稀释溶液时,溶质的摩尔数保持不变,所以 M1V1 = M2V2。变形求出未知量,两边体积单位要保持一致。
加入的水等于最终体积减去起始体积。
稀释是 SPM化学 酸、碱与盐一章里的常客,它建立在一个干净的想法上:加水改变的是体积,而不是溶质的量。我们的一对一网课老师会确保你自如地使用 M1V1 = M2V2,永远不会把最终体积和加入的水的体积弄混。
什么时候用到它
当较浓的储备液被稀释成较稀的溶液时就用稀释:由浓酸配稀酸,或由储备液配工作液。它也以「我该加多少水」的问题出现,那需要多做一次减法。
公式
M1V1 = M2V2
- M1 = 起始摩尔浓度,单位 mol dm−3
- V1 = 起始体积
- M2 = 稀释后的最终摩尔浓度,单位 mol dm−3
- V2 = 最终体积
体积单位只需两边一致(cm3 对 cm3,或 dm3 对 dm3);这里不必是 dm 立方,因为体积在两边都出现,任何相同单位都会约去。
单位
摩尔浓度的单位是 mol dm−3。两个体积可以是 cm3 或 dm3,只要它们是同一单位。
关键在于溶质的摩尔数 M x V 不因稀释而改变。
为什么摩尔数保持不变
当你往溶液里加水时,你没有加入额外的溶质,原本在里面的每一颗粒子之后仍在,只是分散到更大的体积里。这正是为什么稀释前的摩尔数 M1 x V1 必须等于稀释后的摩尔数 M2 x V2。
用这种方式理解公式、而不是死记字母,意味着你能在压力下把它重建出来,并立刻知道更大的体积必然给出更小的浓度。如果你稀释后的答案比储备液还浓,你马上就知道哪里出错了。
例题一(易):稀释酸
把 20 cm3 的 2 mol dm−3 盐酸稀释到 100 cm3。求新的摩尔浓度。
- 第一步,M2 = M1V1 / V2 = (2 x 20) / 100。
- 第二步,M2 = 40 / 100 = 0.4 mol dm−3。
例题二(中):所需储备液的体积
配制 250 cm3 的 0.2 mol dm−3 溶液,需要多少体积的 1 mol dm−3 氢氧化钠?
- 第一步,V1 = M2V2 / M1 = (0.2 x 250) / 1。
- 第二步,V1 = 50 cm3。你量取 50 cm3 储备液,再用蒸馏水配至 250 cm3。
例题三(SPM 水平):该加多少水
要把 50 cm3 的 0.5 mol dm−3 硫酸配成 0.1 mol dm−3,必须加多少水?
- 第一步,最终体积:V2 = M1V1 / M2 = (0.5 x 50) / 0.1 = 250 cm3。
- 第二步,加入的水 = 最终体积 − 起始体积 = 250 − 50 = 200 cm3。
陷阱是停在 250 cm3;题目问的是加入的水,即 200 cm3。
常见陷阱
- 题目问加入的水时却答最终体积(要减去起始体积)。
- 混用体积单位,两边保持同一单位。
- 以为稀释改变了溶质的摩尔数;并没有,只有浓度和体积改变。
- 把 M1V1 = M2V2 变形变错;小心地把未知量单独解出。
- 最终答案漏掉单位。
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稀释直接连着标准溶液与滴定,所以现在掌握 M1V1 = M2V2,会在整个酸、碱与盐主题里带来回报。
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