Способы выражения концентрации растворов: формула в химии

Концентрация растворов. Растворы неэлектролитов. Растворимость

Задача:

Расчеты основаны на процентной концентрации растворов. Формула, выражающая процентную концентрацию раствора —

где это находится
— масса растворенного вещества;

— масса раствора,

Задача:

Рассчитайте процентное содержание раствора, полученного при растворении 80 г сахара в 160 г воды.

Решение:

Задача:

Рассчитайте массу хлорида натрия и воды, необходимую для приготовления 250 г раствора 2,5.

Решение:

Задача:

Рассчитайте концентрацию раствора, полученного смешиванием 300 г 10% раствора соляной кислоты и 400 г 20% раствора соляной кислоты.

Решение:

Определите массы растворенных
в каждом растворе:

После смешивания

Определите концентрацию полученного раствора:

Задача:

Какова концентрация серной кислоты в растворе, полученном при смешивании 200 г 10% -ного раствора серной кислоты и 100 г 5-го раствора сульфата натрия?

Решение:

Масса полученного раствора определяется как сумма масс смешанных растворов:

Далее определяем концентрацию серной кислоты в полученном растворе:

Задача:

Расчеты основаны на молярной концентрации (молярности) раствора.

Формула для расчета молярности раствора

где C — молярность раствора, моль / л;

— масса растворенного вещества, г;

— молярная масса растворенного вещества, г / моль;

V — объем раствора, мл; если объем выражен в литрах, коэффициент 1000 в формуле исчезает.

Задача:

Какая масса серной кислоты нужна для приготовления 2 литров 2-молярного раствора?

Решение:

Задача:

в 250 мл раствора содержится 7 г КОН. Какова молярность этого раствора?

Решение:

Задача:

Расчеты основаны на нормальной (нормальной) концентрации раствора.

Для расчета нормальности мы используем следующую формулу:

где это находится
— нормальная концентрация раствора;

это эквивалентная масса растворенного вещества.

Задача:

Какая масса фосфорной кислоты нужна для приготовления 2 литров 0,1 н. Раствора?

Решение:

Задача:

Расчеты на разбавление растворов.

Выводим формулу для расчетов при разбавлении растворов с учетом того, что концентрацию как исходного, так и приготовленного раствора можно выразить любым способом
, а также исходя из того факта, что при разбавлении растворов масса растворенного вещества остается постоянной.

Для раствора, концентрация которого выражена в процентах,

и с тех пор

тогда

где это находится
это плотность раствора, г / мл.

По молярной концентрации

Для нормальной концентрации

Приравниваем правые члены уравнений:

Задача:

Сколько миллилитров 98 раствора серной кислоты

(
= 1,84 г / мл) нужно ли приготовить 300 мл 3 н. Раствора этой кислоты?

Решение:

Мы будем использовать первый член приведенного выше уравнения для концентрированного исходного раствора кислоты и третий член для приготовления разбавленного раствора серной кислоты:

где C% = 98 %;

= 3 экв / л;

— неизвестный объем исходного раствора;

= 300 мл;

= 49 г / моль.

Отсюда

Задача:

Расчеты для перехода от одного способа выражения концентрации данного раствора к другому.

При переходе от одной концентрации данного раствора к другой не только масса растворенного вещества остается постоянной, но и объем раствора, то есть

Приведенная выше формула принимает следующий вид:

Задача:

Определите молярность 36,5 (
= 1,18 г / мл).

Решение:

Мы воспользуемся первым и вторым членами последнего уравнения и получим выражение для определения молярности:

Задача:

Расчеты по законам Рауля. Давление паров разбавленного раствора.

Согласно закону Рауля снижение давления пара
над раствором прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества:

где это находится
— давление паров чистого растворителя;

N — мольная доля растворенного вещества,

где это находится
— количество молей растворенного вещества и растворителя.

где это находится
это давление паров растворителя на раствор.

Отсюда

Задача:

Определите давление паров раствора, содержащего 45 г глюкозы
в 720 г воды при 25 ° C. Давление насыщенного водяного пара при 25 ° C составляет 3315,4 Па.

Решение:

Рассчитаем мольную долю растворенного вещества:

Определите давление пара воды над раствором:

Задача:

Расчеты на понижение точки замерзания растворов.

Согласно закону Рауля снижение температуры замерзания прямо пропорционально молярной концентрации раствора:

где это находится
— криоскопическая постоянная растворителя;

это молярная концентрация раствора (количество молей растворенного вещества
в 1000 г растворителя),

Отсюда

Задача:

Рассчитайте температуру замерзания 3% -ного водного раствора этиленгликоля

Решение:

Выведем формулу перехода от процентной концентрации к моляльности раствора.

По процентной концентрации

По моляльности

Отсюда

Если вы принимаете
более 100, поэтому

Находим молярность рассматриваемого раствора:

Рассчитываем снижение температуры замерзания раствора:

Температура замерзания водного раствора

Задача:

Рассчитайте температуру кипения водного раствора глюкозы 0,1 молярной (
= 0,516).

Решение:

Формула перехода от молярной концентрации к молярной концентрации

Поскольку раствор разбавленный, берем
= 1 г / мл, поэтому

Определите повышение температуры кипения раствора:

Температура кипения этого раствора

Задача:

Рассчитайте по уравнению химической реакции, протекающей в растворе.

