29231313

Министерство образования Республики Беларусь Могилевский государственный университет продовольствия

Кафедра химии

"Концентрация растворов"

Методические указания и задания для самостоятельной работы

для студентов технологических специальностей

Могилев 2004

УДК -09-26........

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры химии __________ 2004 г. протокол N

Составитель профессор Ясинецкий В.В.

Рецензент доцент Оботуров А.В.

©МГУП

Растворами называют гомогенные многокомпонентные термодинамически равновесные системы, в которых соотношение между компонентами может меняться в широких пределах.

Один из компонентов раствора называют растворителем - чаще это то вещество, которое при образовании раствора не меняет своего агрегатного состояния (если таких веществ несколько, то за растворитель обычно принимают тот компонент, которого больше).

Концентрация показывает соотношение компонентов в растворе. В зависимости от того, в каких размерностях показано это соотношение, различают способы выражения концентрации растворов: массовая (или мольная) доля растворенного вещества, титр, молярность, моляльность, нормальность и др.

Прежде чем приступать к решению задач на тему «Концентрация растворов» следует

помнить, что жидкие или газообразные вещества обычно измеряют в единицах объема,

а не массы; соотношение между объемом и массой определяется плотностью ρ.

ρ = m(X)/V(X) г/мл, кг/л, т/м³; в СИ плотность измеряется в кг/м³;

следует иметь в виду, что выражение плотности в г/мл, кг/л или т/м³ дает одну и ту же

величину, но для перевода в СИ ее необходимо умножить на "1000".

масса и химическое количество вещества связаны молярной массой вещества:

m(X) = n(X)*M(X);

объем газообразного вещества и его количество связаны молярным объемом:

V(X) = n(X)*V_M

количество вещества в молях и в молях эквивалента связаны фактором эквивалентности:

n(X) = fэкв(X)*n (fэкв(X) X)

Плотность газов, состоящих из неполярных или малополярных молекул (H₂, O₂, N₂, CO, CO₂ и др.), с точностью, достаточной для технических расчетов, можно определить с помощью молярного объема и молярной массы: ρ (X) = M(X)/ V_М. При решении учебных задач обычно предполагается, что при нормальных условиях V_М = 22,4 дм³/моль

Массовая доля растворенного вещества (или концентрация в процентах)

- это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к массе раствора; выражают ее в долях единицы или в процентах (%):

w(X) = m(X)/m_р-ра или w(X)% = w(X)*100% = m(X)*100%/m_р-ра, (1)

где m(X) - масса растворенного вещества, m_р-ра - масса раствора.

Обратите внимание, что массовая доля - относительная величина, поэтому в уравнениях (I) масса как раствора, так и отдельных его компонентов может выражаться в любых, но одинаковых единицах измерения (г, кг, т).

Молярная концентрация растворенного вещества или молярность раствора.

Молярность раствор, c(X) равна отношению количества растворенного вещества

n(X), моль, к объему раствора V дм³ (показывает химическое количество растворенного

вещества в единице объема раствора):

c(X) = n(X)/ V_р-ра, моль/дм³, моль/л или М. (2)

Например, c(H₂SO₄) = 2 моль/л или 2М означает, что в одном литре такого раствора содержится 2 моль серной кислоты.

Пересчет массовой доли растворенного вещества в молярность:

подставив в уравнение (I) m(X)=n(X)*M(X) и m_р-ра = V_р-ра*_р-ра, получим:

n(X) * M(X) M(X) В этом уравнении необходимо учесть

w(X) = ----------------- = c(X) -------- соответствие единиц измерения плотности

V_р-ра* ρ_р-ра _р-ра (г/мл, кг/л) и молярной массы (г/моль), тогда

получим окончательное уравнение:

w(X) = c(X)*M(X) / 1000 ρ (2.1)

w(X)% = c(X)*M(X) / 10 ρ (2.2)

Пример. Рассчитать молярность раствора серной кислоты w(H₂SO₄) = 0,96; плотность раствора 1,84.

Решение. Из уравнения (II.1): c(H₂SO₄) = w(H₂SO₄)*1000 ρ/M(H₂SO₄) = 0,96*1000*1,84/98 = 18,4 моль/л или 18М