Способы выражения концентрации раствора
1. Массовая (процентная) доля – показывает, какая масса растворённого вещества содержится в 100г раствора [ω]=%
ω
=
Пример 1. В 450 граммах воды растворили 50 грамм вещества. Найти массовую долю вещества в растворе? |
|
Дано: m(в-ва) = 50 г m(H2O) = 450 г Найти: ω –? |
Решение. m(р-ра) = 5 + 450 = 500 г 500 г – 100% 50 г – х х =10% |
2. Молярная концентрация CM – показывает количество растворённого вещества в моль в одном литре раствора [CM]= моль/л
CM
=
Пример 2. Сколько грамм KOH содержится в 500 мл 5М раствора? |
|
Дано: V(KOH) = 500 мл СM(KOH) = 5 моль/л Найти: m(KOH) -? |
Решение. 5 моль КОН содержится в 1 литре Х моль КОН содержится в 0,5 литре Х = 2,5 моль/л n
=
m(KOH) = n•MKOH = 2,5•56 = 140г. |
3.
Молярная концентрация эквивалента
(нормальная концентрация, нормальность)
– Сэк (СН)
– количество
эквивалентов растворенного вещества
в одном литре раствора [Сэк]
= моль экв/л
СН
=
Эквивалент вещества – реальная или условная частица вещества, которая в данной реакции реагирует с одним атомом или ионом водорода, или одним электроном.
Фактор эквивалентности 1/z - доля реальной частицы вещества, которая эквивалентна одному иону водорода в обменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.
z – небольшое целое число, равное числу эквивалентов вещества, содержащихся в 1 моль этого вещества.
или fэкв(х)
– фактор эквивалентности вещества, где
z
– всегда целое положительное число –
1,2,3,4 и т.д.
νэкв(х) или ν( х) – количество вещества эквивалента, моль;
М(х) – молярная масса вещества, г/моль;
Мэкв(х) или М( х) – молярная масса эквивалента вещества, г/моль;
,
для газов:
,
где VМ
– молярный объем газа, л/моль.
При н.у. VМ(любого газа)=22,4 л/моль.
Пример 3. Определение фактора эквивалентности
КИСЛОТЫ
Величина z фактора эквивалентности кислот определяется числом атомов водорода, которые могут быть замещены в молекуле кислоты на атомы металла.
Определить факторы эквивалентности для кислот: а) НСl, б) Н2SO4, в) Н3РО4; г) Н4[Fe(CN)6]. Решение. а) z = 1, фактор эквивалентности – 1; б) z = 2; фактор эквивалентности - 1/2; в) z = 3; фактор эквивалентности - 1/3; г) z = 4; фактор эквивалентности – 1/4 |
В случае многоосновных кислот фактор эквивалентности зависит от конкретной реакции:
а) H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O в этой реакции в молекуле серной кислоты замещается два атома водорода, следовательно, z = 2, фактор эквивалентности - 1/2. б) Н2SO4 + KOH → KHSO4 + H2O В этом случае в молекуле серной кислоты замещается один атом водорода, z = 1, фактор эквивалентности – 1. Для фосфорной кислоты, в зависимости от реакции, значения факторов эквивалентности могут быть: 1, 1/2,1/3. |
ОСНОВАНИЯ
Величина z основания определяется числом гидроксидных групп, которые могут быть замещены на кислотный остаток.
Определить факторы эквивалентности оснований: а) КОН; б) Cu(OH)2; в) La(OH)3. Решение. а) z = 1, фактор эквивалентности – 1; б) z = 2, фактор эквивалентности – 1/2; в) z = 3, фактор эквивалентности – 1/3 |
Фактор эквивалентности многокислотных оснований может изменяться в зависимости от количества замещенных групп (также как и у кислот). Например, для гидроксида латана возможны значения фактора эквивалентности – 1, 1/2, 1/3.
