已知一樣本溶液中,碳酸鈉的質量體積濃度為 \(\text{21}\text{.2 g}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\),則該樣本溶液的摩爾濃度為 (答案保留至小數點後兩位;碳酸鈉的摩爾質量為 \(106.0\ \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\))。
題解:
根據摩爾濃度的計算公式:
\[\text{摩爾濃度}\left( \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}} \right)\ \text{=}\ \frac{\text{質量體積濃度}\left( \text{g}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}} \right)}{\text{摩爾質量}\left( \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}} \right)}\]所以,
\[\left[ \text{N}{{\text{a}}_{2}}\text{C}{{\text{O}}_{3}}\left( \text{aq} \right) \right] =\ \frac{\text{21}\text{.2}\ \text{g}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}}{\text{106}\text{.0}\ \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}}\ =\ \text{0}\text{.20}\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\]已知實驗室購買的濃氫氯酸的質量百分比濃度為 \(37 \%\),溶液的密度為 \(\text{1}\text{.18}\ \text{g}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\)。則該氫氯酸的摩爾濃度為 \(\text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\)(答案保留至小數點後一位;氯化氫的摩爾質量為 \(\text{36}\text{.5}\ \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-\text{1}}}\);提示:可假設以 100 g 氫氯酸為基礎進行計算)。
題解:
假設有 \(\text{100}\ \text{g}\) 氫氯酸溶液。那麼,含有氯化氫的質量就是 \(\text{37}\ \text{g}\)。
所以,\(\text{100}\ \text{g}\) 樣本中含有氯化氫的摩爾數為:
\[\displaystyle{n=\ \frac{37\ \text{g}}{36.5\ \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}}\ =\ 1.01\ \text{mol}}\]\(\text{100}\ \text{g}\) 樣本的體積為:
\[\displaystyle{V=\ \frac{100\ \text{g}}{1.18\ \text{g}\ \text{c}{{\text{m}}^{-3}}}\ =\ 84.7\ \text{c}{{\text{m}}^{3}}\ \text{=}\ 0.0847\ \text{d}{{\text{m}}^{3}}}\]根據摩爾濃度的定義,計算氫氯酸的摩爾濃度為:
\[\displaystyle{\left[ \text{HCl}\left( \text{aq} \right) \right]=\ \frac{1.01\ \text{mol}}{0.0847\ \text{d}{{\text{m}}^{3}}}\ \text{=}\ 12.0\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}}\]
實驗室中現有摩爾濃度為 \(12.0\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\) 的濃氫氯酸,若要製備 \(250.0\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 濃度為 \(1.00\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\) 的氫氯酸稀溶液,需要量取原濃氫氯酸 \(\text{c}{{\text{m}}^{3}}\)(答案保留至小數點後一位)。
題解:
稀釋過程中,溶質的摩爾數不變,即
\[\text{稀釋前溶液的}\left( \text{濃度}\times\text{體積} \right)=\ \text{稀釋後溶液的}\left( \text{濃度}\times \text{體積} \right)\]假設需要量取濃氫氯酸的體積為 \(\text{V}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\),則
\[12.0\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\times \text{V}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\ =\ 1.00\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\times 250.0\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\]所以,所需濃氫氯酸的體積 \(\text{V}\ =\ 20.8\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\)
實驗室中有一氫氧化鈉溶液樣本,其摩爾濃度為 \(\text{6}\text{.5}\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\),若要將 \(\text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\) 的此樣本溶液稀釋至濃度為 \(\text{1}\text{.50}\ \text{mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\),需要加入 \(\text{c}{{\text{m}}^{3}}\) 的水(答案保留至小數點後一位)。
題解:
稀釋過程中,溶質的摩爾數不變。假設稀釋後溶液的體積為 \(\text{V}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\),則
\[\text{6}\text{.5 mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\ \times \ \text{25}\text{.0}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\ = \text{1}\text{.50 mol}\ \text{d}{{\text{m}}^{-3}}\ \times \ \text{V}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\]稀釋後溶液的體積 \(\text{V}\ \text{=}\ \text{108}\text{.3}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\)
所以,所需加入水的體積為 \(\left( 108.3\ -\ 25.0\ \right)\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\ \text{=}\ \text{83}\text{.3}\ \text{c}{{\text{m}}^{\text{3}}}\)。