Мачула А.А. Сборник задач по курсу Общая и неорганическая химия

Сн = n/V.

В текстах нормальность сокращенно указывают числом, после которого стоят буква Н (или N) и формула растворенного вещества. Так, 2 Н H2SO4 означает раствор, в каждом литре которого содержится 2 моля эквивалентов H2SO4, т.е. Сн(Н2SO4)= 2экв/л.

Пересчет См в Сн и наоборот

Поскольку Сн = n/V=(m/Э)/V, а Э = М f, то Сн = (m/M)/(V f) = См/f,

т.е.

Сн=См/f или См=Сн f.

Пример 4

Чему равна молярность 0,2 Н раствора Сr2(SO4)3? Решение

Внимание: в этих формулах плотность ρ имеет размерность г/л.

Пример 5 Рассчитать молярность 36 % раствора НС1, если плотность раствора

= 1,18 г/мл Решение

12

Сm = ω ρ/M=0,36 1180 г/л/36,5 г/моль = 11.6 моль/л.

Смешение растворов

Предположим, что имеются два раствора с концентрациями ω1 и ω2. Требуется приготовить раствор с концентрацией ω:

ω2<ω<ω1.

Для этого можно использовать так называемое правило «креста» m1/m2 = (ω−ω2)/(ω1−ω),

где m1 и m2 - массы растворов или

V1/V2 = (ρ2/ρ1) ((ω−ω2)/(ω1−ω)),

где V1 и V2 - объемы растворов; ρ2 и ρ1 - их плотности. Правило «креста» есть решение системы уравнений, отражающих закон сохранения массы по всему раствору

m=m1+m2

и растворенному веществу

m ω=m1 ω1 +m2 ω2 .

Этим правилом можно пользоваться и в других случаях: например,

1.необходимо приготовить раствор с меньшей концентрацией путем разбавления исходного раствора чистой водой; в этом случае ω2 будет равняться нулю;

2.необходимо приготовить раствор путем растворения чистого вещества (ω1=1) в чистой воде (ω2=0);

3.необходимо приготовить раствор путем растворения кристаллогидрата (ω1= массовой доле соли в кристаллогидрате) в разбавленном растворе соли.

Пример 6.

Сколько граммов 15 % - H2SO4 надо прибавить к 100 г 50 % - H2SO4, чтобы получить 30% - раствор ?

Решение

13

m1/m2 = (ω−ω2 )/(ω1−ω) m1 /100 = (30 - 15)/(50 - 30) = 15/20 m1= 133 г.

Эту задачу можно решить иначе по схеме, отражающей правило «креста»:

m1/m2 = 15/20 = 3/4

Пример 7 До какого объема надо разбавить 20 мл 5 % - раствора НС1 с ρ=

=1,1 г/мл, чтобы получить раствор с массовой долей 2 % и ρ= 1,02 г/мл.

Решение

Масса исходного раствора m1=V1 ρ1=20мл 1,1г/мл=22 г. Применим правило «креста»:

5 2

Масса полученного раствора m= m1+m2 =55, а его объем V=m/ρ= =55г/1,02г/мл=53.9 мл.

Задачи для самостоятельного решения

Массовая доля

1.Выразить в процентах концентрацию раствора, содержащего в 250 г воды 50 г глюкозы.

14

2.Вычислить процентное содержание растворенных веществ в растворах, содержащих а) 60 г AgNO3 в 750 г воды; б) 15 г NaCl в 450 г воды; в) 75 г K2CO3 в 300 г воды.

3.Сколько граммов растворенного вещества и сколько граммов воды содержится а) в 205 г 8 % -раствора К2СО3; б) в 400 г 12 %- раствора H2SO4; в) в 750 г 15 % -раствора НС1.

4.Сколько граммов растворенного веществами растворителя содержится в 50 г 3 % -раствора ?

5.Сколько хлорида железа (III) содержится в 20 мл 4 % -раствора, плотность которого 1,133 г/мл?

6.Сколько воды и хлористого калия нужно взять, чтобы приготовить 500 мл 20 % - раствора, плотность которого 1,133 г/см3 ?

7.Какую массу КС1 следует растворить в 100 г воды для получения 5 % - раствора?

8.Сколько граммов Na2SO4 следует растворить в 400 г воды для получения 8 % - раствора?

9.Какую массу вещества следует растворить в 100 г воды для получения 5 % - раствора этого вещества?

10.В какой массе воды следует растворить 100 г Na2CO3 10Н2О для получения раствора, содержащего 4 % безводной соли ?

11.В 450 г воды растворили 100 г CuSO4 5H2O. Вычислить процентное содержание кристаллогидрата.

