1.2. Массовая доля растворенного вещества

Для качественной характеристики растворов исполь­зуют понятия «разбавленный раствор» и «концентриро­ванный раствор». Разбавленный раствор содержит мало растворенного вещества, концентрированный - содержит много растворенного вещества. Между концентри­рованным и разбавленным растворами нет резкой гра­ницы, она условна. Разбавленный раствор может быть насыщенным, если вещество практически не растворяется в воде (например, насыщенные растворы AgCl, BaSO₄ и т.д.). В то же время концентрированный рас­твор (например, сахарозы) может быть ненасыщенным, так как растворимость сахарозы равна 179 г при О °С в 100 мл воды.

Количественный состав растворов выражается концен­трацией. Концентрация раствора - это содержание рас­творенного вещества в определенном объеме раствора. Массу вещества в растворе часто выражают в массовых до­лях. Массовая доля растворенного вещества - это отноше­ние массы растворенного вещества X к общей массе рас­твора:

ω(Х)=т(Х)/т (1.2)

ω(Х) - массовая доля растворенного вещества X, вы­раженная в долях единицы; т(Х) - масса растворенного вещества X, г; т - общая масса раствора, г. Массовую до­лю можно выражать также в процентах (%):

ω(Х)= т(Х)/т • 100% (1.3)

Если массовая доля растворенного хлорида натрия в растворе равна 0,03, или 3 %, то это означает, что в 100 г раствора содержится 3 г хлорида натрия и 97 г воды.

Зависимость между объемом и массой раствора (т) вы­ражается формулой

т = ρ • V (1.4)

где ρ - плотность раствора, г/мл; V - объем раствора, мл.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1.Что такое растворы?

2. Какие бывают растворы?

3. Что такое водные и неводные растворы?

4. Какие процессы происходят при растворении веществ в воде?

5. Какие вещества называются кристаллогидратами? Приведите примеры кристаллогидратов.

6.Что показывает коэффициент растворимости?

7. От каких факторов зависит растворимость вещества?

8. Приведите примеры веществ: а) хорошо растворимых в воде; б) малорастворимых в воде; в) практически не рас­творимых в воде.

9. Как зависит растворимость газов от температуры и давления?

10. Какой раствор называется: а) насыщенным; б) ненасы­щенным; в) пересыщенным?

11. Что называется массовой долей растворенного вещества?

12. Что такое молярная концентрация раствора?

ЗАДАЧИ

1. Определите массовую долю соли в растворе, полученном при растворении: а) 20 г соли в 80 г воды; б) 50 г соли в 250 г во­ды; в) 36 г соли в 264 г воды.

Ответ: а) 20 %; б) 16,67 %; в) 12 %.

2. Определите массу хлорида калия и объем воды, необходи­мый для приготовления: а) 200 г раствора с массовой долей хлори­да калия 20 %; б) 80 г раствора с массовой долей 2 %.

Ответ: а) 40 г и 160 мл; б) 1,6 г и 78,4 мл.

3. Определите массу раствора сульфата натрия с массовой до­лей 10 %, в котором содержится 40 г этой соли?

Ответ. 400 г.

4. Определите массу вещества: а) в 140 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 20 %; б) в 200 мл раствора серной кис­лоты с массовой долей 50 % и плотностью 1,39 г/мл.

Ответ: а) 28 г; б) 139 г.

5. К 250 мл раствора серной кислоты с массовой долей 20 % и плотностью 1,14 г/мл прилили 50 мл воды. Определите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

Ответ. 17%.

6. К 300 г раствора нитрата бария с массовой долей 20 % при­бавили 50 г этой соли. Определите массовую долю нитрата бария в растворе.

Ответ. 31,43%.

7. В 100 г воды растворили: а) 20 г пентагидрата сульфата меди (II) CuSO₄ • 5Н₂О; б) 10 г гептагидрата сульфата железа (II) FeSO₄ • 7H₂O; в) 25 г декагидрата сульфата натрия Na₂SO₄ •10Н₂О. Определите массовую долю безводной соли в полученном растворе.

Ответ: а) 10,67 %; б) 4,97 %; в) 8,30 %.

8. Какую массу пентагидрата сульфата меди (II) и воды надо взять для приготовления раствора сульфата меди (II) массой 30 г с массовой долей безводной соли CuSO₄ 3 %?

Ответ. 1,41 г и 28,59 г.

9. Смешали 100 г раствора нитрата калия KNO₃ с массовой до­лей 20 % и 50 г раствора этой же соли с массовой долей 32 %. Ка­кова массовая доля KNO₃ в полученном растворе?

Ответ. 24 %.

10. Какие объемы азотной кислоты с массовой долей 65 % (ρ = 1,39 г/мл) и воды потребуется для приготовления 200 мл раство­ра этой же кислоты с массовой долей 20 % (ρ = 1,12 г/мл).

Ответ. 49,58 мл кислоты; 155,08 мл воды.

11. Какой объем раствора серной кислоты с массовой долей 92 % (р = 1,824 г/мл) надо взять для приготовления 1 л кислоты с массо­вой долей 26 % и с плотностью 1,186 г/мл?

Ответ. 183,76 мл.

12. Сколько миллилитров раствора азотной кислоты с массо­вой долей 15 % и плотностью 1,085 г/мл можно приготовить из 700 г раствора с массовой долей 30 %?

Ответ. 1474,65 мл.

13. Сколько граммов воды надо прилить к 500 г раствора соля­ной кислоты с массовой долей хлороводорода 30 %, чтобы полу­чить раствор с массовой долей 10 %?

Ответ. 1000 г.

14. Сколько миллилитров раствора азотной кислоты с массо­вой долей 10 % и плотностью 1,055 г/мл надо взять для нейтрали­зации 20 г гидроксида натрия в растворе?

Ответ. 298,58 мл.

15. Сколько граммов раствора сульфата натрия с массовой до­лей 5 % и раствора нитрата бария с массовой допей 6 % потребу­ется для получения 13,98 г сульфата бария?

Ответ. 170,4 г Na₂SO,; 261 г Ba(NO₃)₂.

16. Сколько граммов хлорида натрия надо взять для приготов­ления: а) 100 мл 2М раствора; б) 200 мл 0,1М раствора; в) 300 мл 0,01 М раствора?

Ответ, а) 11,7 г; б) 1,17 г ; в) 1,755 г.

17. Найти молярную концентрацию раствора, если: а) в 50 мл раствора внесено 5 г гидроксида натрия; б) в 100 мл раствора до­бавлено 50 г серной кислоты; в) в 500 мл раствора внесено 150 г хлорида натрия.

Ответ, а) 2,5 моль; б) 5,1 моль; в) 5,13 моль.

18. Какую массу глауберовой соли Na₂SO₄ • 10Н₂О надо взять для приготовления 100 мл 0,5М раствора сульфата натрия?

Ответ. 16,1 г.