Контрольная работа способы выражения концентрации растворов

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Материалы портала onx.distant.ru

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля ω компонента раствора определяется как отношение массы данного компонента Х, содержащегося в данной массе раствора к массе всего раствора m. Массовая доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

Массовый процент представляет собой массовую долю, умноженную на 100:

ω(Х) = m(Х)/m · 100% (0%

где ω(X) – массовая доля компонента раствора X; m(X) – масса компонента раствора X; m – общая масса раствора.

Мольная доля χ компонента раствора равна отношению количества вещества данного компонента X к суммарному количеству вещества всех компонентов в растворе.

Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества Х и растворителя (например, Н₂О), мольная доля растворённого вещества равна:

Мольный процент представляет мольную долю, умноженную на 100:

Объёмная доля φ компонента раствора определяется как отношение объёма данного компонента Х к общему объёму раствора V. Объёмная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

φ(Х) = V(Х)/V (0

Объёмный процент представляет собой объёмную долю, умноженную на 100.

Молярность (молярная концентрация) C или C_м определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:

C_м(Х) = n(Х)/V (6)

Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: C_м(H₂SO₄) = 0,8 моль/л или 0,8М.

Нормальность С_н определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:

Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: С_н(H₂SO₄) = 0,8 моль-экв/л или 0,8н.

Титр Т показывает, сколько граммов растворённого вещества X содержится в 1 мл или в 1 см 3 раствора:

T(Х) = m(Х)/V (8)

где m(X) – масса растворённого вещества X, V – объём раствора в мл.

Моляльность раствора μ показывает количество растворённого вещества X в 1 кг растворителя:

μ(Х) = n(Х)/m_р-ля (9)

где n(X) – число моль растворённого вещества X, m_р-ля – масса растворителя в кг.

Мольное (массовое и объёмное) отношение – это отношение количеств (масс и объёмов соответственно) компонентов в растворе.

Необходимо иметь ввиду, что нормальность С_н всегда больше или равна молярности С_м. Связь между ними описывается выражением:

Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности С_м, которые необходимо пересчитать в нормальность С_н и величины нормальности С_н, которые следует пересчитать в молярность С_м.

Пересчёт осуществляем по уравнению (10). При этом нормальность раствора находим по уравнению:

Результаты расчётов приведены в табл. 2.

Таблица 1. К определению молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения	См	Сн	Сн	См
Реакции обмена	0,2 M Na2SO4	?	6 н FeCl3	?
	1,5 M Fe2(SO4)3	?	0,1 н Ва(ОН)2	?
Реакции окисления-восстановления	0,05 М KMnO4 в кислой среде	?	0,03 М KMnO4 в нейтральной среде	?

Значения молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения	См	Сн	Сн	См
Реакции обмена	0,2M Ma2SO4	0,4н	6н FeCl3	2М
1,5M Fe2(SO4)3	9н	0,1н Ва(ОН)2	0,05М
Реакции окисления-восстановления	0,05М KMnO4 в кислой среде	0,25н	0,03М KMnO4 в нейтральной среде	0,01М

Между объёмами V и нормальностями С_н реагирующих веществ существует соотношение:

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте молярность, нормальность, моляльность, титр, мольную долю и мольное отношение для 40 мас.% раствора серной кислоты, если плотность этого раствора равна 1,303 г/см 3 .

Решение.

Масса 1 литра раствора равна М = 1000·1,303 = 1303,0 г.

Масса серной кислоты в этом растворе: m = 1303·0,4 = 521,2 г.

Молярность раствора С_м = 521,2/98 = 5,32 М.

Нормальность раствора С_н = 5,32/(1/2) = 10,64 н.

Титр раствора Т = 521,2/1000 = 0,5212 г/см 3 .

Моляльность μ = 5,32/(1,303 – 0,5212) = 6,8 моль/кг воды.

Обратите внимание на то, что в концентрированных растворах моляльность (μ) всегда больше молярности (С_м). В разбавленных растворах наоборот.

Масса воды в растворе: m = 1303,0 – 521,2 = 781,8 г.

Количество вещества воды: n = 781,8/18 = 43,43 моль.

