Заглавная
|
§ 1. Основные определения: система и фаза
§ 4. Способы выражения состава раствора В химии для количественного выражения состава растворов чаще всего используют массовую долю, молярную концентрацию (молярность) и эквивалентную концентрацию (нормальность). Существуют также моляльная концентрация (моляльность), мольная доля, а также массовая концентрация и объемная концентрация (табл. 1). Таблица 1. Способы выражения концентрации растворов
* Условные обозначения: mB - масса растворенного вещества; ms - масса растворителя, mр - масса раствора; nB - количество растворенного вещества (моль); neq - эквивалентное количество растворенного вещества (моль эквивалентов); ns - количество растворителя (моль); V - объем раствора; VB - объем растворенного вещества (газообразного); z- эквивалентное число
Под концентрацией раствора химики подразумевают, прежде всего, молярность раствора (т.е. количество растворенного вещества nB в моль, отнесенное к общему объему раствора в л). Единица измерения молярной концентрации сB - моль/л. Если в растворе серной кислоты H2SO4 молярная концентрация равна 1 моль/л, то это обозначается как 1М раствор H2SO4 (одномолярный раствор серной кислоты). Молярность раствора рассчитывается по данным о его приготовлении или по результатам химического анализа, позволяющим судить о содержании растворенного вещества в некотором объеме раствора. Задача 1. Определите молярную концентрацию (моль/л) хлорида меди(II), если в 200 мл раствора содержится 2,69 г растворенного вещества. Решение >>> Помимо молярности, принято характеризовать концентрацию массовой долей растворенного вещества. Массовая доля wB растворенного вещества В - это отношение его массы mВ к сумме масс растворенного вещества и растворителя, в частности воды (т.е. к массе раствора): wB = mB / mр = mB /(mB + mводы) Раствор, в котором массовая доля растворенного вещества равна wB (%), характеризуется тем же значением процентного содержания. Например, раствор с массовой долей хлороводорода wHCl = 0,2 (т.е. 20%) может быть обозначен как 20%-ный раствор HCl (20-процентный раствор хлороводорода в воде). Зная массу растворенного вещества и растворителя, легко рассчитать массовую долю. Задача 2. Определите массовую долю некоторой соли в растворе, приготовленном из 10,07 г соли и 190,12 г воды. Решение >>> Эквивалентная концентрация (нормальность) учитывает, в какой конкретной реакции собираются использовать данный раствор, и для перехода от молярной концентрации к эквивалентной нужно определить фактор эквивалентности или эквивалентное число. В случае обменной реакции эквивалентное число равно количеству (моль) однозарядных ионов (катионов или анионов), присоединяемых или замещаемых в данной реакции в расчете на 1 моль вещества, для которого определяется это число. Задача 3. Определите эквивалентную концентрацию (моль/л) хлорида алюминия, если в 250 мл раствора содержится 3,36 г соли. Раствор будет использован для получения гидроксида алюминия по обменной реакции. Решение >>> В случае окислительно-восстановительной реакции эквивалентное число равно количеству (моль) электронов, принятых или отданных в данной полуреакции окисления или восстановления в расчете на 1 моль вещества, для которого определяется эквивалентное число. Задача 4. Определите массу (г) перманганата калия, необходимую для приготовления 0,5 л 0,2 н. раствора, предназначенного для изучения окислительных свойств этого вещества в кислой среде. Решение >>> На практике часто возникает необходимость в пересчете одного способа выражения состава раствора в другой, например известного процентного содержания (массовой доли в %) в молярность раствора. Для расчетов такого рода требуется знать плотность растворов (Приложение 1). Задача 5. Определите молярность 4%-го раствора NaBr c плотностью 1030 г/л. Решение >>> Если для приготовления раствора используют не безводное вещество, а его кристаллогидрат В · nH2O, то следует учитывать при расчетах воду, которая входит в состав кристаллогидрата (кр). Массу кристаллогидрата mкр определяют по формуле mкр=[mB · Mкр] / MB где Мкр - молярная масса кристаллогидрата; mB - расчетная масса вещества в растворе заданного состава. Определение массы воды mводы, которую необходимо добавить к рассчитанной массе кристаллогидрата для получения раствора заданного состава с массой mр, ведут по разности: mводы = mр − mкр. Задача 6. Определите массу (г) кристаллогидрата сульфата меди(II), отвечающего составу CuSO4 · 5H2O, и объем (мл) воды, необходимые для приготовления 150 г 10%-го раствора при комнатной температуре. Решение >>> В лабораторной практике часто приходится готовить разбавленный раствор с массовой долей растворенного вещества wB и массой mp из концентрированного раствора того же вещества wB и mp разбавлением последнего водой с массой mводы. Тогда все величины будут связаны между собой соотношением wB · mp = wB · (mp + mводы) = wB · mp, так как масса растворенного вещества остается постоянной при разбавлении концентрированного раствора водой, а масса разбавленного раствора равна сумме массы более концентрированного раствора и добавленной воды: mp = mp + mводы. Возможен и способ приготовления концентрированного раствора выпариванием некоторой массы mводы из разбавленного раствора. Тогда все величины связаны соотношением: wB · mp = wB · (mp mводы) = wB · mp , поскольку масса растворенного вещества остается постоянной при выпаривании из раствора воды и mp = mp mводы. На практике иногда появляется необходимость приготовления раствора промежуточного состава - wB, mp - при смешивании концентрированного и разбавленного растворов. Тогда все величины связаны соотношением wB · mp = wB · (mp + mводы) = wB · mp + wB · mp так как масса растворенного вещества в приготовленном растворе равна сумме масс этого вещества в концентрированном и разбавленном растворах. Задача 7. Определите, какой объем воды надо добавить к 0,5 л 40%-го раствора NaOH с плотностью 1430 г/л для приготовления 10%-го раствора. Решение >>>
Отвечать на вопросы >>> Читать дальше Содержание Заглавная страница
|