12.В 250 г воды растворено 50 г кристаллогидрата FeSO4 7H2O. Вычислить процентное содержание в растворе кристаллогидрата и безводного FeSO4.

13.Сколько молей MnSO4 5H2O следует прибавить к 100 молям воды для получения раствора, содержащего 20 % безводной соли ?

14.Из 750 кг 48 % - раствора Na2SO4 выпарили 300 кг Н2О. Определить процентное содержание Na2SO4 в полученном растворе.

15

15.Из 400 г 20 % - раствора при охлаждении выделилось 50 г растворенного вещества. Какова концентрация оставшегося раствора?

Молярная и нормальная концентрации

1.Сколько граммов CuSO4 содержится в 10 мл 0,2 М раствора ? Какова нормальность этого раствора?

2.Сколько граммов ВаС12 содержится в 25 мл 0,5 М раствора?

3.Вычислить молярную и нормальную концентрации раствора сульфата калия , в 20 мл которого содержится 1,74 г растворенного вещества.

4.Сколько фосфата натрия надо взять, чтобы приготовить 2,0 л 0,5 Н раствора по отношению к реакциям полного обмена? Какова молярность раствора ?

5.Сколько граммов Na2CO3 содержится в 1 мл 0,16 Н раствора, если его нормальность вычислена по реакции взаимодействия соли с сильной кислотой с образованием Н2СО3 ?

6.Чему равна нормальность 3 М раствора FeC13 ?

7.Сколько миллилитров воды потребуется для приготовления 3 М

раствора из 20 г K2SO4? Чему будет равна нормальность этого раствора? Плотность раствора 1.15 г/см3.

8.Какой объем 5 М раствора можно получить из 3 молей NaCl ?

9.В каком объеме 0,1 Н раствора содержится в 8 г CuSO4?

10.Сколько граммов Na2CO3 содержится в 500 мл 0,25 Н раствора? 11.Раствор H2SO4 содержит 49 г H2SO4 в 1 литре. Рассчитать молярность и нормальность этого раствора, если известно, что

H2SO4 при взаимодействии с NaOH образует Na2SO4. 12.Рассчитать массы воды и CaCl2 6H2O, необходимые для

приготовления 700 см3 1.41 М раствора CaCl2 (плотность раствора 1.12 г/мл). Чему равна нормальность раствора?

16

13.В 5 л воды растворили 105 литров аммиака (объем измерен при нормальных условиях). Рассчитать молярную и нормальную концентрации полученного раствора, если его плотность равна

0.95 г/мл.

14.В 300 см3 воды растворено 12 л хлороводорода (объем измерен при нормальных условиях). Рассчитать молярную и нормальную концетрации полученного раствора, если его плотность равна

1.15 г/мл.

15.Какой объем 2 М раствора HClO4 следует добавить к 0.5 кг воды для получения 1.4 М раствора? Чему равна нормальность полученного раствора? Плотности растворов равны соответственно 1.115 и 1.080 г/см3.

Пересчет концентраций в массовую долю и наоборот

1. Найти нормальность и молярность 15 % - раствора H2SO4 (ρ =1,1 г/мл).

2.Рассчитать Сн, См раствора H2SO4 c ω = 20 %. Плотность раствора 1,15 г/мл.

3.Рассчитать См и Сн раствора с массовой долей Al2(SO4)3 20 % и плотностью 1,23г/см3.

4.В воде объемом 450 мл растворили 50 г NaOH. Плотность полученного раствора 1,05 г/мл. Рассчитать массовую долю и Сэ раствора.

5.Сколько миллилитров Н3РО4 с ω = 20 % (ρ = 1,33 г/мл) надо взять для приготовления 0,2 М раствора Н3РО4 объемом 300 л.

6.В 1 кг Н2О растворено 666 г КОН, плотность раствора 1,395 г/мл. Найти а) процентную концентрацию; б) молярность; в) нормальность полученного раствора.

7.Вычислить молярность 20 % - раствора хлорида цинка, плотность которого 1,186 г/см3.

17

8.Вычислить молярность 10 % - раствора азотной кислоты, плотность которого 1,056г/см3.

9.Вычислить нормальность ( по реакции полной нейтрализации ) 5 %-раствора фосфорной кислоты, плотность которого 1,027 г/мл.

10.Сколько миллилитров 20 % раствора соляной кислоты, плотность которого 1,22г/мл, требуется для растворения 10 г карбоната кальция?

11.Вычислить, достаточно ли 20 мл 30 %- раствора серной кислоты, плотность которого 1,22 г/мл, для реакции с 6,54 г цинка.

