水溶液的組成
課本 p.39
一種物質均勻溶入另一種物質後，形成的均勻混合物稱為溶液。當溶劑是水時，便稱為水溶液。
| 例子 | 溶質 | 溶劑與形成的溶液 |
|---|---|---|
| 糖溶於水 | 糖（固體） | 水是溶劑；整體是糖水溶液。 |
| 酒精溶於水 | 酒精（液體） | 水是溶劑；整體是酒精水溶液。 |
| 二氧化碳溶於水 | 二氧化碳（氣體） | 水是溶劑；汽水中的二氧化碳以此方式溶在水中。 |
固體、液體、氣體都可能是溶質。判斷時要看物質在這份溶液中的角色。
水很常見，但不是唯一的溶劑
某些成分不容易溶於水，卻容易溶於其他溶劑。能否溶解，和溶質、溶劑的種類有關。
- 課本以油性筆跡為例：其中部分成分能溶於酒精或去光水中的溶劑。
- 脂溶性維生素可溶於油性成分，因此有些製劑以油性內容物裝入膠囊。
補充判讀：均勻的溶液，各處組成比例相同；有顏色仍可能是溶液，例如黑糖水。「透明」和「無色」是不同概念。
認識濃度：比較「比例」
課本 p.40–41
濃度描述一定量溶液中，含有多少溶質。比較濃度時，不能只比較溶質總量，也要知道整份溶液有多少。
同一種黑糖水
濃度較高時，通常顏色較深、甜味較明顯；相同體積內，糖的粒子分布較密。
外觀不是通用量尺
顏色、味道可能隨濃度改變，但不能用不同物質的顏色深淺直接比較濃度。
此為判讀補充。
| 表示法 | 比較基準 | 數值的意思 | 常見情境 |
|---|---|---|---|
| 重量百分率 | 每 100 g 溶液 | 其中溶質占多少 g | 糖水、糖漿的含糖比例 |
| 體積百分率 | 每 100 mL 溶液 | 其中溶質占多少 mL | 以體積標示的液體成分比例 |
| 百萬分點 ppm | 每 1,000,000 份整體 | 目標成分占多少份；分子、分母採相同種類的量與單位 | 水中微量汙染物、空氣中微量氣體 |
重量百分率除以溶液重量，體積百分率除以溶液體積；不要把分母換成溶劑。
重量與體積百分率
課本 p.40–41・含例題 2-3 解法
一、重量百分率濃度
例如 10% 的糖水，表示每 100 g 糖水中有 10 g 糖；若只有糖和水兩種成分，其餘 90 g 就是水。
重量百分率公式
溶液重量 ＝ 溶質重量 ＋ 溶劑重量
「重量」沿用課本用語；計算採用 g、kg 等質量單位。相加時須確認溶質已溶解，且沒有物質損失。
已知：20 g 糖完全溶於 180 g 水。求糖水的重量百分率濃度。
- 辨認分子與分母
溶質是 20 g 糖；分母要用全部糖水的重量。
- 先算溶液重量
20 ＋ 180 ＝ 200 g
- 代入濃度公式
20 ÷ 200 × 100% ＝ 10%
糖 20 g ＋ 水 180 g ＝ 糖水 200 g
避免誤算：20 ÷ 180 比較的是糖和水，不是糖占糖水的比例。
已知濃度時，怎麼反推？ 公式整理
溶劑重量 ＝ 溶液重量 − 溶質重量
例如 200 g、10% 的糖水，糖重 200 × 10% ＝ 20 g，水重 200 − 20 ＝ 180 g。10% 要以 0.10 代入。
課本的 75% 糖漿標示，代表 100 g 糖漿中有 75 g 糖分；其餘成分合計 25 g。
二、體積百分率濃度
改用體積比較：例如體積百分率 58%，代表每 100 mL 溶液中，含 58 mL 的該溶質。課本介紹的酒精「度數」就是這類比例的標示。
體積百分率公式
分母以題目給定或實際測得的混合後溶液體積為準。58% 的標示不能直接解讀成「58 mL 溶質加 42 mL 水」。
重量百分率與體積百分率的基準不同；不能看到數字一樣，就認為兩者相同。若題目要求互換，通常還需要密度等資料。
ppm：百萬分點與單位換算
課本 p.41・含例題 2-4 解法與原頁單位更正
1 ppm 就是百萬分之一。例如重量基準的 1 ppm，表示每 1,000,000 g 溶液中，含有 1 g 溶質。
