Задачи по растворам

Способы выражения состава ( концентрации) растворов

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено либо безразмерными единицами – долями или процентами, либо величинами размерными – концентрациями.

В системе СИ единицей массы является кг, количества вещества – моль, объема – куб. м.

Молярная масса имеет размерность г/моль и числена равна . Количественная характеристика

- моль. Различают моль молекул, атомов или ионов. Количества моль молекуь рассчитывают по формуле:

Известно несколько способов выражения концентрации растворов.

Массовая доля – масса вещества в 1 г или 100 г раствора.

где - масса вещества, -масса раствора

Молярная концентрация (–отношение количества вещества В (моль), содержащегося в системе, к объему V этой системы:

где n-число молей вещества; m-масса вещества, г; М-молярная масса вещества.

Молярную концентрацию выражают в Вместо обозначений или моль/л допускается обозначение М.

Моляльная концентрация ()–количество молей вещества в 1 кг растворителя..

где - масса растворителя

Молярная концентрация эквивалента –отношение массы вещества (в молярных массах эквивалента), содержащейся в системе, к объему V этой системы.

Молярных массах эквивалента вещества (моль) – это масса 1 моль эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности () на молярную массу вещества В.

-фактор эквивалентности вещества В

Молярная концентрация эквивалента выражают в , принято называть нормальностью Допускают обозначение «н».

Фактор эквивалентности ()– безразмерная величина- число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества x эквивалентна одному электрону в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной ОВР.Для реакции Одна частица А эквивалентна b/a частицам вещества B. .

Фактор эквивалентности имеет вид меньше единицы.

Например, для реакции

Между и существует зависимость

Молярная концентрация в 1/f раз меньше молярной концентрации эквивалента

Молярная доля компонента в растворе

При взаимодействии растворов, концентрация которых выражена как нормальность, расчеты производят по выражению

1.Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см³?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е. V₁C_Н1 =V₂C_{Н2 .}

Нормальность раствора NaOH рассчитываем по формуле:

Из выражения

Ответ: 26,7 см.

2.Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора плотностью 1,12 г/. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

Решение. Массовая доля в процентах показывает количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора. Следовательно, в 100 г раствора содержится 20,8 г .

Масса растворителя в этом растворе составляет 100-20,8=79,2 г. Мольная масса равна 63 г/моль. Моляльную концентрацию раствора находим из формулы:

Эквивалентная масса =М/1=63,0/1=63,0 г/моль, объем 100 г раствора находим из формулы мл или 0,08929 л.

Эквивалентная концентрация или нормальность показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора, то из формулы

н.

В 4 л этого раствора содержится:

г кислоты.

3. На нейтрализацию 31 см³ 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см³ раствора Н₂SO₄. Чему равны нормальность и титр раствора Н₂SO₄?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.

V₁C_Н1 =V₂C_Н2 31*0,16=217 C_Н2, откуда C_Н2=31*0,16/217=0,02286 н.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см³ (мл) раствора. Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (m_Э) растворенного вещества, титр можно найти по формуле

Т=С_н m_Э/1000, откуда Т=0,02286*49/1000=0,001120 г/см³.

Ответ: 0,023 н.; 1,12*10^-3 г/см³.

4. Растворимость гидрофосфата аммония в воде при 20С 69г. Вычислить массовую долю и молярную концентрацию этого раствора, если =1,21 г/мл.

Решение. Растворимость вещества измеряется содержанием вещества в его насыщенном растворе.

Коэффициент растворимости – масса вещества растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора. при данной температуре.

Массовая доля – масса вещества в 1 г или 100 г раствора.

где - масса вещества, -масса раствора

Молярная концентрация (–отношение количества вещества В (моль), содержащегося в системе, к объему V этой системы:

где n-число молей вещества; m-масса вещества, г; М-молярная масса вещества.

Молярную концентрацию выражают в Вместо обозначений или моль/л допускается обозначение М.

Из условий задачи и определения растворимости масса вещества =69 г, масса растворителя =100 г, масса раствора =100+69=169 г. Массовую долю раствора рассчитываем по уравнению: =.

Молярная масса гидрофосфата аммония равна (14+4)х2+1+31+(16х4)=134 г/моль. Объем раствора или 0,13967 л. Из выражения

Ответ: 40,83%; 3,68 моль/л

5.Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора плотностью 1,12 г/. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

Решение. Массовая доля в процентах показывает количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора. Следовательно, в 100 г раствора содержится 20,8 г .