Мольная доля серной кислоты: χ = 5,32/(5,32+43,43) = 0,109. Мольная доля воды равна 1– 0,109 = 0,891.

Мольное отношение равно 5,32/43,43 = 0,1225.

Задача 2. Определите объём 70 мас.% раствора серной кислоты (r = 1,611 г/см 3 ), который потребуется для приготовления 2 л 0,1 н раствора этой кислоты.

Решение.

2 л 0,1н раствора серной кислоты содержат 0,2 моль-экв, т.е. 0,1 моль или 9,8 г.

Масса 70%-го раствора кислоты m = 9,8/0,7 = 14 г.

Объём раствора кислоты V = 14/1,611 = 8,69 мл.

Задача 3. В 5 л воды растворили 100 л аммиака (н.у.). Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию NH₃ в полученном растворе, если его плотность равна 0,992 г/см 3 .

Решение.

Масса 100 л аммиака (н.у.) m = 17·100/22,4 = 75,9 г.

Масса раствора m = 5000 + 75,9 = 5075,9 г.

Массовая доля NH₃ равна 75,9/5075,9 = 0,0149 или 1,49 %.

Количество вещества NH₃ равно 100/22,4 = 4,46 моль.

Объём раствора V = 5,0759/0,992 = 5,12 л.

Молярность раствора С_м = 4,46/5,1168 = 0,872 моль/л.

Задача 4. Сколько мл 0,1М раствора ортофосфорной кислоты потребуется для нейтрализации 10 мл 0,3М раствора гидроксида бария?

Решение.

Переводим молярность в нормальность:

Используя выражение (12), получаем: V(H₃P0₄)=10·0,6/0,3 = 20 мл.

Задача 5. Какой объем, мл 2 и 14 мас.% растворов NaCl потребуется для приготовления 150 мл 6,2 мас.% раствора хлорида натрия?

Плотности растворов NaCl:

С, мас.%	2	6	7	14
ρ, г/см 3	2,012	1,041	1,049	1,101

Решение.

Методом интерполяции рассчитываем плотность 6,2 мас.% раствора NaCl:

Определяем массу раствора: m = 150·1,0426 = 156,39 г.

Находим массу NaCl в этом растворе: m = 156,39·0,062 = 9,70 г.

Для расчёта объёмов 2 мас.% раствора (V₁) и 14 мас.% раствора (V₂) составляем два уравнения с двумя неизвестными (баланс по массе раствора и по массе хлорида натрия):

Решение системы этих двух уравнений дает V₁ =100,45 мл и V₂ = 49,71 мл.

Задачи для самостоятельного решения

3.1. Рассчитайте нормальность 2 М раствора сульфата железа (III), взаимодействующего со щёлочью в водном растворе.

3.2. Определите молярность 0,2 н раствора сульфата магния, взаимодействующего с ортофосфатом натрия в водном растворе.

3.3. Рассчитайте нормальность 0,02 М раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в нейтральной среде.

3.4. Определите молярность 0,1 н раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

3.5. Рассчитать нормальность 0,2 М раствора K₂Cr₂O₇, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

3.6. 15 г CuSO₄·5H₂O растворили в 200 г 6 мас.% раствора CuSO₄. Чему равна массовая доля сульфата меди, а также молярность, моляльность и титр полученного раствора, если его плотность составляет 1,107 г/мл?

0,1; 0,695М; 0,698 моль/кг; 0,111 г/мл.

3.7. При выпаривании 400 мл 12 мас.% раствора KNO₃ (плотность раствора 1,076 г/мл) получили 2М раствор нитрата калия. Определить объём полученного раствора, его нормальную концентрацию и титр.

255 мл; 2 н; 0,203 г/мл.

3.8. В 3 л воды растворили 67,2 л хлороводорода, измеренного при нормальных условиях. Плотность полученного раствора равна 1,016 г/мл. Вычислить массовую, мольную долю растворённого вещества и мольное отношение растворённого вещества и воды в приготовленном растворе.

0,035; 0,0177; 1:55,6.