ppm 公式
先把分子、分母換成同一種量、同一個單位。
| 基準 | 等值的組合 | 換成相同單位後 |
|---|---|---|
| 重量 | 1 kg 溶液含 1 mg 溶質 | 1 ÷ 1,000,000（mg／mg） |
| 體積 | 1,000 L 溶液含 1 mL 溶質 | 1 ÷ 1,000,000（mL／mL） |
| 體積 | 1 L 溶液含 1 μL 溶質 | 1 ÷ 1,000,000（μL／μL） |
原頁將「1 L 溶液含 1 mL 溶質」標成 1 ppm；依單位換算，正確值是 1000 ppm。
1 mL ÷ 1000 mL × 106 ＝ 1000 ppm
若要表示 1 ppm，可改成「1000 L 溶液含 1 mL 溶質」。此處依數學與單位關係更正。
已知：1000 L 河水樣本中，含有 400 mL 汙染物。求體積基準的 ppm。
- 統一單位
1000 L ＝ 1,000,000 mL
- 找出汙染物占整體的比例
400 ÷ 1,000,000
- 把比例換成 ppm
400 ÷ 1,000,000 × 106 ＝ 400 ppm
1000 L 是樣本的總體積，已包含汙染物，不必再加一次 400 mL。
百分率與 ppm 互換 換算補充
1 ppm ＝ 0.0001%
例如 400 ppm ＝ 0.04%。互換時，必須維持同一種基準，例如都用重量比，或都用體積比。
只有在稀水溶液密度近似 1 kg/L時，重量基準的 1 ppm 才可近似寫成 1 mg/L。不要任意混用重量與體積。
生活中的用途
ppm 適合表達微量成分。課本以河水汙染物與空氣中的一氧化碳為例：空氣濃度趨勢圖的橫軸是時間，縱軸是 ppm；曲線較高，表示當時的濃度較高。
稀釋：濃度下降，溶質沒有消失
課本 p.39 引導問題・以下含觀念延伸
湯太鹹時加清水，水量增加、鹽的比例降低，所以味道變淡。只加水不會減少原本的鹽總量。
若沒有灑出或移除鹽分，稀釋後再把整鍋湯喝完，攝取的鹽總量與原來相同；但只喝等量的一碗湯，稀釋後這一碗含的鹽會較少。
用同一份糖水看變化 補充例
20 g 糖完全溶在 180 g 水中，原本有 200 g、10% 的糖水。若再加 200 g 水：
糖 20 g，糖水 200 g
20 ÷ 200 × 100% ＝ 10%
糖仍為 20 g，糖水變 400 g
20 ÷ 400 × 100% ＝ 5%
若從均勻混合後的 400 g 糖水中取出 100 g，這 100 g 含糖 5 g，濃度仍為 5%；杯中剩下的糖水也仍為 5%。
| 變化 | 溶質重量 | 溶液重量 | 濃度 |
|---|---|---|---|
| 只加水 | 不變 | 增加 | 降低 |
| 只蒸發部分水 尚未達飽和 | 不變 | 減少 | 增加 |
| 取出部分均勻溶液 | 按比例減少 | 按相同比例減少 | 不變 |
上述比較以原先沒有未溶固體，且溶質不揮發、不反應為前提；蒸發一列限於尚未析出溶質時。
原溶液重量 × 原重量百分率 ＝ 新溶液重量 × 新重量百分率
補充例外：若原本杯底還有未溶固體，加水後固體可能繼續溶解；在同溫且仍有多餘固體的情況下，液體充分平衡後仍可能維持飽和濃度。
溶解度與飽和溶液
課本 p.42・含探究提問整理
溶解度是固定溫度下，一定量溶劑所能溶解的溶質上限。本節以「每 100 g 溶劑，最多可溶多少 g 溶質」表示。
課本的蔗糖數據
20°C 時，蔗糖在水中的溶解度為
這個數字怎麼讀？
20°C、100 g 水，最多可溶解 203.9 g 蔗糖。
100 g 指水，不是糖水。此時飽和糖水總重為 303.9 g。
一、濃度與溶解度的差別
| 比較項目 | 濃度 以重量百分率為例 | 溶解度 本節表示方式 |
|---|---|---|
