高一化学笔记——萃取、焰色试验、与物质的量浓度

萃取和分液

• 萃取：利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解能力的不同提取溶质。
• 分液：将两种互不相溶的液体分离。

焰色反应（焰色试验）

• 钠：黄
• 钾：紫（透过蓝色钴玻璃片观察）
• 钙：砖红
• 铜：蓝绿

☆配制一定物质的量浓度的溶液

• 物质的量浓度：每升溶液中所含溶质 B 的物质的量
  • 称为溶质 B 的物质的量浓度
  • 符号 \(c_B\)
  • 单位 \(mol \cdot L^{-1}\)

\[c_B = \frac {n_B} V \]

• 质量分数：溶质的质量与溶液的质量的比值。
  • 符号 \(\omega\)。

\[\omega = \frac {m_{溶质}} {m_{溶液}} \times 100\% = \frac {m_{溶质}} {m_{溶质} + m_{\ce{H2O}}} \times 100\% = \frac S {S + 100} \]

实验

• 容量瓶
  • 细颈、梨形、平底玻璃瓶。
  • 瓶上有容积、温度、刻度线。
  • 常用规格：\(25, 50, 100, 250, 500, 1000 mL\)。遵循大而近原则选取。
  • 使用前要检漏。
  • 不能加入过冷或过热的液体。手要握在刻度线以上。

实验步骤

• 称量（or 量取）
  • \(m = n \times M = c \times V \times M\)。
• 溶解（or 稀释）
  • 在烧杯中溶解。
  • 要回到室温。
• 转移
• 洗涤
• 定容
  • 靠近刻度线时要用胶头滴管。
  • 平视刻度线。凹液面底部与刻度线相切。
• 摇匀

误差

\[c = \frac n V = \frac 1 M \times \frac m V \]

• 仰视：实际偏大、读数偏小，\(c\) 偏小。
• 俯视：实际偏小、读数偏大，\(c\) 偏大。

结论：物质的量浓度 与 质量分数 的换算

\[c = \frac {1000mL \cdot L^{-1} \times \rho \times \omega} {M} \]

其中 \(\rho\) 为溶液的密度，单位为 \(g \cdot mL^{-1}\)。

• 例：（一个值得记忆的结论）
  • 已知 \(98\%\) 浓硫酸密度 \(\rho = 1.84 g \cdot mL^{-1}\)。求 \(c\)。
  • \(c = \frac {1000mL \cdot L^{-1} \times 1.84 g \cdot mL^{-1} \times 98\%} {98 g \cdot mol^{-1}} = 18.4 mol \cdot L^{-1}\)。
  • \(\boxed{c_{浓 \ce{H2SO4}} = 18.4 mol \cdot L^{-1}}\)。

推导

\[\begin{aligned} & c \\ =& \frac n V \\ =& \frac {m_{溶质} / M} {(m_{溶质} + m_{\ce{H2O}}) / (\rho \times 1000mL \cdot L^{-1})} \\ =& \frac {1000mL \cdot L^{-1} \rho \omega} M \\ \end{aligned}\]

守恒

\[\begin{cases} m_1 \omega_1 = m_2 \omega_2 \\ c_1 V_1 = c_2 V_2 \\ m_1 + m_{\ce{H2O}} = m_2 \\ \end{cases}\]

但是往往 \(V_1 + V_{\ce{H2O}} \ne V_2\)。

电荷守恒

\[\ce{A_xB_y = x A^y+ + y B^x-} \]

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例：（一化儿）\(c_{\ce{Na2SO4}} = 0.1 mol \cdot L^{-1}\)。求 \(c_{\ce{Na+}}\) 和 \(c_{\ce{SO4^2-}}\)。

\[\ce{Na2SO4 = 2Na+ + SO4^2-} \]

因此 \(c_{\ce{Na+}} = 0.2 mol \cdot L^{-1}, c_{\ce{SO4^2-}} = 0.1 mol \cdot L^{-1}\)。

吸水

• \(\ce{Na, Na2O, Na2O2}\) 加水产生 \(\ce{NaOH}\)。
• \(\ce{SO3}\) 加水产生 \(\ce{H2SO4}\)。
• \(\ce{NO2}\) 加水产生 \(\ce{HNO3}\)。