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 Cм определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:
Cм(Х) = n(Х)/V (6)
Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: Cм(H2SO4) = 0,8 моль/л или 0,8М.
Нормальность Сн определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:
Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: Сн(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)/mр-ля (9)
где n(X) – число моль растворённого вещества X, mр-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 Сн всегда больше или равна молярности См. Связь между ними описывается выражением:
Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности См, которые необходимо пересчитать в нормальность Сн и величины нормальности Сн, которые следует пересчитать в молярность См.
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 Сн 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 См = 521,2/98 = 5,32 М.
Нормальность раствора Сн = 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 (См). 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 См = 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
Выразить концентрацию раствора koh всеми возможными способами
Уроки от Станислава Павловича 😉 запись закреплена
Решение задачи на нахождение концентрации кислоты в растворе по рН
(для первых курсов училищ и институтов)
По заданному значению pH (табл.4.4) определить концентрацию предложенного раствора электролита при температуре 25 °С и выразить ее всеми возможными способами (считать, что плотность растворов 1 г/см3).
Друзья, для того чтобы хоть как-то начать разбираться в вопросах химии, необходимо понять что такое ОДИН МОЛЬ
МОЛЬ — это КОЛИЧЕСТВО
(молекул, ионов, атомов, да хоть апельсинов может быть один моль)
только апельсинов это такая гора- что взглядом её охватить не получится )
1 моль это 6,02 умноженное на 10 в 23й степени или
602000000000000000000000 штук
В связи с тем что молекулы очень маленькие их мерят молями, потому как например миллиард, для молекул — незаметное число, даже запаха не почуять )
рН это минус десятичный логарифм от концентрации ионов водорода (Н+) в растворе.
То есть, ели концентрация ионов водорода например 10 в минус чётвертой степени (0,0001) моль на литр, то рН этого раствора равен 4
и наоборот
если рН раствора как в нашей задаче равен 2,35
то концентрация ионов водорода в нём равна 10 в степени -2,35. калькулятор в помощь.
это у нас концентрация ионов водорода — она не всегда является такой же как концентрация кислоты
во-первых. нужно учесть сильная ли кислота
а во-вторых, сколько ионов водорода даёт одна молекула нашего вещества.
в нашем случае задача проста совсем
HClO4 — кислота очень сильная и все её молекулы распадаются в растворе на ионы
на Н+ и ClO4-
т.е. с одной молекулы получается один ион водорода
а значит в нашем случае концентрация кислоты в растворе такая же как и концентрация ионов водорода, Т.е. 10 в степени -2,35
Всё
кому что не понятно?
ПС. если кислота не сильная, то нужно ещё учитывать что не все молекулы распадаются. А если например у нас серная кислота Н2SО4 — то ещё необходимо учитывать что одна молекула этой кислоты даёт !!Два иона Водорода.
А следовательно: концентрация ионов водорода будет в два раза выше чем концентрация кислоты в растворе.
но об этом в другом уроке 😉
Источник
Общая химия (стр. 10 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |
· Массовая доля или процентное содержание – соотношение масс растворенного вещества mв и раствора mр-р, выраженное в долях или процентах:
. (4.1)
· Концентрация, выраженная в граммах на литр, показывает, какая масса растворенного вещества mв, выраженная в граммах, содержится в единице объема раствора Vр-р:
(4.2)
· Молярная концентрация, или молярность, – число молей растворенного вещества nв в 1 дм3 (1 л) раствора:
. (4.3)
· Моляльная концентрация, или моляльность, – число молей растворенного вещества, приходящееся на 1 кг растворителя:
. (4.4)
· Мольная доля или мольные проценты – число молей компонента (растворителя или растворенного вещества), содержащееся в одном моле раствора:
. (4.5)
· Нормальная концентрация, или нормальность, – количество эквивалентов nэв растворенного вещества, содержащееся в 1 л раствора:
, (4.6)
где z – количество обменных эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в 1 моль вещества.
Для кислот z соответствует основности кислоты, т. е. числу атомов водорода в составе кислоты, обмениваемых в данной реакции на металл или нейтрализуемых основанием.
Для оснований z соответствует кислотности основания, т. е. числу гидроксильных групп в составе основания, обмениваемых на кислотный остаток или нейтрализуемых кислотой.
Для солей z рассчитывают как произведение числа атомов и степени окисления металла в составе соли.
Для окислителей и восстановителей в окислительно-восстановительных реакциях z – изменение их степени окисления в ходе реакции.
Пример 1. Раствор серной кислоты в воде с концентрацией 16 % (по массе) имеет плотность d = 1,109 г/см3. Выразить концентрацию этого раствора всеми возможными способами.
Решение. 1. Выделим мысленно 1 кг раствора и установим его объем:
.
2. Определим массу растворенного вещества (H2SO4) по формуле (4.1):
3. По формуле (4.2) рассчитаем концентрацию раствора серной кислоты
4. Найдем число молей серной кислоты:
5. По формуле (4.3) вычислим молярную концентрацию раствора серной кислоты:
6. Найдем массу растворителя (Н2О):
7. По формуле (4.4) вычислим моляльную концентрацию раствора серной кислоты:
8. Найдем число молей воды:
9. По формуле (4.5) вычислим мольную долю серной кислоты:
10. По формуле (4.6) определим нормальную концентрацию раствора серной кислоты (для серной кислоты количество обменных эквивалентов в 1 моль вещества z = 2):
Пример 2. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 10 % (d = 1,066 г/см3) требуется для приготовления 200 мл 1 н. раствора?
Решение. 1. найдем массу серной кислоты, содержащейся в 200 мл 1 н. раствора. Для этого вычислим молярную концентрацию раствора по формуле (4.3): 
а также количество вещества серной кислоты 
и ее массу 
.
2. Подставим найденную массу серной кислоты в уравнение (4.1) и вычислим объем 10-процентного раствора:
Пример 3. Какой объем воды следует добавить к 500 мл раствора, содержащего 40 г сульфата никеля, чтобы понизить его концентрацию до 0,05 моль/л?
Решение. По уравнению (4.3) вычислим объем 0,05 М раствора:
.
Пример 4. Найти молярную концентрацию раствора карбоната натрия, полученную при смешивании 600 мл 2,15-процентного раствора (d = 1,02 /см3) и 200 мл 8,82-процентного раствора (d = 1,09 г/см3).
Решение. Количество вещества карбоната натрия в каждом из смешиваемых растворов соответственно
Молярная концентрация полученного раствора
Пример 5. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 0,42 моль/л потребуется для нейтрализации 20 мл раствора гидроксида калия концентрацией 6 % (d = 1,053 г/см3)?
Решение 1. Составим уравнение реакции:
2KOH + H2SO4 ® K2SO4 + 2H2O.
2. С учетом уравнения (4.1) найдем количество вещества KOH
3. По уравнению реакции на 2 моль KOH приходится 1 моль Н2SO4, следовательно, для реакции с 0,02 моль гидроксида калия требуется 0,01 моль серной кислоты.
4. По уравнению (4.3) найдем объем раствора серной кислоты:
Задание I. Выразить концентрацию заданного в табл.4.1 раствора всеми возможными способами.
Источник
