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​莫斯利自然科學

溶液的種類:均勻混合物、溶劑與溶質一次搞懂

10月27日
讀畢需時 4 分鐘

已更新:1天前


糖水、空氣、合金、碘酒,看起來完全不同,卻都可能屬於溶液。高中必修化學中,判斷溶液不能只看物質是固體、液體還是氣體,更重要的是理解混合物是否均勻,以及溶質與溶劑的關係。

必修化學 溶液的組成

一、 什麼是溶液?

  • 基本定義:


    • 溶液是由溶質 (Solute) 與溶劑 (Solvent) 所組成的均勻混合物 (Homogeneous Mixture)。


    • 溶質是遭到溶解、分散在溶劑中的物質;溶劑則是負責溶解其他物質的介質。


  • 破除迷思(溶液不等於液體):


    • 溶液絕對不局限於液態,也可以是氣態或固態。


    • 例如,我們呼吸的空氣是氣態溶液;而金屬合金則可以是固態溶液。


  • 判斷核心:判斷一種混合物究竟是不是溶液,關鍵在於它在微觀與巨觀上是否完全均勻,而不能單憑肉眼看到有沒有液體來判定。


二、 溶液的三大態類別與實例

依照溶劑與溶液的最終狀態,溶液主要可分為三種型態:


  1. 氣態溶液 (Gaseous Solutions):


    • 經典實例:空氣


    • 空氣是由氮氣、氧氣及微量其他氣體在分子層級均勻混合而成,屬於氣態溶液。這證明了溶液不一定要由液體當作溶劑,氣體與氣體之間也能形成均勻混合物。


  2. 固態溶液 (Solid Solutions):


    • 經典實例:合金


    • 合金是由兩種或多種金屬(或非金屬)熔合而成的材料,其中許多合金在固態下呈現均勻相,可視為固態溶液(例如 18K 金含有黃金及其他金屬,具有均勻混合的特性)。


  3. 液態溶液 (Liquid Solutions):


    • 經典實例:碘酒與硫酸水溶液


    • 固體碘溶解於酒精中形成碘酒,屬於非水溶液;而濃硫酸溶於水則形成硫酸水溶液。


    • (提示:判定溶劑時,不能只看哪一種物質的名稱比較熟悉或量比較少,必須依照實際的組成與溶解狀態來客觀判定。)


三、 溶液的三大重要物理性質

  1. 溶液是均勻混合物:


    • 溶液內部的組成分布完全均勻,無法像懸浮液(如泥漿)那樣直接用肉眼辨認出不同的成分。


  2. 溶液不一定是液體:


    • 如同前面所述,空氣是氣態溶液,合金是固態溶液,切勿將「溶液」與「液體」畫上等號。


  3. 溶液的熔點與沸點不固定:


    • 純物質在特定外壓下通常具有固定的熔點與沸點;但溶液的組成比例可變,因此其熔點與沸點會隨著濃度不同而改變(例如溶液具有沸點昇高與凝固點下降的依數性)。


四、 講義精選例題一:溶液性質與範例判斷

  • 題目:


    • 下列關於溶液性質的敘述,何者錯誤?


    • (A) 各氣體混合若不發生化學反應,一定可以形成氣態溶液


    • (B) 可將 18K 金其成分中的銅視為溶質,金視為溶劑


    • (C) 碘酒是以酒精為溶劑所形成的非水溶液


    • (D) 將鐵粉加入水中,充分攪拌後所得的混合物為液態溶液


    • (E) 濃度 98% 的硫酸溶液中,水為溶劑


  • 詳細解題分析:


    • (A) 正確。 氣體之間若能互溶且不發生化學反應,均勻混合後即為氣態溶液。


    • (B) 正確。 在 18K 金合金中,含量較多的金可視為溶劑,佔比較少的銅則視為溶質。


    • (C) 正確。 碘酒是以酒精作為溶解介質,屬於非水溶液。


    • (D) 錯誤。 鐵粉不溶於水,加入水中攪拌後形成的只是「懸浮液」,而不是均勻的液態溶液。


    • (E) 錯誤。 在 98% 的濃硫酸溶液中,硫酸佔了 98%(為主要成分),此時溶劑反而是水量極少的一方,或應視硫酸為主體,水為溶質。故此敘述錯誤。


  • 最終答案:


    • 錯誤的敘述為 (D)、(E)。


五、 講義精選例題二:溶液觀念綜合辨正

  • 題目:


    • 下列對溶液的敘述,何者有誤?


    • (A) 溶液為均勻混合物


    • (B) 溶液中溶質粒子極小,無法以肉眼辨識


    • (C) 溶液在常溫、常壓下必為液態


    • (D) 空氣為一種溶液


    • (E) 溶液沒有固定的熔、沸點


  • 詳細解題分析:


    • (A) 正確。 溶液的核心定義即為均勻混合物。


    • (B) 正確。 溶液中的溶質粒子通常為分子或離子級別(小於 1 奈米),無法以肉眼或一般顯微鏡辨識。


    • (C) 錯誤。 溶液可以是氣態(空氣)、液態(食鹽水)或固態(合金),並非局限於液態。


    • (D) 正確。 空氣是多種氣體均勻混合而成的氣態溶液。


    • (E) 正確。 溶液會因溶質濃度的不同而改變其熔點與沸點,不像純物質那樣具有單一固定的熔沸點數值。


  • 最終答案:


    • 有誤的敘述為 (C)。


💡 莫斯利重點整理:溶液的必考觀念

  1. 均勻本質:溶液本質上是微觀均勻的混合物。


  2. 三態並存:溶液不等於液體,空氣是氣態溶液、合金是固態溶液。


  3. 溶質溶劑區分:碘酒以酒精為溶劑;98% 硫酸中則以硫酸為主體。


  4. 攪拌不等於溶解:鐵粉加水攪拌不會溶解,無法形成溶液(屬於懸浮液)。


  5. 熔沸點特性:純物質有固定熔沸點,溶液的熔沸點會隨組成而浮動。


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