3.9. Сколько граммов NaCl надо добавить к 250 г 6 мас.% раствору NaCl, чтобы приготовить 500 мл раствора хлорида натрия, содержащего 16 мас.% NaCl? Плотность полученного раствора составляет 1,116 г/мл. Определить молярную концентрацию и титр полученного раствора.

74,28 г; 3,05 М; 0,179 г/мл.

3.10. Определить массу воды, в которой следует растворить 26 г ВaCl₂·2H₂O для получения 0,55М раствора ВaCl₂ (плотность раствора 1,092 г/мл). Вычислить титр и моляльность полученного раствора.

Источник

Тест по химии Способы выражения концентрации растворов 11 класс

Тест по химии Способы выражения концентрации растворов 11 класс с ответами. Тест содержит 10 заданий.

1. Определите массовую долю соли в растворе , полученном при растворении 25 г соли в 100 г воды.

1) 0,15
2) 0,20
3) 0,25
4) 0,30

2. Какую массу соли следует растворить в 120 г воды для получения 20%-ного раствора?

1) 24 г
2) 26 г
3) 28 г
4) 30 г

3. Какую массу воды следует прибавить к 180 г 15%-ного раствора для получения 12%-ного раствора?

1) 35 г
2) 40 г
3) 45 г
4) 50 г

4. Определите плотность 30%-ного раствора NaOH, если в 200 мл этого раствора содержится 69 г NaOH.

1) 1,18 г/мл
2) 1,15 г/мл
3) 1,12 г/мл
4) 1,10 г/мл

5. Определите объем 44%-ного раствора серной кислоты с плотностью 1,34 г/мл, в котором содержится 53 г H₂SO₄.

1) 90 мл
2) 100 мл
3) 110 мл
4) 120 мл

6. Какой объем (н.у.) хлороводорода растворили в воде для-получения 500 мл 10%-ного раствора соляной кислоты?

1) 30,7 л
2) 32,4 л
3) 28,2 л
4) 36,8 л

7. Какой объем (н.у.) хлороводорода растворили в воде для получения 200 мл 2М раствора соляной кислоты?

1) 8 л
2) 9 л
3) 10 л
4) 11 л

8. В каком объеме воды следует растворить 120 г гидроксида натрия для получения 1,5М раствора?

1) 1,2 л
2) 1,6 л
3) 2,0 л
4) 2,4 л

9. В каком объеме 0,5М раствора серной кислоты содержится 29,4 г H₂SO₄?

1) 0,45 л
2) 0,50 л
3) 0,55 л
4) 0,60 л

10. Определите молярную концентрацию 20%-ного раствора NaOH с плотностью 1,2 г /мл.

Ответы на тест по химии Способы выражения концентрации растворов 11 класс
1-2
2-4
3-3
4-2
5-1
6-1
7-2
8-3
9-4
10-1

Источник

Контрольная работа по теме “Концентрация растворов”

Контрольная работа по теме “Концентрация растворов”

Вариант 0 (образец)

1.Найти молярную концентрацию эквивалента 90%-ного раствора серной кислоты, плотность раствора 1,67 г/мл.

2а. Раствор бромоводородной кислоты с концентрацией 0,7моль/л смешали с равным объемом раствора иодоводородной кислоты с концентрацией 0,5моль/л. Чему равны молярные концентрации этих веществ в образовавшемся растворе.

2б. Смешали два раствора соляной кислоты — один с молярной концентрацией 0,05М и объемом 350мл, другой раствор объемом 0,2л с молярной концентрацией 0,1М. Найти молярную концентрацию образовавшегося раствора.

3.Рассчитайте, какой объем концентрированного раствора уксусной кислоты (w=36%, ρ=1,049г/мл) потребуется для приготовления 1100мл разбавленного раствора с молярной концентрацией 0,4моль/л.

4.Для нейтрализации раствора, содержащего 2,25 г кислоты, потребовалось 25 мл 2,0 Н раствора щёлочи. Определите эквивалентную массу кислоты. Что это за кислота?

Образец решения некоторых задач.

Пример 1. Вычислите молярную, нормальную (молярную концентрацию эквивалента), моляльную концентрации 8% раствора (плотность раствора 1100 кг/м3). Определите титр и молярную долю в растворе.

