Методическое пособие для студентов (черновой вариант)

Неорганическая химия способы выражения состава растворов

Массовая доля ω(в)растворённого вещества «В» – отношение массы растворённого веществаm(в) к сумме масс растворённого вещества и растворителя, чаще всего, воды (т.е. к массе раствора):

(в) =

Массовая доля растворённого вещества выражается в долях или в %%( процентное содержание). Например, раствор с массовой долей серной кислоты ω (H₂SO₄)=0,2(т.е.20%) может быть обозначен как 20% - раствор серной кислоты.

В биологии и медицине также часто используют мг% и мкг%. Число мг% показывает, сколько мг растворённого вещества содержится в 100 г раствора. Число мкг% показывает, сколько мкг растворённого вещества содержится в 100 г раствора. Содержание растворённого вещества в мг% и мкг% применяют для характеристики очень разбавленных растворов. Например, массовая доля раствора глюкозы равна 0,001% или 1мг% или 1000мкг%.

Молярная концентрация с(в)растворённого вещества «В»- отношение количества веществаn(в) к объёму раствора:

c(в)=(моль/л).

Раствор, в котором молярная концентрация растворённого вещества равна с(в) моль/л, характеризуется молярностью, численно равной значению с(в).

Например, раствор с молярной концентрацией серной кислоты с(H₂SO₄)= 0,1моль/л может быть обозначен как 0,1МH₂SO₄(децимолярный раствор серной кислоты в воде).

Нормальная концентрация(молярная концентрация химического эквивалента с_eq (в)растворённого вещества «В» – это отношение эквивалентного количества веществаn_eq(в) к объёму раствора:

Раствор, в котором молярная концентрация эквивалента равна c_eq(в) моль/л, характеризуется нормальностью, численно равной значениюc_eq(в).

Например, раствор с молярной концентрацией эквивалента серной кислоты c_eq(H₂SO₄)= 1моль/л может быть обозначен как 1нH₂SO₄(однонормальный раствор серной кислоты в воде).

Нормальность раствора определяется эквивалентным количеством растворённого вещества и, следовательно, как и последнее, зависят от эквивалентного числа z(в), постоянного только для конкретной реакции, причём величинаc_eq(в) всегда вz(в) раз больше его молярной концентрацииc(в): с_eq(в)=z(в) с(в).

Химическим эквивалентом называется реальная или условная частица вещества «В», которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону Н+ или в данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону. В одной формульной единице вещества «В» может содержаться z(в) химических эквивалентов этого вещества. Эквивалентное числоz(в) показывает, сколько химических эквивалентов содержится в одной формульной единице; всегдаz(в) ≥1.

Например, 0,1н H₂SO₄– это раствор, содержащий 0,1 моль/л эквивалента серной кислоты, т.е.

(1/2 H₂SO₄). При указании нормальной концентрации обязательно следует указывать конкретную реакцию, в которой данный раствор применяется.

Молярная доляχ растворённого вещества - отношение количества данного компонента «В» в молях, содержащегося в растворе, к общему количеству всех веществ, включая растворитель:

χ = n(в)/n(в) +n(р-ль)

Молярная доля χ , как и массовая выражается в долях единицы, в процентах.

Например, χ(H₂SO₄) = 0,01 = 1%.

Моляльность раствора b – отношение количества данного растворённого веществаn(в) моль

к массе растворителя (в кг): b=n(в)/m(р-ль).

Например, b(H₂SO₄) = 0.1моль/кг.

Пример 1. В 450 г воды растворили 50 гCuSO₄·5H₂O. Вычислите массовую долю кристаллогидрата, безводной соли и ионов меди в растворе.

Решение: ω (CuSO₄·5H₂O) =0,1 = 10%

ω (CuSO₄) =6,4% ω (Cu2+) =2,56%

Пример 2.Какую массу 5%-ного раствораMgSO₄ можно приготовить из 300 гMgSO₄ ·7H₂O?

Решение: ω(MgSO₄) =m(MgSO₄)/m(р-р) .m(р-р) =m(MgSO₄)/0,05

m(MgSO₄) =m(MgSO₄ ·7H₂O)/M(MgSO₄ ·7H₂O) ·M(MgSO₄) = 300/246 · 120 = 146,3(г)

m(р-р) = 146,3/0,05 = 2926,8(г)

Пример3.Сколько воды следует прибавить к 200мл 20% -ного раствора серной кислоты с плотностью 1,14г/мл, чтобы получить 5% -ный раствор?

Решение: m(р-раH₂SO₄) = 200·1,14 = 228(г).m(H₂SO₄) = 228 · 0.2 = 45.6(г)

0,05 =45,6/ [228 + m(H₂O)]. [228 +m(H₂O)] = 45,6/0,05 = 912(г)

m(H₂O) = 912 – 228 = 684(г).

Пример 4.Смешали 300г 40% раствора азотной кислоты и 700г 10% раствора той же кислоты. Определите массовую долю полученного раствора.

Решение: m(р-раHNO₃) = 300 + 700 = 1000(г).

m(HNO₃) = 300 · 0,4 + 700 · 0,1 = 190(г). ω(нового раствора) = 190/1000 = 0,19=19%

Пример 5.Определите массу 30% раствора серной кислоты, которую следует добавить к 600 г 80% раствора той же кислоты для получения 60% раствора.

Решение: Пусть масса 30% раствора X. Тогда масса раствора после смешения:m(р-р) = 600 +X

m(H₂SO₄) = 600 · 0,8 + X · 0,3. 0,6 = [600 · 0,8 +X· 0,3. 0,6] / (600 +X).X= 400(г).

Пример 6.Как приготовить 500мл 1,5 М раствора серной кислоты из 96%-ного раствора с плотностью 1,84г/мл?

Решение: n(H₂SO₄) = 1,5 · 0,5 = 0,75(моль).m(H₂SO₄) = 98 0,75 = 73,5(г).

V(96% р-ра H₂SO₄) = 73,5/ 1,84 · 0,96 = 42(мл). Далее необходимо долить воды, чтобы довести объём раствора до 500мл.

Пример 7. Вычислите молярную и нормальную концентрацию раствораH₃PO₄ с массовой долей кислоты 49% и плотностью 1,33г/мл.Фактор эквивалентности кислоты равен 1/3.

Решение: Масса 1л раствора: 1000 ·1,33 = 1330(г). m(H₃PO₄) = 1330 · 0,49 = 650(г).

n(H₃PO₄) = 650 / 98 = 6,6(моль).c(H₃PO₄) = 6,6 моль/л.c(1/3H₃PO₄) = 6,6 / (1/3) = 19,8(моль экв),т.е.

19,8н H₃PO₄.