溶解的物质已分散成极小的粒子,与溶剂均匀混合,无法被滤出。悬浮液(suspension)则含有较大的不溶性颗粒,它们最终会沉降,也能被过滤。IGCSE 化学题目要求你根据证据判断是哪一种,再说明理由。
这是解释水处理中的分离步骤之后的技能,并直接连接到解读污染物数据中的数据阅读。
如何根据证据区分两者?
使用三项观察,并记住每一项说明什么。
| 观察 | 悬浮液 | 溶液 |
|---|---|---|
| 外观 | 浑浊或不透明 | 清澈(可以有颜色) |
| 静置 | 固体沉降 | 没有东西沉降 |
| 过滤 | 固体留在滤纸上 | 滤纸上什么也没有 |
| 蒸发滤液 | 什么都没留下(若只有悬浮固体) | 若有溶质,固体留下 |
关键概念是颗粒大小。在溶液中,溶质是单个粒子,散布在溶剂粒子之间,所以能穿过滤纸。在悬浮液中,颗粒是大得多的团块,滤纸会把它们挡住。
例题详解
题目(自编数据): 混合物 X 浑浊呈白色。静置一小时后,有白色固体沉降。把混合物过滤,滤渣是白色,滤液清澈。取少量滤液加热,直到水分蒸发完,留下白色固体。这些证据说明什么?
第一步,浑浊并且沉降。 这表明有不溶性固体悬浮着,滤纸上的滤渣也证实了这一点。
第二步,滤液清澈。 清澈并不能证明没有东西溶解,所以要看下一项实验。
第三步,蒸发后留下白色固体。 水已经没有了,所以这个固体原本溶解在滤液中。
结论: 混合物 X 既含有悬浮在水中的不溶性固体,也含有溶解的固体。
溶解度(solubility)的计算常常随之出现。自编数据: 在 25 °C 时,固体 Z 在 100 g 水中最多溶解 20 g。一位学生把 50 g Z 加入 200 g、25 °C 的水中,充分搅拌。
- 水最多能容纳 20 × 2 = 40 g Z,因为 200 g 是 100 g 的两倍。
- 所以有 40 g 溶解,50 − 40 = 10 g 仍未溶解。
- 这 10 g 未溶解的部分就是可以被滤出的固体。
要留意的错误
错误答案: “液体是清澈的,所以里面没有粒子。”
错误在于把“清澈”当成“空无一物”。所有物质都由粒子组成,溶质就是分散在溶剂里的粒子。像硫酸铜这样有颜色的溶液是清澈的,却含有溶解的固体。
改正的方法是用蒸发来检验。水蒸干后若有固体留下,它原本就是溶解的;若什么也没留下,则液体是纯水(或只含易挥发的溶质)。
“不溶性”一词用来形容不会溶解的颗粒,“悬浮”一词则形容它们在液体中的分布方式。两个词是从两个角度描述同一种固体。
自我检测
1. 样品 A 清澈无色。过滤后滤纸上什么也没有。蒸发几滴后留下白色固体。A 是溶液还是悬浮液?
查看答案
它是溶液。没有不溶性颗粒被滤出,但蒸发后有固体留下,说明水中溶解了溶质。
2. 自编数据:20 °C 时,固体 Q 在 100 g 水中最多溶解 30 g。在 20 °C 时,75 g Q 加入 200 g 水中,能溶解多少?剩下多少?
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200 g 水最多容纳 30 × 2 = 60 g。所以 60 g 溶解,75 − 60 = 15 g 未溶解。
3. 为什么悬浮液静置后会沉降,而溶液不会?
查看答案
悬浮颗粒是较大的不溶性团块,密度比水大,所以下沉。溶解的粒子是单个粒子,均匀分散在水粒子之间,所以不会沉降。
下一步
继续学习从所给数据集解读污染物证据,同样的推理会用在数字上。当溶解度或浓度的题目同时涉及反应时,摩尔与方程式比例辅导器很有用。最后用单元练习题组检测全部内容。
如果你总是弄混某个观察到底证明了什么,有人在每次回答后追问“这说明粒子是怎样的?”会很有帮助。我们的老师在化学线上一对一补习中就是这样教的。