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水的基本知识(续篇4）
来源: | 作者:德 | 发布时间: 2020-01-03 | 27779 次浏览: | 分享到:
16 怎样用“分数”表示溶液组成的量和单位？
分数为无量纲量，用分数表示溶质B与溶液（混合物）之比，分为质量分数、体积分数和摩尔分数三种。
（1）质量分数 溶质B的质量分数ωB定义为：溶质B的质量mB与混合物（溶液）的质量∑BmB之比。例如将110kg苛性碱NaOH溶于1000kg的水中，此时NaOH溶液的质量分数ω（NaOH）＝110/（1000＋110）＝0.10或10％。

用以前重量百分浓度表示，则为NaOH％（W/W）＝10，与质量分数ω（NaOH）等量。旧的重量百分浓度应废除，采用质量分数表示。

（2）体积分数 溶质B的体积分数φB定义为 xBVm，B———纯物质B在相同温度压力下的体积（xB为摩尔分数，Vm，B为摩尔体积）；∑BxBVm，B———混合物（溶液）在相同温度压力下的体积。例如，无水乙醇70cm3加30cm3水，则φ（C2H5OH）＝70/（70＋30）＝0.70或70％。以前的容量百分浓度表示为：乙醇％（V/V）＝70，与体积分数等量。旧的容量百分浓度应废除，改用体积分数表示。

（3）摩尔分数 溶质B的摩尔分数xB定义为：B的物质的量nB与混合物（溶液）的物质的量∑BnB之比。摩尔分数又称物质的量分数。以前的克分子百分数应用摩尔分数代替。过去用的‰、ppm及ppb也是无量纲量符号。1‰表示千分之一，1ppm表示百万分之一，1ppb表示十亿分之一。但国家标准中仅收入了％符号，表示10－2或0.01。国家标准中已不使用‰、ppm及ppb符号，故采用10－3、10－6及10－9代替。例如，5ppm应写成5×10－6。ppm及ppb不能用m（毫）及μ（微）来表示，因m及μ词头不能用来表示无量纲量。常用ppm代替mg/L、ppb代替μg/L，从概念上是不正确的。

17 什么是质量浓度？
溶液中溶质B的质量浓度ρB定义为：溶质B的质量除以混合物（溶液）的体积，即 mB———溶质B的质量；V———混合物（溶液）的体积。

其在国际单位制SI中的单位为kg/m3，在分析化学中常用g/dm3。1kg/m3＝1g/dm3＝1g/L。在工业水处理系统中，通常使用的单位是g/L、mg/L或μg/L，即在1升溶液中含有溶质的克数、毫克数或微克数。1g/L＝103 mg/L＝106μg/L。在天然水中，常用的是mg/L单位。除盐水多用μg/L单位。

例如，在每升天然水中含有5mg氯离子，则ρ（Cl－）＝5mg/L。在每升除盐水中含有10μg钠离子，则ρ（Na＋）＝10μg/L。

18 什么是物质的量浓度？
溶液中B溶质的浓度又称B的物质的量浓度，符号为cB。定义为：B的物质的量除以混合物（溶液）的体积，即 nB———溶质B的物质的量；V———混合物（溶液）的体积。cB在国际单位制SI中的单位为mol/m3，但在分析化学中常用SI的分数单位为mol/dm3，即mol/L。水处理行业中常用SI的分数单位为mol/L、mmol/L及μmol/L，分别表示每升溶液中所含溶质的摩尔、毫摩尔及微摩尔的数量。按照规定，“浓度”二字独立使用时，就是指物质的量浓度。用物质的量浓度表示时，必须指明基本单元。例如，在1L水溶液中含有98.0718g硫酸时，可写成c（H2SO4）＝1mol/dm3或1mol/L，也可写成2mol/L。

按国际规定，物质的量浓度除可用cB符号外，还可用符号［B］表示。［B］用来表示平衡浓度，其单位也是mol/dm3或mol/L。物质的量浓度cB可代替以前的克分子浓度（或称摩尔浓度）M和当量浓度N，故应停止使用M及N，代之以cB。

