4.1. Решение типовых задач на способы выражения количественного состава растворов

При решении задач на способы выражения количественного состава растворов можно встретить задачи нескольких типов: пересчет одной концентрации в другую, расчет концентрации по известной массе компонента, расчеты при смешивании двух растворов или их разбавлении.

Запомните: при решении задач на пересчет концентраций, расчет концентрации по известной массе компонента и на разбавление необходимо помнить, что в данных расчетах постоянными остаются масса и количество вещества (так как они взаимосвязаны), поэтому удобнее выразить искомые концентрации через эти величины (в зависимости от условия задачи). Для решения задач при смешивании растворов необходимо учитывать, происходит ли взаимодействие компонентов растворов друг с другом. Если происходит, то расчет концентрации ведется по остатку компонента после протекания химической реакции (с учетом разбавления раствора). Если смешиваются растворы одного и того же вещества, то масса и количество вещества в обоих растворах суммируются и расчет концентрации ведется также с учетом разбавления.

4.1.1. Расчет концентрации раствора по известным массе и объему раствора

Задачи данного типа приходится решать перед приготовлением растворов рабочих и установочных веществ из сухих препаратов. При этом точность расчетов (число знаков после запятой) зависит от того, стандартное или нестандартное вещество используется, что определяется устойчивостью основного вещества к внешнему воздействию, количеством примесей в основном веществе, а также маркировкой реактива. Если вещество отвечает требованию критериев стандартности (см. с. 8), то расчет концентрации ведется до четвертого знака после запятой; если вещество нестандартное, то концентрацию рассчитывают до второго знака после запятой.

Пример 1

В мерной колбе вместимостью 250,00 см³ растворили 2,0508 г оксалата натрия. Рассчитать молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и поправочный коэффициент к ней для полученного раствора, если плотность его равна 1,002 г/см³.

Дано:	Решение:
m(Na2C2O4) = 2,0508 г	Молярную концентрацию эквивалентов рассчитываем по формуле (4.5) (с. 22): . Оксалат натрия - стандартное вещество (установочное вещество в перманганато-
Vм.к. = 250,00 см3
ρ = 1,002 г/см3
Сэкв(Na2C2O4) - ?
В(Na2C2O4) - ?
K()Na2C2O4) - ?

метрии), которое реагирует по уравнению:

С₂О₄^2– – 2ē → 2СО₂↑,

значит, число эквивалентов z = 2, М_экв(Na₂C₂O₄)= М_экв(Na₂C₂O₄)=

= ·134,00 = 67,00 г/моль, следовательно:

С_экв(Na₂C₂O₄) = моль/дм³.

Так как оксалат натрия - стандартное вещество, то расчет ведется до четвертого знака после запятой.

Моляльность раствора рассчитаем по формуле (4.12) (с. 24):

Поправочный коэффициент к моляльности рассчитываем, используя формулу (4.14):

.

Пример 2

Для приготовления рабочего раствора в аргентометрии 1,0158 г свежеперекристаллизованного AgNO₃, марки х.ч., растворили в мерной колбе вместимостью 500,00 см³. Рассчитать титр и титр по хлориду натрия для полученного раствора.

Дано:	Решение:
m(AgNO3) = 1,0158 г	Для решения задачи используем формулы (4.9) и (4.11) (с. 23-24): .
Vм.к. = 500,00 см3
Т(AgNO3) - ?
TAgNO3/NaCl - ?

Число эквивалентности z = 1 для обеих солей, так как они содержат по одному однозарядному катиону, значит М_экв(NaCl) = M(NaCl) = 58,44 г/моль и М_экв(AgNO₃) = M(AgNO₃) = 169,87 г/моль.

г/см³

г/см³

Пример 3

В мерной колбе вместимостью 500,00 см³ растворили 5,22 г хлорида калия, содержащего 3,00 % примесей. Уровень жидкости довели до метки дистиллированной водой и раствор перемешали. Чему равна молярная концентрация раствора?

Дано:	Решение:
Vр-ра = 500,00 см3	Для приготовления раствора использован технический реактив, так как он содержит примеси. Чтобы рассчитать концентрацию раствора, надо знать массу чистого хлорида калия:
m(KCl)техн. = 5,22 г
ωприм. = 3,00 %
С(KCl) - ?

Из формулы (4.7) (с. 23) можно рассчитать массу чистого KCl:

,

г.

Реактив технический, массу рассчитываем с точностью не более чем до сотого знака. Молярную концентрацию раствора рассчитываем по формуле (4.5) (с. 22):

моль/дм³ ≈ 0,14 моль/дм³,

где М(KCl) = 74,45 г/моль.