| 在問什麼？ | 現在這份溶液中，溶質占多少比例？ | 這個溫度下，溶劑最多能溶多少溶質？ |
| 基準 | 100 g 溶液 | 100 g 溶劑 |
| 表示的量 | 實際已溶解溶質的比例 | 達飽和時的溶解上限 |
| 數值與單位 | 例如 10% | 例如 203.9 g／100 g 水 |
| 一定飽和嗎？ | 未飽和、飽和溶液都可以有濃度。 | 數值表示該條件下達到飽和的上限。 |
蔗糖在上述條件下形成飽和溶液，重量百分率為：
203.9 ÷（100 ＋ 203.9）× 100% ≈ 67.1%
溶解度可超過 100 g／100 g 水，因為溶質可能比水重；水仍是這份水溶液的溶劑。
二、未飽和與飽和怎麼分？
| 比較項目 | 未飽和溶液 | 飽和溶液 |
|---|---|---|
| 已溶解的量 | 小於該條件下的溶解上限 | 等於該條件下的溶解上限 |
| 同溫再加同種溶質 | 還能繼續溶解，直到達到上限。 | 已無法淨增加溶解量，多加的部分會留下。 |
| 有沒有未溶固體？ | 若是可溶的同種溶質且有充分時間，仍有餘裕讓它溶解。 | 不一定有。剛好加入上限量且全部溶解時，也已飽和。 |
| 能否只看顏色判斷？ | 不能。飽和是「是否達溶解上限」，不是「看起來濃不濃」。 | |
以上比較固定溫度、溶質和溶劑種類，並以充分溶解、達到平衡後的狀態判斷。
若是可溶的同種溶質，且已充分溶解、達到平衡，仍有剩餘，才可據此判斷上方液體已飽和。剛加入還沒溶完，或杯底是難溶雜質，都不能直接判定。
補充：「濃」與「飽和」是不同概念。溶解度大的物質，濃溶液仍可能未飽和；溶解度小的物質，稀溶液也可能已飽和。
溫度如何影響溶解度？
課本 p.42–43・蔗糖與二氧化碳溶解度曲線
溶解度要連同物質種類與溫度一起看。升溫的影響並非對所有物質都相同。
| 物質類型 | 課本例子 | 水溫升高 | 水溫降低 |
|---|---|---|---|
| 大部分固體 | 蔗糖 | 溶解度通常增加 | 溶解度通常降低 |
| 部分例外固體 | 氫氧化鈣 | 溶解度降低 | 溶解度增加 |
| 氣體 | 二氧化碳 | 溶解度降低 | 溶解度增加 |
氣體的比較以其他條件（如壓力）相同為前提；本節重點是溫度的影響。
一、為什麼汽水變溫暖後，較容易冒出氣泡？
溫度上升，二氧化碳在水中的溶解度降低，原本溶在水中的部分二氧化碳便逸出，形成氣泡。課本比較冷、熱環境中的汽水，就是呈現這項變化。
這個現象的重點是二氧化碳從溶液中逸出，不是升溫憑空產生新的二氧化碳。
二、怎麼讀溶解度曲線？
- 先看橫軸找出題目指定的溫度，單位通常是 °C。
- 再看縱軸確認是「g／100 g 水」，表示每 100 g 水的溶解上限。
- 找到曲線上的對應點由溫度往上找到曲線，再讀取對應溶解度。
- 依實際水量換算圖上以 100 g 水為基準，題目若是 50 g 水，上限就乘 0.5。
例如課本蔗糖曲線在 20°C 對應 203.9 g／100 g 水。若只有 50 g 水，最多可溶 203.9 × 50 ÷ 100 ＝ 101.95 g 蔗糖。
蔗糖曲線
由左向右上升：溫度愈高，100 g 水能溶解的蔗糖上限愈大。
二氧化碳曲線
由左向右下降：溫度愈高，100 g 水能溶解的二氧化碳上限愈小。
三、溶解快慢 ≠ 溶解度大小 辨析補充
溶解速率在問「溶得多快」；溶解度在問「最多能溶多少」。同溫下攪拌或把固體磨細，通常能加快溶解，但不因此提高溶解上限。
另外，升溫使某物質的溶解度提高，並不代表一杯既有溶液的重量百分率一定增加。若沒有蒸發、沒有增減已溶解溶質，溶質和溶液重量都不變，重量百分率就不變。
溶解度計算：先找上限，再算濃度
依本節概念延伸・以下自編例題非課本原題
看到「加了多少固體」時，先確認能不能全部溶解。加入量，不一定等於已溶解量。
適用於溶解度以 g／100 g 水表示時。
- 找溶解上限
