Заглавная

Аннотация

Содержание

Приложения

Задания

Литература

 

Глава 1. Общие сведения

§ 1. Основные определения: система и фаза
§ 2. Виды дисперсных систем
§ 3. Качественный и количественный состав растворов
§ 4. Способы выражения состава раствора

  • Как решать задачи?
  • Упражнения к главе 1

     

    § 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

    Наименование и обозначение Расчетная формула* и размерность
    Массовая доля w w = mB / mP = = mB / (mB + ms) [доли от 1 или %]
    Объемная доля (для газов) vi vi = VB / V [доли от 1 или %]
    Мольная доля µi µi = nB / (nB + ns) [доли от 1]
    Массовая концентрация B B = mB / Vs [г / л]
    Молярная концентрация сB (молярность) сB = nB / V [моль / л]
    Эквивалентная концентрация сeq (нормальность) сeq = neq / V = (z nB) / V [моль экв. / л]
    Моляльная концентрация mi (моляльность) mi = nB / ms [моль / кг]

    * 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 = mрmкр.

    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