49 г/моль-экв., или эквивалентная масса составляет

0,5 моля Н2SO4.

Отсюда молярность раствора Н2SO4 составит 0,1 × 0,5 = 0,05 моль/л, CМ = 0,05 моль/л.

Или примем Vх раствора = 1 л, тогда m H2 SO4 = CН × Э × V; mH2SO4 = 0,1×49×1 = 4,9 г; CМ = Мm× V ; 984,9× 1 = 0,05 моль/л.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

Теоретические вопросы

1.Растворы (определение). Почему для характеристики растворов, в отличие от индивидуальных веществ, необходимо указывать их состав?

2.Назовите известные Вам способы выражения состава растворов (концентрации). Укажите единицы их измерения.

3.Приведите формулы для расчета концентраций растворов (w, СМ, СН, Т).

4.Приведите примеры жидких, твердых и газообразных (газовых смесей) растворов. Какой из компонентов раствора обычно выбирают в качестве растворителя?

5.Какие растворы называются ненасыщенными, насыщенными и пересыщенными? Концентрация какого из этих растворов называется растворимостью?

6.Какова зависимость растворимости газов в жидкостях от температуры и давления (закон Генри)? Что такое парциальное давление?

7.Какова зависимость растворимости кристаллического вещества от температуры? Перекристаллизация и ее практическое применение.

9

8.Сольватация (гидратация) и ее роль в процессе образования растворов. Сольватная (гидратная) оболочка.

9.Энтальпия растворения как результат соотношения энтальпии разрушения кристаллической решетки и энтальпии сольватации (гидратации).

10.Дайте определения понятиям «массовая доля растворенного вещества в растворе» и «молярная концентрация раствора». Укажите расчетные формулы, единицы измерения.

11.Дайте определения понятиям «нормальная концентрация раствора» и «титр раствора». Укажите расчетные формулы, единицы измерения.

12.Применение принципа Ле-Шателье к обратимой системе «газ + растворитель  раствор»; Н > 0. Как влияет изменение давления газа и температуры на растворимость газа в жидкости?

13.Применение принципа Ле-Шателье к обратимой системе «кристаллическое вещество + растворитель  раствор»; Н < 0. Как влияет изменение температуры и внешнего давления на растворимость твердого вещества в жидкости?

14.Одинаковы ли энтальпии растворения Na2SO4 и Na2SO4 × 10 Н2О? Почему?

Задачи

1.Сколько граммов сульфата натрия следует растворить в 400 мл воды для получения 8%-ного (по массе) раствора?

2.Вычислите массовую долю (w %) раствора, содержащего 50 г хлорида натрия в 650 г воды.

3.Какова массовая доля (w %) раствора, если в 750 мл воды содержится 60 г нитрата серебра?

10

4.В каком количестве молей воды следует растворить 40 г иодида калия для получения 4%-ного (по массе) раствора?

5.В каком объеме воды следует растворить 50 г хлорида калия для получения 10%-ного (по массе) раствора?

6.Сколько граммов хлористого водорода надо растворить в 250 мл воды для получения 10%-ного (по массе) раствора соляной кислоты?

7.В 150 граммах воды растворили 15 л хлористого водорода (н.у.). Определите массовую долю (ω %) образовавшегося раствора соляной кислоты.

8.Какой объем газообразного аммиака (н.у.) надо растворить в воде, чтобы получить 500 г 6%-ного (по массе) раствора аммиака?

9.Сколько граммов гидроксида калия надо растворить в 100 г воды, чтобы получить раствор с массовой долей 6 %.

10.Сколько граммов соли и воды содержится в 800 г 12%-ного (по массе) раствора нитрата натрия?

11.К 300 мл раствора с массовой долей серной кислоты

30 % (плотность раствора ρ = 1,22 г/мл) добавим

1 литр воды. Рассчитайте массовую долю (ω %) полученного раствора.

12.В каком объеме воды следует растворить 100 граммов сульфата калия для получения раствора с массовой долей растворенного вещества 5 %?

13.Сколько граммов хлорида натрия и воды потребуется для приготовления 3 л раствора с массовой долей растворенного вещества 5 % (плотность раствора ρ = 1,03 г/мл)?

14.В каком объеме воды следует растворить 60 г хлорида магния для получения 10%-ного (по массе) раствора?

11

15.Вычислите массовую долю (ω %) раствора, содержащего 50 г сульфата натрия в 750 г воды. Полтность раствора 1,14г/мл.

16.Вычислите массовую долю (ω %) азотной кислоты в растворе, в 0,5 л которого содержится 120 г кислоты.

17.Какой объем 96%-ной (по массе) серной кислоты (плотность раствора ρ = 1,84 г/мл) потребуется для приготовления 3 л 0,5 М раствора? Какова нормальность полученного раствора?

18.Рассчитайте молярность, нормальность и титр 2 % -ного раствора сульфата магния (плотность раствора ρ = 1,02 г/мл).

19.Рассчитайте молярную и нормальную концентрацию 8%-ного (по массе) раствора серной кислоты (плотность раствора ρ = 1,05 г/мл).

20.В 282 мл воды растворим 18 г фосфорной кислоты. Рассчитайте масссовую долю (ω %), молярность и нормальность этого раствора (плотность раствора ρ = 1,03 г/мл).

21.Сколько граммов сульфата калия необходимо для приготовления 5 л раствора с массовой долей 5 % (плотность раствора ρ = 1,04 г/мл)? Рассчитайте молярность и нормальность приготовленного раствора.

