初中化学 21 溶质在溶液中的比例

1、为什么生理盐水必须是0.9%？

当病人因为呕吐、腹泻等原因脱水时，医生会给病人输生理盐水补充水分和电解质，此外，有些药物需要溶解在生理盐水中才能注射到人体内，像抗生素里的青霉素、头孢，还有氯化钾、维生素C等药物，也需要溶解在生理盐水中静脉输注。生理盐水指的是浓度为0.9%的氯化钠溶液，在化学中我们叫做氯化钠的质量分数，即氯化钠在整个溶液中的质量占比。

比如一杯盐水，其中盐的质量是5克，水有95克，总质量是100克，那盐的质量分数就是5g÷100g=5%。

计算公式为：

这里的溶质是溶解在水里的物质，溶液是溶质和水的总质量。这个数字越大，溶液越浓；越小，溶液越稀。

你有没有想过，医院里给病人输的生理盐水，为什么必须是“0.9%”？这是因为生理盐水的0.9%浓度和人体体液渗透压一致，能避免药物刺激血管或改变细胞环境。青霉素如果直接注射纯品，高浓度会让局部细胞脱水、坏死，还可能引发强烈过敏反应，溶解在生理盐水中能降低浓度，让药物缓慢进入血液，既安全又能发挥药效。有些可以直接注射的青霉素制剂，其实是生产时就已经按比例把青霉素和生理盐水混合好，制成了适合直接注射的浓度。曾经有医院误将10%的浓盐水当作生理盐水使用，导致病人出现严重脱水反应，这就是忽略质量分数的惨痛教训。

2、质量分数的意义

除了生理盐水，注射用的葡萄糖溶液、消毒液碘伏，甚至眼药水，都有严格的质量分数要求。碘伏的质量分数通常是0.5%-1%，这个浓度既能杀菌，又不会灼伤皮肤；如果浓度过高，反而会让伤口组织坏死。

质量分数在各行各业都有重要意义，比如农民打农药时，绝不会直接用“农药原液”—— 因为原液的溶质质量分数可能高达50%甚至90%，直接喷在庄稼上，会像“毒药”一样烧死叶片。这时候就需要根据目标质量分数计算加水量。比如一瓶500克、质量分数40%的农药，要稀释成质量分数0.5%的药液，需要加多少水？先算溶质质量：500g×40% = 200g，这部分农药是不变的。稀释后溶液总质量 = 200g÷0.5% = 40000g，所以需要加水40000g - 500g = 39500g。如果少加1000克水，浓度就会变成200g ÷ 39500g ≈ 0.51%，看似只差0.01%，但长期使用可能导致庄稼叶片发黄、减产。

腌菜的时候也会用到质量分数，在北方冬天来临时，农村地区家家户户都要腌菜，腌菜时如果盐加少了（质量分数太低），咸菜会烂；盐加太多（质量分数太高），又会太咸没法吃，你聪明能干的老母亲会凭着多年腌菜的经验控制好盐和水的比例，这其实就是在估算质量分数。再比如冲咖啡，“一勺咖啡粉加200毫升水”，本质也是在控制咖啡的质量分数 —— 加太少水会苦，加太多会淡，只有比例合适，口感才最好。还有化学实验里，用盐酸和碳酸钙反应制二氧化碳，如果盐酸的质量分数太低，反应会很慢，等半天收集不到气体；如果太高，反应会太剧烈，甚至产生危险。

从救命的生理盐水，到保产的农药，再到日常的咖啡和咸菜，溶质质量分数像一把“标尺”在衡量着溶液的浓度，让我们摆脱“大概”、“差不多”的模糊判断，用精确的数字控制溶液的性质。它告诉我们：溶液的“浓”和“稀”不是随便定的，而是由用途决定的，而计算质量分数，就是把用途需求转化为具体操作的桥梁。

3、溶解度和溶质质量分数的关系

溶解度指的是水中能溶解的最大的溶质质量，如果达到了这个最大值，我们就说这个溶液是饱和溶液。比如20℃时食盐的溶解度是36克，如果20℃时往100克水正好放了36克食盐。我们算一下它的质量分数：

由于此时水中能溶解的食盐已经达到最大值，也就意味着我们不能配制出质量分数更大的氯化钠溶液了，如果你想配一杯浓度30%的盐水，这是绝对做不到的，不管怎么使劲搅拌、多加盐，多余的盐只会沉在杯底，没法溶进去。这就是因为溶解度在这里给浓度画上了一条“红线”。

我们可以利用溶解度计算饱和溶液的溶质质量分数。只要温度不变，同一种溶质的饱和溶液，它的溶质质量分数就是固定不变的。

假设现在有30克水，想要配制20℃下的饱和食盐水，假设30g水最多能溶解的食盐是m，于是有：

所以m=10.8g

饱和氯化钠溶液总质量=水+盐=30+10.8=40.8g

则此时的质量分数为：

只要一直保持20℃，不管这杯饱和盐水是多是少，浓度都约等于26.5%。我们将这个规律推广到一般溶液中，如果已知了某种溶质的在特定温度下的溶解度S，则其在此温度下的饱和溶液溶质质量分数为：

对于不饱和溶液，我们不能用溶解度来计算，只能用溶质质量分数的通用公式计算：

假设往20℃、100g的水里放10g食盐，食盐的溶解度是36g，所以食盐会全部溶解，属于不饱和溶液，对应的溶质质量分数为：