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100g98%硫酸溶液质量分数计算方法是什么？

shiwaishuzidu2025年10月13日 09:00:22学习资源2

将100g质量分数为98%的硫酸溶液进行一系列操作或分析时，首先需要明确其基本性质和组成，该溶液中溶质（纯硫酸）的质量为100g×98%=98g，溶剂（水）的质量为100g-98g=2g，硫酸是一种高沸点、强酸性的二元强酸，具有极强的脱水性、氧化性和腐蚀性，因此在操作时需严格遵守安全规范，佩戴防护装备如耐酸手套、护目镜等，并在通风橱中进行，以下从溶液的稀释、浓度换算、化学性质及应用等方面展开详细说明。

硫酸溶液的稀释操作

稀释硫酸溶液时，必须将浓硫酸沿容器壁缓慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，若顺序相反，水密度小于浓硫酸，会导致局部放热剧烈，液体飞溅引发危险，稀释过程中会释放大量热量，需控制加水速度，避免溶液温度过高，以将100g 98%硫酸溶液稀释为不同质量分数的溶液为例，可通过计算所需水的质量实现，稀释为49%的硫酸溶液时，设加入水的质量为x，根据溶质质量守恒有：98g = (100g + x)×49%，解得x=100g，即需加入100g水，稀释后溶液总质量为200g，若稀释为更低的浓度，如19.6%，则需加入水的质量y满足：98g = (100g + y)×19.6%，解得y=400g，总质量为500g，稀释过程中需注意，稀释后溶液的体积并非简单相加，由于分子间相互作用，总体积可能小于两液体体积之和,因此质量分数比体积分数更准确用于描述溶液组成。

硫酸溶液的浓度表示与换算

质量分数是常用的浓度表示方法，定义为溶质质量与溶液总质量的比值，此处为98%，还可通过物质的量浓度（c）表示，计算公式为c = n/V，其中n为溶质的物质的量，V为溶液的体积（单位L），首先计算98g硫酸的物质的量：硫酸（H₂SO₄）的摩尔质量为98g/mol，故n=98g÷98g/mol=1mol，接下来需确定溶液的体积，已知溶液密度（ρ）与质量分数的关系可通过查表获得，98%硫酸的密度约为1.84g/cm³（即1840g/L），因此100g溶液的体积V=100g÷1.84g/cm³≈54.35cm³=0.05435L，物质的量浓度c=1mol÷0.05435L≈18.4mol/L，若需换算其他浓度单位，如质量摩尔浓度（b，定义为溶质物质的量与溶剂质量的比值，单位mol/kg），溶剂水的质量为2g=0.002kg，故b=1mol÷0.002kg=500mol/kg，不同浓度单位的适用场景不同，质量分数常用于工业生产，物质的量浓度多用于化学实验计算，质量摩尔浓度则多用于物理化学研究中,因不受温度和压力影响。

硫酸溶液的化学性质与应用

酸性：硫酸是典型的强酸，在水溶液中完全电离出H⁺和SO₄²⁻，表现出强酸性，与活泼金属（如Zn）反应生成硫酸盐和氢气：Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑；与金属氧化物（如CuO）反应生成盐和水：CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O；与碱（如NaOH）发生中和反应：2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O，这些反应广泛应用于化工生产和实验室分析中，如利用中和反应测定未知碱液的浓度。
脱水性：硫酸能按水的氢氧原子比（2:1）夺取有机物中的氢、氧元素，导致有机物碳化，将浓硫酸滴入蔗糖（C₁₂H₂₂O₁₁）中，蔗糖脱水变成黑色海绵状的碳，并膨胀形成“碳柱”，同时生成SO₂气体：C₁₂H₂₂O₁₁ 12C + 11H₂O，C + 2H₂SO₄(浓) = CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O，脱水性常用于干燥气体（如干燥不与硫酸反应的H₂、O₂、CO₂等），但不可用于干燥碱性气体（如NH₃）或还原性气体（如H₂S、HI）。
氧化性：浓硫酸中的硫元素为+6价，具有强氧化性，能与大多数金属（除Au、Pt外）反应，但不生成氢气，而是生成SO₂、S或单质硫，与Cu共热：Cu + 2H₂SO₄(浓) CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O；与Zn反应时，随浓度降低可能生成S或H₂S：4Zn + 5H₂SO₄(浓) = 4ZnSO₄ + H₂S↑ + 4H₂O，稀硫酸的氧化性主要由H⁺表现，只能与活泼金属反应生成氢气。
应用领域：98%的浓硫酸是重要的化工原料，用于化肥生产（如制造过磷酸钙、硫酸铵）、金属冶炼（酸洗去除金属表面的氧化物）、石油精炼（催化反应）以及实验室中的脱水剂、催化剂等，硫酸还用于制造炸药、药物、染料等,在国民经济中具有重要地位。

安全注意事项与储存方法

由于硫酸具有强腐蚀性和强氧化性，操作时必须采取严格防护措施，皮肤接触后需立即用大量清水冲洗，再用稀碳酸氢钠溶液中和；溅入眼睛应立即用生理盐水冲洗并就医，储存时需密封于耐酸容器（如玻璃、陶瓷或聚乙烯容器）中，放置在阴凉、通风的库房，远离易燃物、碱类和金属粉末，避免与还原性物质接触以防发生剧烈反应，运输时应使用专用槽罐车，并标明“腐蚀性物品”标识。

FAQs

问题1：稀释硫酸时为什么不能将水倒入浓硫酸中？
解答：浓硫酸溶于水会放出大量热量（稀释热），水的密度小于浓硫酸，若将水倒入浓硫酸中，水会浮在浓硫酸表面，局部放热导致剧烈沸腾，液滴飞溅，造成危险，正确的操作是将浓硫酸沿器壁缓慢注入水中，并不断搅拌，使热量均匀扩散。

问题2：如何判断一瓶硫酸是浓硫酸还是稀硫酸？
解答：可通过物理性质和化学性质区分：①浓硫酸为无色油状液体，粘稠度大，密度较大（约1.84g/cm³），稀硫酸为无色透明液体，粘稠度小，密度接近水（1.0g/cm³）；②浓硫酸具有脱水性，能使蔗糖、纸张等碳化，稀硫酸无此性质；③浓硫酸具有强氧化性，与铜片共热能产生SO₂气体（使品红褪色），稀硫酸与铜不反应；④浓硫酸遇酚酞试液不变色（酸性主要表现为分子酸性），稀硫酸能使紫色石蕊试液变红（电离出H⁺）。