1) ; 2) ; 3) ;

Ни в одной из записанных формул, не знаем двух величин, можем принять какой-либо параметр за х, а в данном случае не знаем ни массы ни объема, то можно принять и за конкретное число.

Тогда m(р-ра)=

Из (1):

По (2):

По (3):

По (4):

По (5):

р-ль – H2O, т. к. о нем ничего не говорится. По (6): N

Пример 2. Рассчитать молярную и молярную концентрацию эквивалента раствора мышьяковой кислоты (H3AsO4). Плотность раствора 1,08 г/мл, массовая доля H3AsO4 9%.

Фактор эквивалентности H3AsO4 =

С(H3AsO4) = С(H3AsO4) = = 3С(H3AsO4)

Объем раствора принимаем равным 1 л = 1000 мл.

m(H3AsO4) = V·ρ·ω(H3AsO4) = 1000·1,08·0,09 = 97,2 г

n(H3AsO4) = = = 0,68 моль

С(H3AsO4) = = 0,68 моль/л; С(H3AsO4) = 3·0,68 = 2,04 моль/л

Ответ: С(H3AsO4) = 0,68 моль/л, С(H3AsO4) = 2,04 моль/л

Пример 3. Какова масса , если на его растворение идет 35,0 мл 0,16М раствора H2SO4?

По закону эквивалентов:

(1)

Для

(2)

z ( Al(OH)3 ) = 3; М( Al(OH)3 ) = 78 г/моль

Для известны C и V р-ра,

По (1):

Из (2):

Расчеты, связанные со смешиванием растворов различной концентрации

При смешивании растворов количество вещества n(X) (количества вещества эквивалента) в полученном растворе равно сумме количества вещества (количества вещества эквивалента) в смешиваемых растворах n 1(X), n 2(X) … n n(X):

n(X) = n 1(X) + n 2(X) + n 3(X) +…+ n n(X),

При смешивании растворов объем полученного раствора не равен сумме объемов смешиваемых растворов. Это явление называют контракцией растворов. Поэтому объем полученного раствора следует рассчитывать.

При решении задач на смешивание растворов часто приходится производить перерасчет одной концентрации в другую.

Пример 4. Рассчитать массовую долю 1,25 н. раствора фосфорной кислоты, если плотность раствора составляет 1,05 г/мл.

ω(H3PO4) =

Объем раствора принимаем за 1 л (1000 мл). Тогда масса раствора равна:

m(р-ра) = V·ρ = 1000·1,05 = 1050 г

Фактор эквивалентности H3PO4 =

Количество вещества: n(H3PO4) = C(H3PO4)·V = 1,25·1 = 1,25 моль

Масса H3PO4 в растворе:

m(H3PO4) = n(H3PO4)·M(H3PO4) = n(H3PO4)··M(H3PO4)

m(H3PO4) = 1,25··98 = 40,83 г

Массовая доля H3PO4 в растворе:

ω(H3PO4) = = 0,039 или 3,9%

Ответ: ω(H3PO4) = 0,039 или 3,9%.

Пример 5. Смешали 3 литра раствора H3PO4 (C(H3PO4) = 0,1 моль/л) и 2 литра раствора H3PO4 (ω(H3PO4) = 90%, ρ = 1,05 г/мл). Вычислить молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента полученного раствора (контракцией можно пренебречь).

Фактор эквивалентности H3PO4 =

С(H3PO4) =

С(H3PO4) = = 3·С(H3PO4)

Поскольку по условию задачи контракцией пренебрегаем, то:

V = V1 +V2 = 3,0 + 2,0 = 5,0 л

Количества вещества в полученном растворе определяется по формуле:

n(H3PO4) = n1(H3PO4) + n2(H3PO4)

Количества вещества в первом исходном растворе:

n1(H3PO4) = C(H3PO4)·V1 = 0,1·3 = 0,3 моль

Количества вещества во втором исходном растворе:

n2(H3PO4) = = = = 1,928 моль

Отсюда n(H3PO4) = 0,3 + 1,928 = 2,228 моль

С(H3PO4) = = 0,446 моль/л

С(H3PO4) = 3·0,446 = 1,337 моль/л

Ответ: молярная концентрация полученного раствора H3PO4 равна 0,446 моль/л, молярная концентрация эквивалента этого раствора равна 1,337 моль/л.