Масса растворителя в этом растворе составляет 100-20,8=79,2 г. Мольная масса равна 63 г/моль. Моляльную концентрацию раствора находим из формулы:

Эквивалентная масса =М/1=63,0/1=63,0 г/моль, объем 100 г раствора находим из формулы мл или 0,08929 л.

Эквивалентная концентрация или нормальность показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора, то из формулы

н.

В 4 л этого раствора содержится:

г кислоты.

Задача. Рассчитать массовую долю раствора, содержащего 50 г хлорида кальция и 250 г воды.

Задача. В 150 г воды растворено 30 г кристаллогидрата . Вычислить массовую долю кристаллогидрата и безводного сульфата железа (II) в растворе.

Решение. или 16,7%

Молярная масса . Равна 278 г/моль, а - 152 г/моль. В 30 г кристаллогидрата содержится 16,4 г безводной соли. Тогда

Задача. При насыщенный раствор содержит 52,4% соли. Найти коэффициент растворимости соли при этой температуре.

Решение. Коэффициент растворимости находим из пропорции:

На 47,6 г воды приходится 52,4 г.

На 100 г « Х г

Таким образом, растворимость при равна 110 г в 100 г воды.

Задача. Вычислить моляльность, нормальность и молярность 15%-ного раствора (по массе) серной кислоты, если г/мл.

Решение. Для расчета используем 100 г раствора, который содержит 15 г серной кислоты.

объем раствора в литрах.

Моляльную конц. рассчитываем по формуле

Нормальность раствора рассчитываем по формуле

Молярную долю рассчитываем по выражению

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. При упаривании раствора хлорида натрия массой 500г с массовой долей соли 1% получен новый раствор массой 150г. Вычислите массовую долю и молярную долю соли в новом растворе.

2. Вычислите рН 3,8% раствора HCl (=1,017 г/мл).Какой объем 2М раствора гидроксида калия потребуется для нейтрализации 10мл указанного раствора HCl.

3. Вычислите рН, молярную, моляльную и моль-эквивалентную концентрации 20% раствора серной кислоты плотностью 1,12 г/мл.

4. Сколько воды надо добавить к раствору массой 3кг и с массовой долей соли 20% для получения раствора с массовой долей 15%?

5. Вычислите молярную, моляльную концентраци и молярную долю гидроксида натрия в растворе, содержащем 12 г гидроксида натрия в 50 г воды (_р-ра = 1,2 г/мл).

6. Сколько воды необходимо прибавить к 80 мл 20%-го раствора хлорида натрия (ρ= 1,148 г/мл), чтобы получить 10%- й раствор (=1,07 г/мл)? Вычислите молярную концентрацию последнего.

7. Вычислите молярность, моляльность и мольную долю вещества в растворе Н₃РО₄ с массовой долей 30% и плотностью 1,18 г/мл.

8. Растворимость гидрокарбоната натрия в воде при 25С 24,8г. Вычислите массовую долю и молярную концентрацию этого раствора, если =1,1 г/мл.

9. Вычислите произведение растворимости PbBr₂ при 25C, если растворимость соли при этой температуре равна 1,3210^-2 моль/л.

10. Вычислите массы воды и CaCl₂6H₂O, необходимые для приготовления 500 мл раствора хлористого кальция с массовой долей соли 40% и плотностью 1,4 г/мл. Определите молярную и моляльную концентрацию раствора.

11. Растворимость сульфата натрия в воде при 25°С 27,9г. Вычислите массовую долю и моляльную концентрацию этого раствора, если r=1,28 г/мл.

12. Растворимость хлорида натрия при 20°С составляет 35,9г, а при 60С- 37,22г. Вычислите массу осадка, который образуется при охлаждении 500г раствора насыщенного при 60С до 20С.

13. Вычислите произведение растворимости хромата серебра (Ag₂CrO₄), если при 18°С в 500мл воды растворяется 0,0166г этой соли.

14. Вычислите объем концентрированной серной кислоты H₂SO₄ с плотностью 1,84 г/мл и массовой долей 98% следует взять для получения 800мл раствора с концентрацией 3М?

1. Сколько воды надо добавить к раствору массой 3кг и с массовой долей соли 20% для получения раствора с массовой долей 5 %?

