計算公式 硫氧化物以二氧化硫表示，分子量為64克/莫耳 氮氧化物以二氧化氮表示，分子量為46克/莫耳；揮發性有機物以甲烷表示，分子量為16克/莫耳。

4 稀釋 溶液反應的計量法 中和反應 溶液組成：當量濃度

5 溶液（solutions） 是一均勻的混合物，其中各成分皆均勻混合，即表示溶液中某一部分的成分與另一部分的成分相同。
例如，喝第一口咖啡的感覺與最後一口的感覺是一樣的。 溶液可以為氣體、液體以及固體

6 溶劑 溶液中較大量的物質稱為溶劑（solvent），而其他的物質則稱為溶質（solute）。
例如溶解一茶匙的糖於一杯水中，則糖為溶質而水為溶劑。 水溶液（aqueous solutions）是稱以水為溶劑的溶液。  

7 溶解度 溶解氯化鈉於水中，這些離子的固態緊密堆積在一起，當其固體溶解於水中後，離子開始分解並分散於水中。
極性水分子與離子間的強大交互作用力克服氯化鈉結晶中的離子間作用力。 當氯化鈉固體溶解，則離子在溶液中呈現不規則分散。

8 極性水分子 極性水分子與食鹽的正負離子作用，伴隨著溶解過程，這些作用力取代未溶解固體中之離子間束縛的強大離子間作用力。
當離子物質（如鹽）溶解於水中，離子被分離成各自的陰陽離子並分離於水中。譬如，當硝酸銨（NH4NO3）溶解在水中會形成NH4＋ 及NO3－ 離子且獨立分散開來，其溶解過程如下所示，其中(aq) 表示離子被水分子所包圍。

9 乙醇 乙醇容易溶解於水中與乙醇的分子結構有關 。 乙醇分子中有和水一樣的 O─H 鍵，導致它可以和水形成共存現象。
乙醇分子在溶液中可以和水分子之間形成氫鍵鍵結。

10 乙醇的極性 (a)乙醇分子包含一個與水分子相同的極性 O─H 鍵。 (b)極性水分子與乙醇的極性 O─H 鍵之間形成強大的作用力。

11 糖 糖分子（一般桌上用糖的化學名為蔗糖），分子中具有相當多的極性 O─H 基團，每個基團可和水分子形成氫鍵，因為蔗糖和水分子間的吸引，而使得糖相當容易地溶解在水中。 一般桌上用糖（稱為蔗糖）的結構，因分子中大量的極性 O─H 基團導致蔗糖易溶於水中。

12 石油是碳氫化合物 石油是碳氫化合物分子所混合，碳和氫的陰電性相當接近，鍵結電子為兩原子等量共用所以鍵結性質為非極性。由此現象導致非極性分子與極性水分子之間無法吸引，所以無法溶解在水中。 在石油中發現的典型分子，這些鍵結皆為非極性。

13 相似溶解相似 即是溶劑一般溶解具有相似極性的溶質。亦即，非極性溶劑溶解非極性溶質。

14 溶液組成 簡介: 當溶液在定溫之下含有最大的可溶解的溶質稱為飽和（saturated），當固體溶質添加於已飽和的溶液時，則添加的溶質將不會被溶解。 一溶液尚未達到溶解溶質的限制則稱為不飽和（unsaturated），當固體溶質添加於未飽和溶液時，則溶質將被溶解。

15 濃縮溶液 & 稀釋溶液 濃縮溶液（concentrated solution）表示溶解較多溶質的液體（濃醇咖啡是濃縮的）。
稀釋溶液（dilute solution）表示溶解較少溶質的液體（淡薄咖啡是稀釋的）。

16 溶液組成：質量百分比 描述溶液的組成意義指明定量溶液中所含溶質的量。一般常用的溶質含量為幾克或莫耳數，溶液的定量一般則利用質量或體積。
溶液組成：質量百分比  描述溶液的組成意義指明定量溶液中所含溶質的量。一般常用的溶質含量為幾克或莫耳數，溶液的定量一般則利用質量或體積。 最常用來描述溶液組成的是質量百分比（mass percent），有時也稱為重量百分比（weight percent），其定義為在定量溶液中所含溶質的含量。

17 溶液組成：質量百分比計算 有一以 100.0 g 水混合 1.00 g 乙醇（C2H5OH） 所製備的溶液，試計算此溶液中乙醇的質量百分比。
重量百分濃度(﹪)= 100﹪

18 溶液組成：計算溶質質量 牛奶不是真溶液，牛奶是由微小油脂、蛋白質等粒狀懸浮物和其他物質分散在水中所形成之溶液，它包含溶解的乳糖，一般牛奶中包含4.5% 的乳糖（C12H22O11）質量，試計算在 175 g 牛奶中的乳糖質量。

