化学中一定物质的量浓度溶液配制的误差分析

化学中一定物质的量浓度溶液配制的误差分析配制一定物质的量浓度溶液的实验是中学化学中一个重要的定量实验，实验过程中引起溶液浓度存在误差的因素有很多。从大的方面讲，一是由实验过程中的不规范操作引起的；二是由仪器或药品等系统原因引起的。由于引起误差的原因复杂，所以误差分析就成为高考化学实验中的一个难点。在高考命题时，有关误差分析的内容既可以以选择题的形式进行考查，也可以以填空题的形式进行考查，既可以考查判断误差导致的结果，也可以考查引起误差的可能原因。一、误差分析的理论依据根据cB＝nB/V可得，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量ｎB和溶液的体积V引起的。误差分析时，关键要看配制过程中引起ｎ和V怎样的变化。在配制一定物质的量浓度溶液时，若nB比理论值小，或V比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若nB比理论值大，或V比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大。二、误差原因实例归纳为了便于同学们理解，我们对产生误差的原因归纳分析如下：（一）由概念不清引起的误差1.容量瓶的容量与溶液体积不一致。例：用500ｍL容量瓶配制450ｍL0.1moL／L的氢氧化钠溶液，用托盘天平称取氢氧化钠固体1.8ｇ。分析：偏小。容量瓶只有一个刻度线，且实验室常用容量瓶的规格是固定的（50ｍL、100ｍL、250ｍL、500ｍL、1000ｍL），用500ｍL容量瓶只能配制500ｍL一定物质的量浓度的溶液。所以所需氢氧化钠固体的质量应以500ｍL溶液计算，要称取2.0ｇ氢氧化钠固体配制500ｍL溶液，再取出450ｍL溶液即可。2.溶液中的溶质与其结晶水合物的不一致。例：配制500ｍL0.1moL/L的硫酸铜溶液，需称取胆矾8.0ｇ。分析：偏小。胆矾为CuSO4·5H2O，而硫酸铜溶液的溶质是CuSO4。配制上述溶液所需硫酸铜晶体的质量应为12.5g，由于所称量的溶质质量偏小，所以溶液浓度偏小。（二）由试剂纯度引起的误差3．结晶水合物风化或失水。例：用生石膏配制硫酸钙溶液时，所用生石膏已经部分失水。分析：偏大。失水的生石膏中结晶水含量减少，但仍用生石膏的相对分子质量计算，使溶质硫酸钙的质量偏大，导致所配硫酸钙溶液的物质的量浓度偏大。4．溶质中含有其他杂质。例：配制氢氧化钠溶液时，氢氧化钠固体中含有氧化钠杂质。分析：偏大。氧化钠固体在配制过程中遇水转变成氢氧化钠，31.0g氧化钠可与水反应生成40.0g氢氧化钠，相当于氢氧化钠的质量偏大，使结果偏大。（三）由称量不正确引起的误差5．称量过程中溶质吸收空气中成分。例：配制氢氧化钠溶液时，氢氧化钠固体放在烧杯中称量时间过长。分析：偏小。氢氧化钠固体具有吸水性，使所称量的溶质氢氧化钠的质量偏小，导致其物质的量浓度偏小。所以称量氢氧化钠固体时速度要快或放在称量瓶中称量最好。6．称量错误操作。例：配制氢氧化钠溶液时，天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片。分析：偏小。在纸片上称量氢氧化钠，吸湿后的氢氧化钠会沾在纸片上，使溶质损失，浓度偏小。7．天平砝码本身不标准。例：天平砝码有锈蚀。分析：偏大。天平砝码锈蚀是因为少量铁被氧化为铁的氧化物，使砝码的质量增大，导致实际所称溶质的质量也随之偏大。若天平砝码有残缺，则所称溶质的质量就偏小。8．称量时药品砝码位置互换。例：配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液，需称量溶质4.4ｇ，称量时天平左盘放砝码，右盘放药品。分析：偏小。溶质的实际质量等于砝码质量4.0ｇ减去游码质量0.4ｇ，为3.6ｇ。即相差两倍游码所示的质量。若称溶质的质量不需用游码时，物码反放则不影响称量物质的质量。9．量筒不干燥。例：配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时，用没有干燥的量筒量取浓硫酸。分析：偏小。相当于稀释了浓硫酸，使所量取的溶质硫酸的物质的量偏小。10.量筒洗涤。例：用量筒量取浓硫酸倒入小烧杯后，用蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液转移至小烧杯中。分析：偏大。用量筒量取液体药品，量筒不必洗涤，因为量筒中的残留液是量筒的自然残留液，在制造仪器时已经将该部分的体积扣除，若洗涤并将洗涤液转移到容量瓶中，所配溶液浓度偏高。11．量筒读数错误。用量筒量取浓硫酸时，仰视读数。分析：偏大。读数时，应将量筒放在水平桌面上，使眼睛与量筒中浓硫酸的凹面处相平。仰视读数时，读数偏小，实际体积偏大，所取的硫酸偏多，结果配制的溶液浓度偏大。（四）由溶解转移过程引起的误差12．未冷却溶液直接转移。例：配制氢氧化钠溶液时，将称量好的氢氧化钠固体放入小烧杯中溶解，未冷却立即转移到容量瓶中并定容。分析：偏大。容量瓶上所标示的使用温度一般为室温。绝大多数物质在溶解或稀释过程中常伴有热效应，使溶液温度升高或降低，从而影响溶液体积的准确度。氢氧化钠固体溶于水放热，定容后冷却至室温，溶液体积缩小，低于刻度线，浓度偏大。若是溶解过程中吸热的物质，则溶液浓度偏小。13．转移溶质有损失。例：转移到容量瓶过程中，有少量的溶液溅出。分析：偏小。在溶解、转移的过程中由于溶液溅出，溶质有损失。使溶液浓度偏小。14．烧杯或玻璃棒未洗涤。例：转移后，未洗涤小烧杯和玻璃棒，或者虽洗涤但未将洗涤液一并转移至容量瓶中。分析：偏小。溶质有损失。使溶液浓度偏小。（五）由定容过程引起的误差15．定容容积不准确。例：定容时，加水超过刻度线，用胶头滴管吸取多余的液体至刻度线。分析：偏小。当液面超过刻度线时，溶液浓度已经偏小。遇到这种情况，只有重新配制溶液。16．定容后多加蒸馏水。例：定容摇匀后，发现液面下降，继续加水至刻度线。分析：偏小。容量瓶摇匀后发现液面下降是因为极少量的溶液润湿磨口或附着在器壁上未流下来，不会引起溶液浓度的改变。此时加水会引起浓度偏小。