Растворы

При работе с растворами необходимо знать количество вещества, содержащееся в данном растворе.

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

В практической работе используются следующие способы выражения концентраций:

- массовая (процентная) доля растворенного вещества (ω);

- молярная концентрация (С_М);

- молярная концентрация эквивалентов (нормальность) (С_эк);

- титр (Т);

- моляльная концентрация (С_m).

Пример 1. Вычислите: а) массовая (процентная) доля растворенного вещества (ω); б) молярную концентрацию (С_М); в) молярную концентрацию эквивалентов (С_эк); г) моляльную (С_m) концентрацию раствора Н₃РО₄. полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см³ воды, если плотность его 1,031 г/см³. Чему равен титр (Т) этого раствора?

Решение: а) Массовая доля растворенного вещества (процентная концентрация) (ω, %) показывает количество весовых частей (г, кг, т) растворенного вещества в 100 весовых частях (г, кг, т) раствора. Так как массу 282 см³ воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовател ьно:

в 300 г р-ра - 18 г в-ва

в 100 г р-ра - Х

Х = = 6%

б) Молярная концентрация выражается числом молей растворенного вещества в одном литре раствора. (С_М, (М), единица - моль/л). Масса 1 л раствора 1031г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения

в 300 г р-ра - 18 г в-ва

в 1031 г р-ра - Х

Х = = 61, 86

Молярную концентрацию раствора получим делением числа граммов Н₃РО₄ в 1 л раствора на молярную массу Н₃РО₄ (97,99 г/моль):

С_М = 61,86/97,99 = 0,63 моль/л

в) Э квивалентная концентрация (нормальность) (С_эк,(Н),единица - моль/л ) выражается количеством эквивалентов растворенного вещества в одном литре раствора.

Так как эквивалентная масса Н₃РО₄ = 97,99/3 = 32,66 г/моль, то

С_эк = 61,86/32,66= 1,89 моль/л;

г) Моляльная концентрация (моляльность) выражается количеством молей растворенного вещества в 1000г (килограмме) растворителя (С_m, единица – моль/кг). Массу Н₃РО₄ в 1000 г растворителя находим из
соотношения:

в 282 г р-ра - 18 г в-ва

в 1000 г р-ра - Х

Х = = 63, 83.

Отсюда С_m =63,83/97,99=0,65 моль/кг

Титром раствора называют число граммов растворенного вещества в 1 см³ (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см³.

Пример 2. К 1 литру 15%-ного раствора NaCl (ρ = 1,109 г/мл) прибавили 600 мл воды. Расчитать %-ную концентрацию полученного раствора.

1. Находим массу 1 литра 15%-ного раствора ρ = 1,109 г/мл

m = ρ · V = 1,109· 1000 = 1109 г

2. Находим массу вещества, растворенного в 1 л 15%-го раствора

в 100 г р-ра - 15 г в-ва

в 1109 г р-ра - Х

Х = г в-ва

3. Находим общую массу раствора, после добавления воды:

1109 + 600 = 1709 г р-ра

4. Находим %-ную концентрацию полученного раствора:

в 1709 г р-ра - 166,35 г в-ва

в 100 г р-ра - Х г в-ва

Х =

Т.о., ω полученного раствора 9,6 %.

Пример 3. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходовано 25 см³ раствора щелочи С_эк = 0,5 моль/л. Чему равна молярная концентрация эквивалентов кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной молярной концентрации эквивалентов реагируют в равных объемах. При разных молярных концентрациях эквивалентов объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.

V₁/V₂ = С_{эк 2} / С_{эк 1} или V₁ С_{эк 1} = V₂ С_{эк 2}

50 С_{эк 1} = 25 ·0,5, откуда С_{эк 1} = 25 ·0,5 / 50 = 0,25 моль/л.

34. Вычислите моляльную и эквивалентную концентрации 12% -го раствора сульфата аммония (плотность раствора 1,069 г/мл).

35. Вычислите эквивалентную концентрацию и молярную долю сульфата алюминия в 20% - ном растворе плотностью 1,226 г/мл.

36. Эквивалентная концентрация карбоната натрия в растворе плотностью 1,040 равна 0,80 Н. Вычислите массовую долю и молярную долю карбоната натрия в растворе.

37. Молярная концентрация гидроксида натрия в растворе плотностью 1,180 равна 4,85 М. Вычислите массовую долю гидроксида натрия и моляльность раствора.

38. Какова масса хлорида кальция, необходимая для приготовления 250 мл 2Н раствора? Вычислите моляльность раствора, если его плотность 1,050 г/мл.

39. Какова масса карбоната натрия, необходимая для приготовления 200 мл 0,7 М pacтвора? Вычислите молярную долю соли в этом растворе, если его плотность 1,070 г/мл.

40. Сколько мл 96%- го раствора серной кислоты плотностью 1,84 г/мл нужно взять для приготовления 0,5 л 0,2 Н раствора. Вычислите моляльность исходного раствора.

41. Сколько мл 6,35 Н раствора сульфата аммония (плотность раствора 1,200 г/мл) нужно взять для приготовления 200 мл 10% -го раствора плотностью 1,057 г/мл? Вычислите эквивалентную концентрацию конечного раствора.

42. Вычислите молярную концентрацию и молярную долю нитрата калия в 20% - ном растворе плотностью 1,056 г/мл.

43. Какой объем воды нужно добавить к 300 мл 2,8 Н раствора серной кислоты плотностью 1,085 г/мл для получения 9% -го раствора? Вычислите моляльность исходного раствора.

44. Вычислите эквивалентную концентрацию и массовую долю нитрата магния в 16%-ном растворе плотностью 1,127 г/мл.

Контрольные задания №5