19 溶液組成：容積莫耳濃度 測量溶液的體積比測量溶液的質量來得便利，化學家經常以溶液的濃度來描述一溶液。
一般溶液濃度的定義為單位體積溶液中溶質的重量。最常用的濃度表示方式為容積莫耳濃度（molarity；M）。 容積莫耳濃度描述溶質含量為莫耳，溶液體積為升，所以容積莫耳濃度為一升溶液體積中所含溶質的莫耳數。

20 介紹莫耳濃度 強調體積是以公升為單位。 由於化學反應在進行時都是以分子為單位，因此用重量百分濃度無法適當表示出反應的質量，須除以分子量加以換算，因此提出一種新的濃度表示法，以莫耳為單位，便可值接應用於反應式上。

21 1.0 莫耳的溶液 1.0 莫耳的溶液（寫成 1.0 M）表示一升溶液中含1.0 mol 的溶質。 M=

22 溶質的莫耳數 在計算已知溶液體積及容積莫耳濃度下的溶質莫耳數時，利用容積莫耳濃度的定義來推算，當在容積莫耳濃度的定義公式兩邊乘以溶液體積（以升），則可得溶液中溶質的莫耳數 。

23 溶液組成：容積莫耳濃度計算 I 試計算將 11.5 g 固體 NaOH 溶解於足夠的水中所形成 1.50 L 溶液的容積莫耳濃度。

24 溶液組成：容積莫耳濃度計算 II 試計算將 1.56 g HCl 氣體溶解於足夠的水中所形成 26.8 mL 溶液的容積莫耳濃度。 

25 溶質的濃度 描述溶液的組成也許不能反映溶解狀態中溶質的化學本性，溶質的濃度一般為描繪溶解之前的溶質。
例如描述 1.0 M NaCl 溶液表示此溶液為溶解 1.0 mol 固體 NaCl 在足夠的水中製備成 1.0 L 的溶液；它並不代表此溶液中含有 1.0 mol NaCl 單元。

26 溶液組成 溶液組成：以容積莫耳濃度計算離子濃度 試計算以下各溶液的離子濃度： a M Co(NO3)2 b. 1 M FeCl3 

27 容積莫耳濃度 在計算已知溶液體積及容積莫耳濃度下的溶質莫耳數時，利用容積莫耳濃度的定義來推算，當在容積莫耳濃度的定義公式兩邊乘以溶液體積（以升），則可得溶液中溶質的莫耳數：

28 以容積莫耳濃度計算莫耳數 溶液組成：以容積莫耳濃度計算莫耳數 在 25 mL 的 0.75 M AgNO3 溶液中具有多少莫耳Ag＋ 離子？   

29 標準溶液 標準溶液（standard solution）是指確知濃度的溶液。
當在可獲得純溶質的條件下，標準溶液可由下法製備，稱取一定量的溶質，再將溶質完全移到一定量瓶（volumetric flask）中，並添加足夠的溶劑使溶液體積到達定量瓶瓶頸的刻度。

30 製備標準溶液的步驟 (a)取一已知重量的溶質於定量瓶中並加入少量的水。 (b)緩慢地搖動定量瓶使固體溶質溶解在水中。
(c)添加更多的水，在緩慢搖動下，直到水位剛好到達定量瓶瓶頸的刻度，然後翻轉定量瓶數次來混合溶液。

31 溶液組成：以容積莫耳濃度計算質量 當分析酒中的酒精含量時，化學家需要 1.00 L 的 M K2Cr2O7 （重鉻酸鉀）水溶液，試問需要多少重量的固體K2Cr2O7（莫耳質量為 g）來製備此溶液？ 

32 稀釋 添加更多溶劑於溶液中的過程稱為稀釋（dilution）。
稀釋  添加更多溶劑於溶液中的過程稱為稀釋（dilution）。 典型的稀釋計算為決定需要添加多少水於原溶液中以獲得所設計的濃度，重點在於計算中要記住水只是添加於稀釋溶液中，稀釋溶液中最後溶質的含量與原先溶質（濃的原溶液）的含量是一樣的。 溶質的莫耳數相同，但更多的水被添加而體積增加，所以容積莫耳濃度下降。

33 溶液的過程 (a) 28.6 mL 的 17.5 M 醋酸溶液移到內已含水的定量瓶。
(b)添加水到定量瓶（伴隨搖動）使體積達到標準刻度，並且翻轉定量瓶數次以混合溶液。 (c)最後完成的溶液即為 1.00 M 的醋酸溶液。

34 計算稀釋溶液的濃度 製備 1.5 L 的 0.10 M H2SO4 溶液需要多少體積的 16 M 濃硫酸？ 

35 溶液反應的計量法 解伴隨溶液反應之化學計量問題的步驟 步驟 1 寫出反應的平衡方程式，反應若伴隨離子，則最好寫出淨離子反應。
步驟 2 計算反應物的莫耳數。 步驟 3 決定限量反應物。 步驟 4 計算其他反應物或生成物的莫耳數。 步驟 5 如果必要則轉換成克數或其他單位。   

