4. Способы выражения состава растворов

Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.

Массовая доля растворенного вещества ω (безразмерная, в долях единицы) представляет собой отношение массы растворенного вещества m_в к массе раствора m_р-ра:

Процентная концентрация (С_%, %) показывает число граммов (единиц массы) растворенного вещества m_в, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора m_р-ра.

Молярная концентрация растворенного вещества или молярность С_М, (единица измерения – моль/дм³ или сокращенное обозначение «М») представляет собой отношение количества молей растворенного вещества n в 1 дм³ раствора V:

Молярная концентрация эквивалента растворенного вещества, или нормальная концентрация или нормальность С_Н (единица измерения – моль/дм³, сокращенное обозначение «н.» или «N») представляет собой отношение количества эквивалентов растворенного вещества n_Э в 1 дм³ раствора V:

Моляльная концентрация растворенного вещества или моляльность С_m (единица измерения – моль/кг) представляет собой отношение количества молей растворенного вещества в 1 кг растворителя:

Титр раствора (Т) (единица измерения – г/см³) – концентрация раствора, равная массе растворенного вещества (m), содержащегося в 1 см³ раствора (V):

Согласно закону эквивалентов вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах, поэтому растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т. е.

Примеры решения типовых задач

Пример 1. Вычислите: а) процентную С_%; б) молярную С_M; в) нормальную С_н. и г) моляльную С_m концентрации раствора Н₃РО₄, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см³ воды, если плотность его 1,031 г/см³. Чему равен титр Т этого раствора?

Решение:

а) Процентная концентрация показывает число граммов растворенного вещества, содержащееся в 100 г раствора. Так как массу 282 см³ воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно,

300 г – 18 г.

100 г – С_%.

б) Масса 1 дм³ раствора составляет 1031 г. Массу кислоты в дм³ раствора находим из соотношения

300 г – 18 г.

1031 г – х г.

Молярную концентрацию раствора получим делением числа граммов Н₃РO₄ в 1 дм³ раствора на молярную массу Н₃РО₄, равную 97,99 г/моль:

в) Молярная масса эквивалента Н₃РО₄ равна

Молярная концентрация эквивалента или нормальная концентрация будет равна:

г) Массу Н₃РО₄ в 1000 г растворителя находим из соотношения

282 г – 18 г.

1000 г – х г.

Моляльную концентрацию определяем отношением массы растворенного вещества, содержащегося в 1 кг воды, на молярную массу кислоты:

Так как в 1 дм³ раствора содержится 61,86 г кислоты, титр раствора определяем как

Пример 2. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходовано 25 см³ 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение. Согласно закону эквивалентов

50 = 250,5, откуда

Пример 3. К 1 дм³ 10%-ного раствора КОН (плотность 1 092 г/см³) прибавили 0,5 дм³ 5%-ного раствора КОН (плотность 1,045 г/см³). Объем смеси довели до 2 дм³. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса 1 дм³ 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится KOH

г.

Масса 0,5 дм³ 5%-ного раствора 1045·0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится KOH

г.

В общем объеме полученного раствора (2 дм³) масса КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярная концентрация этого раствора

где 56,1 г/моль – молярная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты, плотность которой 1,84 г/см³, потребуется для приготовления 3 дм³ 0,4 н. раствора?

Решение. Молярная масса эквивалента H₂SO₄ равна

m_Э = М / 2 = 98,02 / 2 = 49,04 г/моль.

Для приготовления 3 дм³ 0,4 н. раствора требуется 49,04·0,4·3 = 58,848 г. Масса 1 см³ 96%-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится H₂SO₄

г.

Следовательно, для приготовления 3 дм³ 0,4 н. раствора надо взять 58,848/1,766 = 33,32 см³ кислоты.