Решение. 1. Массовая доля растворенного вещества показывает, какую часть массы всего раствора составляет масса растворенного вещества

1. МАССОВАЯ ДОЛЯ РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА показывает, какую часть массы всего раствора составляет масса растворенного вещества, Массовую долю находят как отношение массы растворенного вещества m(в-ва) к массе всего раствора m(р-ра) и выражают:

в долях единицы

или

в процентах , (%)

Массовая доля в процентах ω% показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 г раствора.

Чтобы вычислить массовую долю К₂С0₃, необходимо знать массу К₂С0₃ и массу всего раствора. По условию m(К₂С0₃) = 54,5 г.

Массу раствора можно найти, зная его плотность и объем:

m(р-ра) = р ∙ V(p-pa) = 1,09(г/см³) ∙ 500(cм³) = 545 (г);

V(p-pa) = 0,5 дм³ =500 см³

Отсюда, массовая доля карбоната калия в растворе равна

ω(К₂СО₃)=m(К₂СО₃)/m(р-ра) = 54,5/545 =0,1 (или 10%).

2. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРА С_м показывает, какое количество растворенного вещества (в моль) содержится в 1 дм³ раствора.

Молярную концентрацию (моль/ дм³) находят по формуле

,

где n(в-ва) - количество растворенного вещества, моль;

V(p-pa) - объем раствора, дм³.

Зная массу вещества в растворе и его молярную массу (М), можно найти количество вещества (в моль):

n(в-ва) = m(в-ва)/ М(в - ва).

М(К₂С0₃)=2·39+12+3·16 = 138 (г/моль);

n(К₂С0₃)=m(К₂С0₃)/ М(К₂С0₃)=54,5(г)/138(г/моль)

n(К₂С0₃)=0,395(моль).

Отсюда молярность раствора равна

C_м = n(К₂С0₃)/ V(p-pa) =0,395(моль)/ 0,5(дм³)=0,79(моль/ дм³).

Или можно сказать, что мы имеем 0,79 М раствор карбоната калия.

3. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТА С_эк (или нормальная, или эквивалентная концентрация) показывает, сколько моль эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 дм³ раствора. Молярную концентрацию эквивалента (моль/ дм³) находят по формуле

.

Число моль эквивалентов вещества можно найти, зная его массу в растворе и эквивалентную массу Мэк.

n_эк(в-ва)= m(в-ва)/ М_эк(в-ва)

Эквивалент - это условная или реальная частица соответствующая в реакциях обмена одному атому водорода (Н), а в окислительно-восстановительных реакциях - одному электрону. Один моль эквивалентов характеризуют массой

М_эк(в-ва)=f_эк ∙ М(в-ва),

где М(в-ва) - молярная масса вещества (г/моль),

f_эк -фактор эквивалентности, показывающий, какую часть от реальной частицы (молекулы, атома, иона и т.д.) вещества, составляет эквивалент этого вещества. Для реакций обмена:

,

где z_kt -заряд катиона (функциональной группы) в формуле вещества;

n_kt -число катионов (функциональных групп) в формуле вещества.

Для К₂С0₃ заряд катиона +1, а число их равно 2, следовательно, фактор эквивалентности равен f_эк(К₂С0₃) =1/2.

Молярная масса эквивалента М_эк(К₂С0₃) =1/2 М(К₂С0₃)=138/2=69(г/моль эк),

число моль эквивалентов n_эк(К₂С0₃)=m(К₂С0₃)/М_эк(К₂С0₃)=54,5(г)/69(г/моль-эк) = 0,79(моль).

Молярная концентрация эквивалента для раствора карбоната калия равна:

С_эк = n_эк(К₂С0₃)/ V(p-ра) = 0,79(моль/дм³)/0,5(моль/дм³ ) = 1,58 (моль/ дм³).

Или можно сказать, что мы имеем 1,58 Н раствор карбоната калия.

Молярная концентрация эквивалента во столько раз больше молярной, во сколько раз М_эк(в-ва) меньше М(в-ва):

С_м= f_эк ·С_эк.

4. МОЛЯЛЬНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ C_m показывает, сколько моль растворенного вещества приходится на 1 кг растворителя. Моляльность находят по формуле

, (моль/кг).

Массу растворителя m(р-ля) можно найти как разность между массой всего раствора и массой растворенного вещества:

m(р-ля) = m(р-ра) - m(в-ва);

m(Н₂0) = m(p-pa) - m(K₂C0₃) = 545 - 54,5 = 490,5(г) = 0,491 (кг);

n(К₂С0₃) =0,395 (моль);

Отсюда моляльная концентрация раствора равна:

C_m =n(К₂СОз)/m(Н₂0) = 0,395(моль)/0,491(кг)=0,804(моль/кг_н2о).

5. ТИТР Т раствора показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 1 см³ раствора. Титр можно вычислить по формуле

, (см³).

Для раствора карбоната калия титр равен

T= m(K₂C0₃) / V(p-pa) =54,5/500=0,109 (г/ см³).

6. МОЛЬНУЮ ДОЛЮ РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА N находят как отношение числа моль растворенного вещества к общему числу моль всех веществ в растворе:

.

Для раствора K₂C0₃: n(K₂C0₃) =0,395 (моль)

n(Н₂0)= m(Н₂0)/M(Н₂0)=490,5(г)/18(г/моль)=27,25(моль)

M(Н₂0)=2·1·16=18(г/моль)

Мольная доля карбоната калия в растворе равна

N(К₂С0₃)=0,395/(0,395+27,25)=0,014