СОЛИ
Значения факторов эквивалентности солей определяются по катиону. Величина z в случае солей равна q·• n, где q – заряд катиона металла, n – число катионов в формуле соли.
Определить фактор эквивалентности солей: а) KNO3; б) Na3PO4; в) Cr2(SO4)3; г) Al(NO3)3 Решение. а) z = q •·n = 1, фактор эквивалентности – 1; б) z = 1·• 3 = 3, фактор эквивалентности – 1/3; в) z = 3·• 2 = 6, фактор эквивалентности – 1/6; г) z = 3·• 1 = 3, фактор эквивалентности – 1/3 |
Значение факторов эквивалентности для солей зависит также и от реакции, аналогично зависимости его для кислот и оснований.
В окислительно-восстановительных реакциях для определения факторов эквивалентности используют схему электронного баланса.
Число z для вещества в этом случае равно числу принятых или отданных электронов молекулой вещества.
К2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + Cl2 + KCl + H2O для
прямой Сr2+6
+ 6 реакции 2Cl- - 2 → Cl2 1/z (HCl) = 1 (1/z (Cl) = 1)
для обратной 2Cr+3 - 6 → Cr+6 1/z (CrCl3) = 1/3 (1/z (Cr) = 1/3)
реакции Cl2 - 2 → 2Cl- 1/z (Cl2) = ½ (1/z (Cl) = 1)
|
→ 2Cr3+
1/z(K2Cr2O7)
= 1/6 (1/z
(Cr)
= 1/3)
Пример 4. Сколько грамм Н2SO4 нужно взять для приготовления 200 мл 0,5н раствора. |
|
Дано: V = 200 мл CH = 0,5 моль/л Найти: m(Н2SO4) -? |
Решение. СН(Н2SO4) = nэкв(Н2SO4) / Vр-ра nэкв(Н2SO4) = СН(Н2SO4) • Vр-ра = 0,5 • 0,2 = 0,1 моль nэкв(Н2SO4) = m(Н2SO4) / Мэкв(Н2SO4) Мэкв(Н2SO4) = М(Н2SO4) / 2 = 98/2 = 49 г/моль m(Н2SO4) = nэкв(Н2SO4) • Мэкв(Н2SO4) = 0,1 • 49 = 4,9 г |
4.
Моляльная концентрация (Сm)
− количество
(моль) растворенного вещества в 1000 г
чистого растворителя [Сm]
= (моль/кг). Сm
=
5.
Мольная доля (Χ)
−отношение
количества вещества одного растворенного
компонента раствора к общему количеству
всех компонентов. Χв-ва
=
6. Титр – (Т) – число граммов растворённого вещества в 1 мл раствора [T] = г/мл
Т
=
Т
=
Пример 5. Вычислить титр, молярную концентрацию, моляльную концентрацию, нормальную концентрацию раствора серной кислоты с ω = 10% ρ = 1,07 г/см3 |
|
Дано: ω(H2SO4) = 10% ρ = 1,07 г/см3 Найти: T, CM, CH, Cm -? |
Решение 1) Пусть V = 1000 мл m = 1000 • 1,07 = 1070 г 2) Найдем массу растворенного вещества в 100 г раствора –10 г H2SO4 в 1070 г раствора – х г Х = 10700/100 = 107 г 3) Найдем количество моль H2SO4 n = m / М = 107 / 98 = 1,09 моль 4) Найдем молярную концентрацию раствора
CM
=
5) Найдем нормальную (эквивалентную) концентрацию раствора
CH
=
6) Т = 107 / 1000 = 0,107 г/мл 7) Найдем массу серной кислоты, приходящуюся на 1000 г воды. 10% раствор 90 г воды– 10 г H2SO4 1000 г воды– х гH2SO4 Х = 111 г Сm
=
=
|
= 107 / 98 • 1 = 1,09
моль/л
= 107 / 49 = 2,18 моль экв/л
= 111 / 98 =
1,13 моль/л