化學 · 同學科課程
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溶液質量分數與稀釋

化學建議年齡: 11–15

只加水而不加溶質,為什麼溶液會變稀?

改變溶質、水和後來加入的水的質量,用守恆的溶質質量解釋稀釋前後的質量分數。

學習目標

  • 用溶質質量÷溶液質量計算溶質質量分數。
  • 解釋加水稀釋時哪些量改變、哪些量守恆。
  • 比較同一種溶質的不同濃度,不把質量分數當作體積。

開始前

  • 會計算一個數佔總數的百分比。
  • 知道溶質均勻分散在溶劑中形成溶液。

互動科學實驗

  1. 1建立質量帳目
  2. 2只加入水
  3. 3改變溶質
  4. 4設計稀釋
溶質 20 g ÷ 溶液 100 g = 20%
實驗預設

只按質量計算並假設完全溶解。液面和圓點僅為組成示意,不表示體積或粒子數比例。

邊觀察,邊解釋

依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。

  1. 20 g 溶質和 80 g 水形成 100 g 溶液。溶質質量分數是 20÷100=20%。分母包括溶質和全部水。

    你的任務: 選擇起始溶液,核對三項質量和百分數。

  2. 再加 100 g 水,溶質仍是 20 g,溶液總質量變為 200 g,所以質量分數降為 10%。溶質沒有消失。

    你的任務: 在溶質不變時移動「加入的水」,觀察分母與百分數。

  3. 水的總質量相同時,加入更多且完全溶解的溶質會同時增大分子與分母;百分數上升,但不會按溶質質量簡單加倍。

    你的任務: 比較 20 g 與 40 g 溶質、80 g 水時的結果。

  4. 40 g 溶質、80 g 水時約為 33.3%。再加 120 g 水後總質量為 240 g,質量分數約為 16.7%。用質量帳目可以檢查稀釋方案。

    你的任務: 選擇目標稀釋,再自行改變加水量接近 20%。

把現象連成解釋

分子是溶質質量

質量分數描述溶質質量在整個溶液質量中的份額。百分號表示每 100 份質量中所佔的份數。

稀釋守恆溶質

若只加水且沒有灑出、反應或蒸發,溶質質量保持不變;總質量增加,因此同一分子除以更大的分母。

質量分數不是體積濃度

這裡所有輸入都用克,模型沒有計算莫耳濃度或體積分數。實際配製還要考慮溶解度、溫度、密度和測量誤差。

檢查理解

120 g 溶質與 80 g 水形成的溶液,溶質質量分數是多少?
220 g 溶質與 80 g 水形成溶液後,再加入 100 g 水,新的質量分數是多少?
3只加水稀釋時,哪一個量保持不變?
4這個模型為什麼不能直接給出混合後的體積?

可列印學習單

先獨立完成練習頁;答案和解釋在獨立一頁。

化學

溶液質量分數與稀釋

姓名:________________日期:________________

只加水而不加溶質,為什麼溶液會變稀?

  1. 20 g 溶質與 80 g 水形成的溶液,溶質質量分數是多少?

    A. 20% B. 25% C. 80%

  2. 20 g 溶質與 80 g 水形成溶液後,再加入 100 g 水,新的質量分數是多少?

    A. 10% B. 20% C. 40%

  3. 只加水稀釋時,哪一個量保持不變?

    A. 溶質質量 B. 溶液總質量 C. 質量分數

  4. 這個模型為什麼不能直接給出混合後的體積?

    A. 它只使用質量,且真實混合體積未必簡單相加 B. 任何溶液都沒有體積 C. 克和毫升總是相同

解答頁

溶液質量分數與稀釋

  1. 20%

    溶液質量是 20+80=100 g,所以 20÷100×100%=20%。

  2. 10%

    溶質仍為 20 g,總質量變為 200 g;20÷200×100%=10%。

  3. 溶質質量

    沒有加入或移走溶質,所以溶質質量守恆;水和總質量增加,質量分數下降。

  4. 它只使用質量,且真實混合體積未必簡單相加

    質量守恆不等於體積可加;體積還與密度、溫度和混合行為有關。