依題目溫度，查出溶解度，再按水的重量比例換算。
- 比較加入量與上限
加入量小於上限：未飽和；等於上限：剛好飽和；大於上限：飽和且有剩餘固體。
- 只把「已溶解」的部分算進溶液
溶液重量 ＝ 水重 ＋ 已溶解的溶質重量
- 題目若問濃度，再代入百分率公式
重量百分率 ＝ 已溶解溶質重量 ÷ 溶液重量 × 100%
某固體在 20°C 的溶解度為 40 g／100 g 水。將 25 g 該固體加入 50 g 水，維持 20°C，充分溶解後，求溶液狀態、剩餘固體與重量百分率。
- 最多可溶多少？
40 × 50 ÷ 100 ＝ 20 g
- 實際溶解量與剩餘量
加入 25 g，但最多只能溶 20 g。
未溶固體 ＝ 25 − 20 ＝ 5 g
- 溶液重量
50 ＋ 20 ＝ 70 g
- 溶液濃度
20 ÷ 70 × 100% ≈ 28.6%
杯內總內容物重 75 g，但溶液只有 70 g。未溶的 5 g 固體不計入溶液重量，也不計入已溶解溶質重量。
飽和溶液的重量百分率 公式推導
假設某溫度下的溶解度為 S g／100 g 水。達飽和時，100 g 水中溶有 S g 溶質，溶液重量就是 100 ＋ S g。
把「每 100 g 水」換成「占整份溶液的比例」
適用於只有一種溶質與水的系統；溶解度須以 g／100 g 水表示。
溫度下降後，析出多少？ 觀念延伸
對溶解度隨降溫而降低的固體，原先的飽和溶液冷卻後，能保持溶解的上限變小；多出來的溶質可從溶液中析出。
若算出負值，表示未超過新上限，不會因超量而析出。
某固體在 60°C、20°C 的溶解度，分別為 80、30 g／100 g 水。以 50 g 水形成 60°C 的飽和溶液，再冷卻至 20°C。水沒有蒸發，多餘溶質已充分析出，求析出量。
- 原本溶解的量
80 × 50 ÷ 100 ＝ 40 g
- 20°C 時仍可溶解的量
30 × 50 ÷ 100 ＝ 15 g
- 兩者相減
40 − 15 ＝ 25 g
此例把析出的固體視為純溶質，不含結晶水；水量保持 50 g。
要先看這種物質的溶解度變化，再比較原本已溶解量是否超過新上限。原本很稀的未飽和溶液，降溫後可能仍未飽和。
易錯觀念與考前速記
全節整合・含必要辨析
| 容易混淆的想法 | 正確判斷 |
|---|---|
| 溶質一定是固體。 | 液體、氣體也可能是溶質。 |
| 所有溶液都以水為溶劑。 | 只有「水溶液」確定以水為溶劑；還有其他種類的溶劑。 |
| 濃度公式的分母是水。 | 濃度看整份溶液；本節溶解度才以 100 g 溶劑為基準。 |
| 加入的糖全部都算在溶液中。 | 要先確認全部溶解；未溶固體不算在溶液裡。 |
| 1 L 中含 1 mL 就是 1 ppm。 | 1 L ＝ 1000 mL，因此是 1000 ppm。 |
| 加水後，溶質總量變少。 | 單純加水稀釋，只降低比例，不移除原本溶質。 |
| 倒掉一半，濃度就減半。 | 取出均勻溶液時，溶質與溶液同比例減少，剩餘濃度不變。 |
| 看不到杯底固體，就未飽和。 | 剛好溶到上限時，可以沒有剩餘固體，卻已飽和。 |
| 所有固體都是愈熱溶得愈多。 | 大部分固體如此；課本的氫氧化鈣是例外。 |
| 氣體在熱水中較容易保持溶解。 | 其他條件相同時，氣體溶解度通常隨升溫而降低。 |
| 攪拌會提高同溫下的溶解度。 | 攪拌影響溶解快慢，不能把「快」當作「上限高」。 |
最後記住這六件事
- 溶液重量 ＝ 已溶解溶質重量 ＋ 溶劑重量，不計入未溶固體。
- 百分率看每 100 份；ppm 看每 1,000,000 份。
- 算濃度，分母找溶液；讀溶解度，基準找溶劑。
- 單純加水稀釋，溶質重量不變；取用均勻溶液，濃度不變。
- 飽和看是否達到固定條件下的溶解上限，不只看有沒有未溶固體。
- 溫度影響要看物質：多數固體升溫上限增加，氣體通常相反。