也談一定物質的量濃度的溶液配制應注意的問題

陸梅

摘要： 本文分析了在一定物質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、基準物質的使用等。

關鍵詞： 容量瓶使用誤差分析粗配和精配基準物質稱量儀器

高中化學新課程標準對化學課程的實施起著限制、指導和評價的作用，在其內容標準中對物質的量的有關內容是這樣說明的：“認識摩爾是物質的量的基本單位，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）配制一定物質的量濃度的溶液是將一定質量或體積的溶質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的量濃度的溶液。

（3）在配制一定物質的量濃度的溶液時，不能直接將溶質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到室溫時，才能將溶液轉移到容量瓶中。這是因為容量瓶的容積是有標定的，而絕大多數物質在溶解時都會伴隨著吸熱或放熱過程的發生，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的物質的量濃度不準確。

（4）定容后的容量瓶在反復顛倒、振蕩后，會出現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。將容量瓶反復顛倒、振蕩后，出現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

使所配溶液中溶質的物質的量濃度偏高的主要原因：

①天平的砝碼沾有其他物質或已經銹蝕；

②用量筒量取液體時，仰視讀數，使得液體的體積偏大，等等。

使所配溶液中溶質的物質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的物質時動作過慢；

④用量筒量取液體時，俯視讀數，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，使溶質的物質的量減少，致使溶液中溶質的物質的量濃度偏低。

（3）轉移或攪拌溶液時有部分液體濺出，致使溶液中溶質的物質的量濃度偏低。

（4）容量瓶內溶液的溫度高于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，致使溶液中溶質的物質的量濃度偏高。

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

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，配制時應該選用的容量瓶的規格和稱取的碳酸鈉質量分別是多少？解析：所需NaCO的質量為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

在現實教學中，很多老師一提到“配制一定物質的量濃度溶液”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。

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的量濃度溶液未必一定需要使用容量瓶。事實上根據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。從有效數字看，該配制精度要求只需1位有效數字，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，并非所有物質都能精確配制，只有符合“基準物質”要求的物質才能準確配制。

基準物質必須（1）在空氣中穩定：不吸濕、不揮發、不與空氣中物質反應、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，在實際生產與研究中，諸如NaOH、硫酸、鹽酸等不能精確配制的物質，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，質量分數為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。重復上述滴定操作2～3次，記錄數據如下。

根據上述數據，計算該鹽酸的物質的量濃度。

（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，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容時，應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容時，應盡量做到細致到位，以呈現知識應有的嚴密與精確。