Примеры решения задач на тему «Концентрации растворов»

Пример1 Моляльная концентрация (моляльность раствора)

В какой массе эфира надо растворить 3,04г анилина C6H5NH2 , чтобы получить раствор, моляльность которого 0,3 моль/кг?

Решение: Моляльная концентрация раствора Сm (моль/кг) показывает количество растворенного вещества, находящегося в 1кг растворителя:

Сm (в-ва) = n(в-ва) / m(р-ля),

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

m — масса растворителя, кг.

Масса растворителя (эфира) рассчитывается по формуле:

m(р-ля) = n(C6H5NH2) / Сm (C6H5NH2); n(C6H5NH2)= m(C6H5NH2) / M(C6H5NH2);

M(C6H5NH2) = 93 г/моль.

Тогда m(эфира) = 3,04г / (93 г/моль· 0,3 моль/кг) =0,109 кг

Пример2 Титр раствора(Т)

Определить титр раствора в 100мл которого содержится 2г едкого натра.

Решение: Титр раствора показывает массу (г) растворенного вещества m(в-ва), содержащегося в 1мл раствора V(р-ра):

Титр этого раствора равен: Т = 2г / 100мл = 0,02г /мл.

Пример3 Мольная доля растворенного вещества и растворителя в растворе.

Рассчитайте мольные доли глюкозы и воды в растворе с массовой долей глюкозы 36%.

Решение: Мольная доля вещества в растворе (N(в-ва)) равна отношению количества данного вещества к общему количеству всех веществ, содержащихся в растворе. Если в раствор содержит одно растворенное вещество, тогда:

N (в-ва) = n(в-ва) / (n(в-ва)+ n(р-ля)).

В данном случае в 100г раствора с массовой долей глюкозы, равной 36%, содержится 36г глюкозы и 64г воды (100г — 36г = 64г).

Определяем количество глюкозы и воды:

n(C6H12O6) = m(C6H12O6) / M(C6H12O6) = 36г /180г/моль =0,2моль;

n(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 64г /18г/моль =3,56моль;

n(C6H12O6) + n(H2O) =0,2 + 3,56 = 3,76моль.

Рассчитываем мольные доли глюкозы и воды:

N(C6H12O6) = 0,2 / 3,56 = 0,053

N(H2O) = 3,56 / 3,76 = 0,947

Пример4 Вычисления, связанные с пересчетом концентраций растворов из одних единиц в другие.

Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную концентрацию и моляльность раствора, в котором массовая доля сульфата меди(II) равна 10%. Плотность раствора 1,107г/мл.

Решение: определим молярную массу и молярную массу эквивалента CuSO4 :

М(CuSO4) = 160г/ моль; М( 1/2CuSO4) = 160/(1·2) =80 г/ моль.

Пусть масса 10%-ного раствора была 100г, тогда в нем содержится 10г CuSO4 и 90г воды(0,09кг).

Определим количество моль соли n(CuSO4) = m(CuSO4) / М(CuSO4) = 10г/160г/моль =0,0625моль.

Определим количество моль эквивалента соли:

n(1/2CuSO4) = m(CuSO4) / М(1/2CuSO4) = 10г/80г/моль =0,125моль.

Следовательно, моляльная концентрация равна Сm = 0,0625моль/ 0,09кг = 0,694моль/кг.

Для расчета молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента необходимо рассчитать объем раствора (л). Зная массу раствора (100г) и плотность, находим: V(р-ра) = m (р-ра)/ ρ (р-ра) =100г / 1,107г/мл = 90,3мл = 0,0903л.

Тогда молярная концентрация С (CuSO4) = n(CuSO4) / V(р-ра) = 0,0625 моль/ 0,0903л= 0,692 моль/л

Молярная концентрация эквивалента С (1/2CuSO4) = n(1/2CuSO4) / V(р-ра) = 0,125 моль/ 0,0903л= 1,384 моль/л.

Источник