2. 6. Определить массовую долю вещества в растворе, полученном смещением 300 г 25%-ного и 400 г 40%-ного (по массе) растворов этого вещества

3. Вычислите молярную, моляльную концентрации и мольную долю нитрата натрия в 10% растворе (= 1,06 г/мл).

4. 4Сколько воды надо добавить к раствору массой 3кг и с массовой долей соли 20% для получения раствора с массовой долей 15%?

5. Вычислите объем 37% раствора азотной кислоты (=1,23г/мл), необходимый для приготовления 1л 25% (=1,14г/мл).

6. Вычислите молярную, моляльную, моль-эквивалентную концентрацию 10% раствора серной кислоты с плотностью 1,06 г/мл.

7. 3. Вычислите молярную и моляльную концентрации 20 и 40% растворов этанола в воде, если плотности растворов равны 0,969 и 0,935 г/мл соответственно. Плотность этанола равна 0,789 г/мл.

8. Вычислите объем воды, который необходимо прибавить к 10 мл 20%-го раствора хлорида натрия (ρ= 1,152 г/мл), чтобы получить 4%-й раствор?

9. Растворимость сульфата натрия в воде при 25°С 27,9г. Вычислите массовую долю и моляльную концентрацию этого раствора, если r=1,28 г/мл.

10. Вычислите молярную, моляльную, моль-эквивалентную концентрацию 15% раствора фосфорной кислоты с плотностью 1,085 г/мл.

11. При упаривании раствора хлорида натрия массой 500г с массовой долей соли 1% получен новый раствор массой 150г. Вычислите массовую долю и молярную долю соли в новом растворе.

12. Вычислите массы воды и CaCl₂6H₂O, необходимые для приготовления 500 мл раствора хлористого кальция с массовой долей соли 40% и плотностью 1,4 г/мл. Определите молярную и моляльную концентрацию раствора.

13. Вычислите молярность, моляльность и мольную долю вещества в растворе Н₃РО₄ с массовой долей 30% и плотностью 1,18 г/мл.

14. 4. Вычислите молярную и моляльную концентрации 10% раствора ортофосфорной кислоты, если =1,055 г/мл.

15. 4. Вычислите молярную, моляльную концентрации и рН 10% раствора гидроксида натрия плотностью 1,05 г/мл.

16. 3. Вычислите молярную и моляльную концентрацию 20% раствора NH₄Cl (=1,057 г/мл). Рассчитать мольную долю соли.

17. Рассчитайте молярную, моляльную концентрации и рН 10% раствора гидроксида натрия плотностью 1,05 г/мл.

18. Вычислите объем 37% раствора азотной кислоты (=1,23г/мл), необходимый для приготовления 1л 25% (=1,14г/мл).

19. Растворимость гидрокарбоната натрия в воде при 25С 24,8г. Вычислите массовую долю и молярную концентрацию этого раствора, если =1,1 г/мл.

20. Вычислите произведение растворимости PbBr₂ при 25C, если растворимость соли при этой температуре равна 1,3210^-2 моль/л.

21. Плотность раствора карбоната калия 1,22 г/мл. Из 1 л раствора действием соляной кислоты выделено 33,6 л СО₂.Вычислите моляльную концентрацию раствора и мольную долю соли.

22. Вычислите молярную, моляльную, моль- эквивалентную концентрацию 10% раствора сульфата меди (=1,04 г/мл).

23. 5. Вычислите произведение растворимости хромата серебра (Ag₂CrO₄), если при 18°С в 500мл воды растворяется 0,0166г этой соли.

24. Вычислите объем концентрированной серной кислоты H₂SO₄ с плотностью 1,84 г/мл и массовой долей 98% следует взять для получения 800мл раствора с концентрацией 3М?

25. 6. К 100мл 10% раствора NaCl (r= 1,12 г/мл) прилили 100 мл 0,02 М раствор нитрата серебра. Вычислите концентрацию Cl^- и Ag⁺ в растворе, если ПР_(AgCl)= 1,8×10^-10.

26. При упаривании раствора хлорида натрия массой 500г с массовой долей соли 1% получен новый раствор массой 150г. Рассчитать массовую долю и молярную долю соли в новом растворе.

27. Сколько воды необходимо прибавить к 80 мл 20%-го раствора хлорида натрия (ρ= 1,148 г/мл), чтобы получить 10%- й раствор (=1,07 г/мл)? Рассчитайте молярную концентрацию последнего.

7