12.Какой объем 6,0 М раствора НС1 надо взять для приготовления 25 мл 2,5 М раствора НС1?

13.Сколько миллилитров 0,5 М раствора H2SO4 можно приготовить из 15 мл 2,5 М раствора?

14.Какой объем 0,1 М раствора Н3РО4 можно приготовить из 75 мл 0,75 Н раствора ?

15.Для нейтрализации 20 мл 0,1 Н раствора кислоты потребовалось 8 мл NaOH. Сколько граммов NaOH содержит 1 литр раствора щелочи?

16.На нейтрализацию 40 мл раствора щелочи израсходовано 25 мл 0,5 Н раствора H2SO4. Какова нормальность раствора щелочи? Какой объем 0,5 Н раствора НС1 потребовался бы для той же цели?

Смешивание растворов

1.Слили 100 мл 0,2 М НС1 и 250 мл 0,2 Н раствора NaOH. Найти концентрацию вещества, взятого в избытке, в полученном растворе.

2.До какого объема надо разбавить 1,5 л 20 %- раствора хлорида аммония, плотность которого 1,057 г/мл, чтобы получить 10 %- раствор, плотность которого 1,029 г/мл?

18

3.Сколько миллилитров10 %- раствора карбоната натрия плотность которого 1,105г/мл, надо прибавить к 1 л 2 % -раствора, плотность которого 1,020 г/мл, чтобы получить 3 %- раствор?

4.Сколько воды надо прибавить к 25,0 мл 40 %-раствора гидроксида калия, плотность которого 1,41 г/мл, чтобы получить 2 % - раствор?

5.К 1 л 20 % -раствора гидроксида натрия, плотность которого 1,225 г/мл, прибавили 10 л воды. Вычислить процентную концентрацию полученного раствора.

6.К 500 мл раствора НС1, плотность которого 1,1 г/мл, прибавили 2,5 л воды, после чего раствор стал 4 - процентным. Вычислить концентрацию исходного раствора.

7.Сколько миллилитров 10 % -раствора соляной кислоты, плотность которого 1,05г/мл, требуется для нейтрализации гидроокиси натрия, содержащейся в 100 мл 2%-раствора, плотность которого 1,022 г/мл?

8.Какую массу 20 % -раствора КОН надо прибавить к 1 кг 50 %- раствора, чтобы получить 25 % - раствор?

9.Определить процентную концентрацию раствора, полученного смешением 300 г 25 -процентного и 400 г 40 – процентного растворов.

10.До какого объема надо разбавить 500 мл 20 % -раствора NaCl, плотность которого 1,152 г/мл, чтобы получить 4,5 % -раствор, плотность которого 1,029 г/мл.

11.Сколько граммов 30 % раствора NaCl надо прибавить к 300 г воды, чтобы получить 10 % -раствор соли?

12.К 20 г 27,7 % -раствора H2SO4, плотность которого 1,1 г/мл, добавили 50 мл 2 Н раствора H2SO4 плотностью 1,05 г/мл.

19

Рассчитать молярную и нормальную концентрации полученного раствора, если его плотность 1,07 г/мл.

13.Рассчитать молярную и нормальную концентрацию раствора, полученного смешением 40 г 23,0 % -раствора НС1 плотностью 1,15 г/мл с 25 мл 3 Н раствора НС1 плотностью 1,05 г/мл. Плотность полученного раствора принять равной 1.07г/мл.

14.Даны растворы K2SO4 с массовой долей 22 % (ρ = 1,1 г/мл) и 12 % (ρ = 1,01 г/мл). Смешением этих растворов надо приготовить раствор с молярной концентрацией 1,2 М и плотностью 1,022 г/см3. Сколько граммов первого и второго растворов надо взять?

15.Смешением растворов K2SO4 с массовыми долями 16 % (ρ= 1,13г/мл) и 24 % (ρ = 1,15 г/мл) необходимо приготовить 250 мл раствора с эквивалентной концентрацией 2 Н и плотностью 1,14 г/мл. Сколько миллилитров первого и второго растворов надо взять?

3. Закон эквивалентов для растворов

Все вещества, вступающие друг с другом в химические реакции, реагируют в количествах, пропорциональных химическим эквивалентам этих веществ. Например, в реакции нейтрализации

NaOH + HCl → NaCl + H2O

количество вещества щелочи, израсходованное на реакцию, всегда эквивалентно количеству вещества кислоты, прореагировавшему в данной химической реакции:

N(NaOH) = N(HCl),

или

CН(NaOH) V(NaOH) = CН(HCl) V(HCl),

20