III . Объяснение нового материала.

Концентрация вещества в насыщенном растворе равна его растворимости, концентрация вещества ненасыщенного раствора всегда меньше величины растворимости.

- Как вы думаете, растворимость веществ зависит от каких-либо условий? Поясните.

(Да. Растворимость большинства твердых веществ с повышение температуры увеличивается. Для газов и жидкостей обычно наоборот.

- А какие растворы называются разбавленными и концентрированными?

(Деление растворов на разбавленные и концентрированные – условно. Например, концентрированная серная кислота содержит 98% H₂SO₄ и 2% H₂O. 40 %-ный раствор этой кислоты уже считается разбавленным. В то же время концентрированный р-рHClсодержит лишь 36% HCl. Условно разбавленными можно считать те растворы, в 1 дм³(л) которых содержится не более 1 моль растворенного вещества.

Большое значение для химии и технологии имеют методы количественного выражения состава растворов. К рассмотрению которых мы и переходим.

Способы выражения количественного состава растворов.

Количества растворенного вещества и растворителя могут измеряться в разных единицах. В связи с этим существует несколько способов выражения состава.

1. Массовая доля растворенного вещества

Массовая доляwпоказывает, какая масса растворенного вещества содержится в 100 г раствора.

Чтобы рассчитать массовую долю, необходимо разделить массу растворенного вещества на массу раствора и выразить это отношение в %:

Нужно помнить, что m_р-ра=m_р.в-ва+m_р-ля

Пример: Сколько г сахара необходимо растворить в 500г воды, чтобы приготовить раствор с массовой долей 5%?.

Решение: Обозначим необходимое количество сахара через х, тогда

m_р.в-ва =х

m_р-ра =х+ m H₂O=х+500

2. Молярная концентрация раствора

Молярная концентрация С_мпоказывает количество растворенного вещества ν в моль, которое содержится в 1 дм³(1л) р-ра.

Расчет ведется по формуле:

Пример:Какова молярная концентрация р-ра глюкозы в 500 см³ которого содержится 2г глюкозы C₆H₁₂O₆?

Решение: Вспомним, что количество вещества рассчитывается, как

ν = , тогда С_м= = моль/дм^3.

Пример: Массовая доля сахарозы в растворе равна 10%. Какова молярная концентрация сахарозы, если плотность раствора равна 1,1г/см^3.

Решение:ПустьVр-ра=1 дм³или 1л, тогда 1 дм³ имеет массу 1100г, аmсахарозы равна:

10%=

х=110г; М(C₁₂H₂₂O₁₁)=342 г/моль,

тогда С_м= =0,322 моль/дм³

Ответ: 0,322моль/дм³

3. Молярная концентрация эквивалента (нормальность).

Чтобы лучше понять сущность этого способа, рассмотрим некоторые основные понятия.

Эквивалентомназывают реальную или условную частицу, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим споссобом эквивалента одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному е в окислит-восст. Реакциях.

Например, эквивалентом гидроксида калия и соляной кислоты будут соответственно молекула КОН и молекула НСl,серной кислоты ½ молекулыH₂SO₄

HCl+NaOH=NaCl+H₂O

2HCl+Ca(OH)₂=CaCl₂+2H₂O

3HCl+Al(OH)₃=AlCl₃+3H₂O

В первой реакции одному иону водорода эквивалентна молекула NaOH; во второй реакции одному илну водорода эквивалентна условная частица-половина молекулыCa(OH)_2; в третьей реакции эквивалентом является одна треть молекулыAl(OH)_3.

Фактор эквивалентности – число, показывающее, какая доля реальной частицы Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону – в данной окислительно-восстановительной реакции.

Фактор эквивалентности вещества Х обозначается так f_экв(Х).

В приведенных реакциях:

f_экв(NaOH)=1;f_экв(Ca(OH)₂)=1/2; f_экв(Al(OH)₃)=1/3.

Во всех случаях:

f_экв(кислоты)=1/основность;

f_экв(основания)=1/кислотность;

f_экв(соли)=1/число катионов*валентность Ме);

f_экв(окислителя)=1/число принятых е

f_экв(восстановителя)=1/число отданных е.

Молярная масса эквивалента вещества Х равна:

Произведению фактора эквивалентности вещества Х на его молярную массу.

М экв(Х)=fэкв(Х)*М(f). Значит,

М экв(NaOH)=1*40=40г/моль;

М экв(Ca(OH)₂)=1/2*74=37г/моль;

М экв(Al(OH)₃)=1/3*78=г/моль.

Количество вещества эквивалента равно массе вещества Х, деленной на молекулярную (молярную) массу эквивалента.

Например,

Молярная концентрация эквивалента вещества Х (нормальность) Сн и выражается в моль-экв/дм^3.

Молярная концентрация эквивалента– отношение количества вещества эквивалента к объему раствора.

Сн= ,где V-объем в дм³

Пример:В 1 дм³воды растворили 150 г воды. Плотность полученного раствора 1,1г/см³. Определите молярную концентрацию эквивалента (нормальность).

Решение: Масса полученного раствора: 1000+150=1150г

Vр-ра=1150/1,1=1045см³=10,45дм³

ν_экв.( H₂SO₄)=m_.( H₂SO₄)/М_экв.( H₂SO₄)

ν_экв.( H₂SO₄)=150/49=3,06моль-экв.

С_{экв. .}( H₂SO₄)= ν_экв.( H₂SO₄)/V=3,06/1,045=2,93моль-экв/дм³

Или Сн

Ответ: Сн=2,93 моль-экв/дм³

3. Моляльность раствора

Моляльность раствора –количество растворенного вещества, приходящееся на 1 кг растворителя.

Сm – обозначение; выражается в моль/кг.

Сm=

Пример: Массовая доля гидроксида калия в растворе равна 10%. Рассчитайте моляльность раствора.

Решение: Массовая доля 10% указывает, что но каждые 90 г воды приходится 10 г КОН. Рассчитаем массу гидроксида калия, приходящуюся на 1 кг воды.

10г-----90г воды,

Х г-------1000г воды;

Х= 10000/90=111г.

ν_р.в-ва= 111/59г/моль=2 моль.

Сm=2 моль/1кг=2моль/кг.

3. Мольная доля.

Мольная доля– это отношение количества растворенного вещества к общему количеству растворенного вещества и растворителя.

Обозначается ,как Nр.в.=

Пример: Рассчитать мольную долю йода в растворе, содержащем 20 гJ₂ в 500г тетрахлорида углерода ССl_4.

До задачи нужно сказать, что Nр.в.+Nр-ля=1

Решение: Находим количество йода и тетрахлорида углерода в данном растворе:

ν(J₂)=20г/254г/моль=0,079моль

ν (ССl₄)=500г/154г/моль=3,25моль

N(J₂)=0,079/(0,079+3,25)=0,024

N( ССl₄)=1-0,024=0,976

Ответ: 0,024; 0,976.