36 溶液化學計量： 計算反應物及生成物的質量 試計算必須添加多少質量的固體 NaCl 於
1.50 L 的 M AgNO3 溶液，使所有Ag＋離子沉澱以形成 AgCl，並計算生成的 AgCl 質量？ 當氯化鈉水溶液添加於硝酸銀溶液中，會形成白色的氯化銀沉澱。   

37 溶液化學計量： 決定限量反應物及生成物質量的計算
當 Ba(NO3)2 和K2CrO4 在水溶液中反應，將產生黃色 BaCrO4，試計算當 3.50 × 10－3 mol 的固體 Ba(NO3) 2溶解在 265 mL 的 M K 2CrO4 溶液所形成的BaCrO4 質量為何？ 鉻酸鋇沉澱。   

38 中和反應  一般酸鹼反應稱為中和反應（neutralization reaction）；以剛好足夠的強鹼添加於強酸溶液中反應，稱其中強酸被中和（neutralized）。 中和反應的生成物一般為水。

39 溶液化學計量： 計算中和反應的體積 試計算必須添加多少體積的 M HCl 溶液來中和 25.0 mL 的 M NaOH 溶液？ 

40 溶液組成：當量濃度 一個當量酸（equivalent of an acid）表示可以提供 1 mol H＋ 離子量的酸溶液。
一個當量鹼（equivalent of a base）表示可以提供 1 mol OH－ 離子量的鹼物質。 酸和鹼的當量重（equivalent weight）則表示具有一當量酸或鹼的重量（以克計）。 一般的強鹼如 NaOH、KOH，其中 NaOH 或 KOH 每個化學式單位供給一個OH－ 離子，所以可以表示 。

41 計算當量重 一般強酸與強鹼的莫耳質量與當量重 溶液化學計量：計算當量重
磷酸（H3PO4）每分子可供給三個 H＋ 離子，試計算 H3PO4的當量重。 

42 當量濃度 當量濃度（normality；N）定義為每升溶液中具有一當量溶質。 這意味著每升溶液中 1 N 溶液含有 1 當量的溶質。
當將溶液的體積以升乘以當量濃度則可以獲得當量數。

43 使用當量的主要優點 使用當量的主要優點為 1 當量的酸所擁有可用的 H＋ 離子等於1當量的鹼所擁有的 OH＋ 離子，即是
0.75 當量的鹼將會與 0.75 當量的酸完全反應。 0.23 當量的鹼將會與 0.23 當量的酸完全反應。

44 已知中和反應的必要條件為等當量的酸和鹼，故可表示亦即   
因此，任何中和反應均遵守以下定律：

45 溶液化學計量：計算當量濃度 試問需要多少體積的 N 的 KOH 溶液才能與 L 的 0.45 N H3PO4溶液完全反應？ 

46 pH值的定義 水的解離現象 【H2O→H++OH-】 pH值的定義，以及其數值大小和水溶液中〔H+〕、〔OH-〕的關係

47 pH值 pH值，亦稱氫離子濃度指數、酸鹼值，是溶液中氫離子活度的一種標度，也就是通常意義上溶液酸鹼程度的衡量標準。這個概念是1909年由丹麥生物化學家Søren Peter Lauritz Sørensen提出。p代表德語Potenz，意思是力量或濃度，H代表氫離子（H+）。有時候pH也被寫為拉丁文形式的pondus hydrogenii。

48 pH值的計算公式 通常情況下（25℃），當pH<7的時候，溶液呈酸性，當pH>7的時候，溶液呈鹼性，當pH=7的時候，溶液為中性。 pH值的計算公式如下： pH = - log10 [H+] = - log10 [OH−] 當在298K（25℃）的時候，水的離子積Kw = [H+][OH−]=10−14 因為log Kw = log [H+] + log [OH−]，所以此時pOH=14-pH。

49 物質pH 鹽酸(10 mol/L)-1.0 鉛酸蓄電池的酸液<1.0 鹽酸(1 mol/L)0 磷酸(1 mol/L)1.08
胃酸2.0 檸檬汁2.4 可樂2.5 食醋2.9 橙汁3.5 蘋果汁4.0 啤酒4.5 咖啡5.0 茶5.5 酸雨< 5.6

50 物質pH 癌症病人的唾液4.5-5.7 牛奶6.5 純水，氯化鈉溶液7.0 健康人的唾液6.5-7.4 血液7.34 - 7.45
海水8.0洗手 皂 家用氨水除垢劑11.5 漂白水12.5 家用氫氧化鈉13.5 氫氧化鈉(1 mol/L)14