95%乙醇(密度为0.78g/cm3)用等体积的水稀释后,所得溶液中乙醇的质量分数约为( )
95%乙醇等体积稀释的计算与分析
当使用等体积的水稀释95%的乙醇(密度约为0.78 g/cm³)时,所得溶液的浓度并非简单地除以2(即47.5%)。这是因为乙醇与水混合时,会发生体积收缩效应,且原溶液的浓度是以质量分数或体积分数表示,计算时需考虑密度差异。假设我们取1升(1000 mL)的95%乙醇,其质量约为1000 mL × 0.78 g/mL = 780克。其中乙醇的质量为780克 × 95% = 741克,水的质量为780克 × 5% = 39克。加入等体积(1升)的水,其质量约为1000克(水密度为1 g/cm³)。稀释后溶液总质量变为780克 + 1000克 = 1780克,其中乙醇质量仍为741克。因此,稀释后乙醇的质量分数为 (741克 / 1780克) × 100% ≈ 41.6%。
体积变化与实际应用注意事项
上述计算是基于质量分数的估算。若从体积分数角度考虑,结果会有所不同,且实际混合后总体积会略小于2升,这是乙醇与水分子间形成氢键导致体积收缩造成的。因此,若需要精确的体积浓度(如用于实验室配制标准溶液),不能简单地通过体积相加来估算,而应使用密度-浓度对照表或通过质量进行精确计算。这种稀释操作在实验室和工业生产中很常见,例如用于制备消毒酒精(通常为70%-75%的乙醇浓度时杀菌效果最佳)。了解其非加和性对于保证配制的准确性和实验的可重复性至关重要。
总之,用等体积水稀释95%乙醇后,所得溶液的乙醇浓度(质量分数)大约为41.6%,而非直观的47.5%。这一差异凸显了在处理不同密度液体混合时,进行精确计算的重要性,尤其是在科学和医疗等要求严格的领域。
