也談一定物質(zhì)的量濃度的溶液配制應(yīng)注意的問題

陸梅

摘要： 本文分析了在一定物質(zhì)的量濃度的溶液配制過程中需注意的幾個問題：容量瓶使用、誤差分析、稱量儀器、粗配和精配、基準物質(zhì)的使用等。

關(guān)鍵詞： 容量瓶使用誤差分析粗配和精配基準物質(zhì)稱量儀器

高中化學新課程標準對化學課程的實施起著限制、指導(dǎo)和評價的作用，在其內(nèi)容標準中對物質(zhì)的量的有關(guān)內(nèi)容是這樣說明的：“認識摩爾是物質(zhì)的量的基本單位，能用于進行簡單的化學計算，體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用。”正是因為如此，“物質(zhì)的量濃度的溶液的配制”的教學一直是高中化學的重點之一。在實際教學過程中應(yīng)該注意以下幾個問題。

1.使用容量瓶配制時的問題

（1）配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液是將一定質(zhì)量或體積的溶質(zhì)按所配制溶液的體積在選定的容量瓶中定容，因而不需要計算水的用量。

（2）不能配制任意體積的一定物質(zhì)的量濃度的溶液。這是因為在配制的過程中是用容量瓶來定容的，而容量瓶的規(guī)格是有限的，常用的有50 ml、250 ml、500 ml、1000 ml等。所以只能配制體積與容量瓶容積相同的一定物質(zhì)的量濃度的溶液。

（3）在配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時，不能直接將溶質(zhì)放入容量瓶中進行溶解，而要在燒杯中溶解，待燒杯中溶液的溫度恢復(fù)到室溫時，才能將溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中。這是因為容量瓶的容積是有標定的，而絕大多數(shù)物質(zhì)在溶解時都會伴隨著吸熱或放熱過程的發(fā)生，引起溫度的聲高或降低，從而影響到溶液的體積，使所配制的溶液中的溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不準確。

（4）定容后的容量瓶在反復(fù)顛倒、振蕩后，會出現(xiàn)容量瓶中的液面低于容量瓶刻度線的情況，這時不能再向容量瓶中加入蒸餾水。這是因為容量瓶是屬于“容納量”式的玻璃儀器（指注入量器的液體的體積等于容器刻度所示的體積）。用滴管定容到溶液的凹液面與容量瓶的刻度線相切時，液體的體積恰好為容量瓶的標定容積。將容量瓶反復(fù)顛倒、振蕩后，出現(xiàn)容量瓶中的液面低于容量瓶刻度線的情況，主要是由于部分溶液在潤濕容量瓶磨口時有所損失，以及粒子間隔減小造成的。

2.因操作不當所引起誤差問題

（1）稱量時引起的誤差

使所配溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏高的主要原因：

①天平的砝碼沾有其他物質(zhì)或已經(jīng)銹蝕；

②用量筒量取液體時，仰視讀數(shù)，使得液體的體積偏大，等等。

使所配溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏低的主要原因：

①試劑、砝碼的左右位置顛倒；

②砝碼有殘缺；

③在敞口容器中稱量易吸收空氣中其他成分或易于揮發(fā)的物質(zhì)時動作過慢；

④用量筒量取液體時，俯視讀數(shù)，使所得液體的體積偏小，等等。

（2）用于溶解稀釋溶液的燒杯未用蒸餾水洗滌，使溶質(zhì)的物質(zhì)的量減少，致使溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏低。

（3）轉(zhuǎn)移或攪拌溶液時有部分液體濺出，致使溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏低。

（4）容量瓶內(nèi)溶液的溫度高于20℃，造成所量取的溶液體積小于容量瓶上所標注的液體體積，致使溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏高。

（5）在給容量瓶定容時，仰視讀數(shù)會使溶液體積增大，致使溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏低；俯視讀數(shù)會使溶液體積減小，致使溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏高。

3.稱量儀器使用的問題

如：實驗中需要0.100 mol·L的NaCO溶液100mL，配制時應(yīng)該選用的容量瓶的規(guī)格和稱取的碳酸鈉質(zhì)量分別是多少？解析：所需NaCO的質(zhì)量為0.100 mol·L×0.1 L×106g·mol=1.06 g，普通托盤天平只能達到0.1g的精度，此處應(yīng)選用電子天平才能達到要求。一般學校采用的托盤天平不能選用。教師在教授此處內(nèi)容時可采取適當變通的做法，如將配制濃度改為0.500 mol·L，則此時所需Na2CO3的質(zhì)量為0.500 mol·L×0.1 L×106 g·moL=5.3 g，此刻托盤天盤完全能達到精度要求，且教師在講授配制精度時也絲毫不會被動。

4.粗配和精配的問題

在現(xiàn)實教學中，很多老師一提到“配制一定物質(zhì)的量濃度溶液”的儀器，立即就提到容量瓶，那容量瓶是否為配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的必要儀器呢？2003年江蘇省高考化學試題第19題給了我們很多啟發(fā)。