19 什么是质量摩尔浓度？
溶液中B溶质的质量摩尔浓度的符号为bB或mB，其定义为：溶液中溶质B的物质的量除以溶剂的质量，即 nB———溶质B的物质的量；mA———溶剂A的质量。在国际单位制SI中bB的单位是mol/kg，也常使用其分数单位mmol/g。用质量摩尔浓度表示时，必须指明基本单元。例如在1kg水中加入105.998g碳酸钠所形成的碳酸钠溶液，可写成b（Na2CO3）＝1mol/kg。

20 怎样用物质的量浓度来代替当量浓度？
在国际标准及国家标准中均已废除当量浓度，规定用物质的量浓度来代替。但由于取消当量及当量浓度带给计算上的不便，使人们一时不习惯。故需讨论如何用物质的量浓度来恰当表达当量浓度的问题。

当量，作为一个化学量，在化学学科中已沿用了一百多年；当量定律，更被人看成是滴定分析计算的基础。水溶液中的阴阳离子应是平衡的。用当量浓度来表达水中化学的酸碱及氧化还原平衡的概念，容易说明问题，又方便计算。例如，2NMgCl2溶液中，其Mg2＋及Cl－均为2N，可清楚地了解Mg2＋与Cl－在水中的平衡关系。如用物质的量浓度mol/L来表示，则溶液中的MgCl2分子应为1mol/L，Mg2＋也为1mol/L，而Cl－为2mol/L，不能一目了然地了解Mg2＋与Cl－的平衡关系。所以用分子或离子为基本单元的物质的量浓度在表达平衡方面尚有不足。

但物质的量浓度有其表达准确、用法规范的优点，使用时必须指明基本单元，如果令基本单元等于当量，则用物质的量的浓度所表达的就实际上等于当量浓度。

在水处理系统中与此关系较多的是如何表达硬度、碱度和离子交换树脂的交换容量的单位。现分别说明。
（1）硬度 硬度包括铁、铝等高价金属离子，因其在天然水中含量极少，所以通常是指水中的钙镁二价离子，即指Ca2＋、Mg2＋或其混合物的浓度。单独表示Ca2＋或Mg2＋时，因钙及镁的摩尔质量分别为40.078g/mol及24.305g/mol，如果1L水溶液中含有40.078g Ca2＋或24.305g Mg2＋，则可写成：Ca2＋及Mg2＋混合物的浓度一般称为硬度，如水中的c（Ca2＋）＝0.8mol/L，c（Mg2＋）＝0.2mol/L，则

（2）碱度 碱度的成分较复杂，其主要成分为含HCO－3、CO2－3及OH－的化合物。在水中碱度一般为三者的混合物，组成不定。其中HCO－3或OH－每摩尔可接受1mol H＋，而CO2－3可接受2mol H＋。因此c（HCO－3＋CO2－3＋OH－）与当量浓度不相当。只有才能和当量浓度相等。国家标准中在这方面没有具体规定。代表与OH－反应的正离子，基本单元是接受1mol OH－的正离子；与H＋反应的负离子，基本单元是接受1mol H＋的负离子。故将碱度改写为碱度，以明确表示碱度的基本单元是能接受1mol H＋的负离子。即碱度

（3）离子交换树脂交换容量 交换容量的表示方法有两种：
①以体积计的湿离子交换剂的交换容量，以前的单位为mN/L或mN/mL，现一般表示为mmol/L或mmol/mL。其符号为：总交换容量QaV，平衡交换容量QeqV，工作交换容量QoV。

②以质量计的干离子交换剂的交换容量，以前的单位为mN/g，现一般表示为mmol/g。其符号为：总交换容量Qam，平衡交换容量Qeqm，工作交换容量Qom。

以上交换容量单位中物质的量的基本单元为能提供或接受1mol H＋的质量，即规定1mol/L＝1N。