Для общего химического уравнения

между количеством эквивалентов действует следующее соотношение:

Если вещества, участвующие в реакции, взяты в виде растворов и их концентрации выражены:

а) для вещества А — С %;

б) для вещества В — С (молярность);

в) для вещества С —
(нормальность),

тогда массы и количество эквивалентов каждого из веществ в определенных объемах растворов этих веществ определяются по формулам:

Поскольку количества эквивалентов, участвующих в реакции веществ, равны между собой, можно записать:

Если концентрации веществ, участвующих в реакции, выражены в норме, формула для расчетов принимает вид:

Задача:

Какой объем 0,2 н. Щелочного раствора нужен для осаждения 2,708 г хлорида железа в виде гидроксида железа?

Решение:

Предлагаемый метод не требует написания уравнения реакции для таких расчетов.

Отсюда

Задача:

Для нейтрализации 20 мл 2 М раствора
нужно 8 мл щелочного раствора. Какая норма щелочей ?

Решение:

Формула для расчета —

Так как
— количество атомов водорода, участвующих в реакции, поэтому формула примет вид

где это находится

Задача:

Какой объем раствора при 80
(
= 1,72 г / мл) требуется для реакции с 200 мл 1,5 молярного раствора
?

Решение:

Формула для расчета —

Так как
это количество групп ОН, участвующих в реакции, тогда

Отсюда

Задача:

Какой объем щелочного раствора 0,2 н. Необходим для реакции осаждения
с 200 мл 0,6 н раствора
?

Решение:

Формула для расчета —

Задача:

300 мл 0,5 М раствора хлорида бария смешивают со 100 мл 6 (
= 1,04 г / мл). Какова масса полученной грязи?

Решение:

, образующийся осадок — сульфат бария.

Поскольку указаны количества обоих реагентов, необходимо определить количество взятого в избытке.

Этим способом,
взято в избытке:

Дальнейший расчет производится для вещества, взятого в дефиците, например, для серной кислоты.

Так как

найти массу

где это находится

Задача:

Для приготовления насыщенного раствора KCl при 40 ° C брали 50 г воды и 20 г KCl. Какова растворимость KC1 в воде при данной температуре?

Решение:

Формула концентрации раствора: основные виды

В каждом конкретном случае уместно использование того или иного типа концентрации. Универсальной концентрации или универсальной формулы концентрирования раствора не существует.

Кстати, с помощью математических преобразований можно переключаться с одной концентрации на другую или находить взаимосвязь между их разными типами.

Основные формулы расчета концентрации раствора приведены в таблице:

Массовая доля растворенного вещества и примеры ее вычисления

Массовая доля растворенного вещества — это отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

Формула его расчета выглядит так:

где ωr.v-va — массовая доля растворенного вещества, mr.v-va — масса растворенного вещества, mr-ra — масса раствора.

ωр.v-va представляет собой долю от одного до 100%. Так, например, есть 2% раствор NaCl. Его концентрация запишется в первом случае ω (NaCl) = 0,02, а во втором — (NaCl) = 2%. Форма голоса не меняет основной сути. Вы можете писать и то, и то.

Что означает выражение ω (NaCl) = 0,02 или ω (NaCl) = 2%? Буквально так: в 100 г водного раствора поваренной соли содержится 2 г этой соли и 98 г воды.

Следует помнить, что раствор состоит из растворителя и растворенного вещества. Таким образом, масса раствора будет состоять из массы растворителя и массы растворенного вещества:

Тогда основную формулу расчета массовой доли растворенного вещества можно преобразовать:

Чаще всего в расчетах с процентной концентрацией используют плотность и объем раствора:

В этом случае основную формулу расчета концентрации раствора можно преобразовать следующим образом:

В других случаях вместо раствора можно использовать объем и плотность растворителя. Итак, основная формула для расчета концентрации будет выглядеть так:

На практике может потребоваться не только приготовить раствор с определенной концентрацией, но также увеличить или уменьшить его значение. Достигается это разными способами:

— испарением раствора;

— добавление растворенного вещества;

— добавление в раствор растворителя (например, воды).

Кроме того, растворы разной концентрации необходимо часто смешивать друг с другом.

Посмотрим все возможные случаи.

Рекомендуется решать проблемы, связанные с решениями, с помощью схематических чертежей. Это очень ясно, особенно когда речь идет о смешивании растворов.

Начнем с самого простого — рассчитаем концентрацию раствора.

Пример 1 40 г глюкозы растворяли в 200 г воды. Рассчитайте массовую долю глюкозы в полученном растворе.

Учтите, что это не химическое взаимодействие! Следовательно, писать уравнения реакций необязательно!

Запишем общую формулу для расчета массовой доли растворенного вещества:

В этой задаче глюкоза (C6H12O6) является растворенным веществом, а вода (H2O) — растворителем. Масса раствора будет суммой массы глюкозы и массы воды:

Пример 2 Рассчитайте, сколько хлорида калия необходимо для приготовления 300 г раствора с массовой долей соли 6%.

Обратите внимание, что для облегчения расчетов мы будем использовать выражение для концентрации не в%, а в долях от единицы.

Пример 3. Необходимо приготовить 250 г раствора с массовой долей хлорида магния 24%. Рассчитайте необходимое количество воды и соли.

Поскольку раствор готовится из хлорида магния и воды, масса раствора равна сумме масс хлорида магния и воды:

Рассмотрим задачу, в которой не вода, а другое вещество действует как растворитель.

Пример 4. Серу массой 0,6 г растворяли в органическом бензольном растворителе объемом 140 мл. Рассчитайте массовую долю серы в полученном растворе, если плотность бензола составляет 0,88 г / мл.

Обратите внимание, что здесь:

— масса раствора неизвестна;

— масса растворителя неизвестна (бензол;

— известны объем и плотность растворителя (бензола), что позволяет определить его массу;

— масса раствора состоит из масс