原題為：要配制濃度約為2mol·LNaOH溶液100mL，下面的操作正確的（）

A.稱取8g NaOH固體，放入250mL燒杯中，用100mL量筒量取100mL蒸餾水，加入燒杯中，同時不斷攪拌至固體溶解；

B.稱取8g NaOH固體，放入100mL量筒中，邊攪拌，邊慢慢加入蒸餾水，待固體完全溶解后用蒸餾水稀釋至100mL；

C. 稱取8g NaOH固體，放入100mL容量瓶中，加入適量蒸餾水，振蕩容量瓶使固體溶解，再加入水到刻度，蓋好瓶塞，反復(fù)搖勻；

D.用100mL量筒量取40mL 5mol·L-1NaOH溶液，倒入250mL燒杯中，再用同一量筒取60mL蒸餾水，在不斷攪拌下，慢慢倒入燒杯中。

解析：該題的正確答案為A、D，此題A、D兩個選項中溶液的配制均未使用到容量瓶，也就是說配制一定物質(zhì)的量濃度溶液未必一定需要使用容量瓶。事實上根據(jù)化學實驗準確度要求的不同，所需要溶液的精度也不同。溶液的配制也分為粗略配制與精確配制兩大類。在上述題中，題干明確說明配制約為2mol·L NaOH溶液。從有效數(shù)字看，該配制精度要求只需1位有效數(shù)字，且為大約的濃度，利用AD兩題支中的方法完全可以粗配到符合要求的溶液。容量瓶作為一種較為精密的化學定量儀器，一般只適用于溶液的精配，粗略配制溶液時使用量筒和燒杯就可以了。

5.基準物質(zhì)選擇問題

2008年江蘇高考化學試題第9題：“準確稱取0.4000g的NaOH固體配成1000mL濃度為0.01000 mol·L的溶液”。此操作能否達到目的，解析：僅從字面看，分析天平可以準確稱量0.4000g的固體，若配制成1000mL溶液，其濃度為0.01000 mol·L。但此操作不能達到目的。究其原因，并非所有物質(zhì)都能精確配制，只有符合“基準物質(zhì)”要求的物質(zhì)才能準確配制。

基準物質(zhì)必須（1）在空氣中穩(wěn)定：不吸濕、不揮發(fā)、不與空氣中物質(zhì)反應(yīng)、受熱不易分解；（2）純度較高；（3）實際組成與化學式完全符含；（4）具有較大的摩爾質(zhì)量便于減少稱量。

誤差對照上述要求，NaOH由于其在空氣中易于吸收CO和水分等，不適合用作基準物，因而不能精配。在中學，與NaOH類似不適合用作基準物的還有濃硫酸、鹽酸等，而NaCl、NaCO卻可用作基準物選用。事實上，在實際生產(chǎn)與研究中，諸如NaOH、硫酸、鹽酸等不能精確配制的物質(zhì)，一般均采用先粗略配制，再采用基準物進行滴定標定的方法獲得其準確濃度。

例：實驗室用密度為1.25 g·mL，質(zhì)量分數(shù)為36.5%的濃鹽酸配制240 mL 0.1 mol·L的鹽酸，請回答下列問題：

（1）濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度為12.5 mol·L。

（2）配制240 mL 0.1 mol·L的鹽酸，需濃鹽酸2.0mL，選用容量瓶的規(guī)格500 mL，

解析：（1）c（HCl）==12.5 mol·L

（2）×0.1 mol·L=12.5 mol·L·V

V=0.002 L=2 mL

（3）取25.00 mL該配制的鹽酸放入錐形瓶中，并滴加2～3滴酚酞作指示劑，用NaOH溶液進行滴定。重復(fù)上述滴定操作2～3次，記錄數(shù)據(jù)如下。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計算該鹽酸的物質(zhì)的量濃度。

（3）先算出耗用標準NaOH體積的平均值

==26.10 mL（第二次偏差太大，舍去）

c（HCl）==0.1044 mol·L

用物質(zhì)的量濃度為12.5 mol·L的濃鹽酸只能來配制約為0.1 mol·L的稀鹽酸，因為濃鹽酸在配制過程中要揮發(fā)，要測定鹽酸準確濃度再采用基準物進行滴定標定的方法而獲得。同樣用濃硫酸來配制稀硫酸，濃硫酸在配制過程中要吸水，在實際研究中，要測定硫酸準確濃度也是采用基準物進行滴定標定的方法獲得的。

“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”是中學化學中重要的定量實驗之一，無論是傳統(tǒng)教材還是新課程下的蘇教版教材，都安排在高一化學初始階段學習并作為必修的重點知識。教師在教授該部分內(nèi)容時，應(yīng)該注意以上五個問題。科學向來嚴謹，教師在教授看似簡單的基本內(nèi)容時，應(yīng)盡量做到細致到位，以呈現(xiàn)知識應(yīng)有的嚴密與精確。