22.В каком объеме 0,5 молярного раствора карбоната натрия содержится 7 граммов соли? Какова нормальность и титр этого раствора?

23.К раствору серной кислоты объемом 300 мл с массовой долей 30 % (плотность раствора ρ = 1,22 г/мл) добавили 1 л воды. Рассчитайте массовую долю (ω %) и молярность полученного раствора. Прлотность полученного раствора 1,055 г/мл.

24.Сколько миллилитров 96%-ного раствора серной кислоты (плотность раствора ρ = 1,84 г/мл) необходимо

12

для приготовления 2 л 0,5 нормального раствора серной кислоты?

25.В 33,3 мл воды растворили 16,7 грамма серной кислоты. Рассчитайте массовую долю (ω %), молярность, нормальность и титр полученного раствора (плотность раствора ρ = 1,28 г/мл).

26.Сколько граммов нитрата калия потребуется для приготовления 500 мл 0,23 молярного раствора? Какова молярность и титр полученного раствора?

27.Титр раствора хлорида кальция равен 0,022 г/мл. Рассчитайте молярность и нормальность этого раствора.

28.Сколько граммов соли содержится в 200 мл 0,3 нормального раствора хлорида алюминия? Какова молярность и титр этого раствора?

29.Сколько литров 0,5 молярного раствора серной кислоты можно приготовить из 70 мл 50%-ного (по массе) раствора серной кислоты (плотность раствора ρ = 1,40 г/мл)?

30.Вычислите массовую долю (ω %) раствора азотной кислоты в 0,3 л которого содержится 100 г кислоты (плотность раствора ρ = 1,28 г/мл). Какова молярность и нормальность этого раствора?

31.Сколько граммов раствора с массовой долей хлорида бария 4 % потребуется для взаимодействия с 30 мл 0,5 нормального раствора серной кислоты?

32.Сколько миллилитров 0,5 нормального раствора серной кислоты потребуется для нейтрализации 20 граммов гидроксида натрия?

33.Какой объем водорода (н.у.) выделится при растворении цинка в 100 мл 20%-ного (по массе) раствора соляной кислоты (плотность раствора ρ = 1,10 г/мл)?

13

34.Какой объем 0,2 молярного раствора серной кислоты потребуется для нейтрализации гидроксида калия, содержащегося в 300 г 17%-ного (по массе) раствора?

35.Сколько граммов раствора с массовой долей нитрата серебра 2% потребуется для взаимодействия с 30 мл 0,5 нормального раствора соляной кислоты?

36.Сколько миллилитров 0,5 нормального раствора соляной кислоты необходимо добавить к раствору нитрата серебра для получения 0,3 грамма осадка?

37.Сколько миллилитров 23%-ного (по массе) раствора аммиака (плотность раствора ρ = 0,916 г/мл) потребуется для взаимодействия с 250 мл 2 нормального раствора соляной кислоты?

38.Сколько литров 0,1 нормального раствора нитрата серебра потребуется для взаимодействия с 0,5 л 0,3 нормального раствора хлорида алюминия?

39.Какой объем 0,25 нормального раствора серной кислоты потребуется добавить к раствору карбоната натрия, чтобы выделилось 8 л диоксида углерода (н.у.)?

40.Сколько граммов 5%-ного раствора нитрата серебра потребуется для взаимодействия со 120 мл 0,5 нормального раствора хлорида магния?

14

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

Растворы состоят из растворителя и одного (или более) растворенных веществ. Наиболее распространенными являются водные растворы (растворитель вода). В неводных растворах, которые в последнее время находят все большее применение, могут быть использованы другие растворители (бензол, спирт, жидкий аммиак и т.д.).

Растворенное вещество в растворах находится в виде изолированных молекул или ионов. В процессе образования раствора большую роль играет взаимодействие частиц растворенного вещества (молекул или ионов) с молекулами растворителя, т.е. сольватация (гидратация, если растворителем является вода). Энергетический эффект, наблюдаемый при растворении 1 моля вещества, называется энтальпией растворения (кДж/моль). Процесс растворения может быть экзотермическим (например, КОН) или эндотермическим (например, КNO3). Сольватация (гидратация) играет решающую роль и в процессах электролитической диссоциации молекул растворенного вещества на ионы.

В соответствии с теорией электролитической диссоциации в растворах некоторых веществ происходит обратимый распад молекул на ионы. Поэтому в растворах таких веществ одновременно присутствуют молекулы и ионы. Количественно способность молекул вещества к электролитической диссоциации описывается степенью

электролитической диссоциации a (a % = a × 100 %) и константой электролитической диссоциации Kдис., т.е. константой равновесия, записанной для обратимого про-

15

цесса электролитической диссоциации. Способность к электролитической диссоциации зависит от природы растворенного вещества, природы растворителя, от температуры, концентрации раствора и наличия в растворе одноименных ионов. Закон разбавления (разведения) Ост-

вальда устанавливает взаимосвязь между a, Kдис и молярной концентрацией растворенного вещества в растворе СМ

Kдис. = CM × a2.

По величине степени диссоциации a электролиты условно делят на слабые (a < 3 %), сильные (a > 30 %) и средней силы (a = 3-30 %).

В растворах сильных электролитов (особенно при ма-

лых концентрациях См < 0,1 моль/л) можно принять, что все молекулы растворенного вещества полностью распадаются на ионы, а недиссоциированные молекулы отсутствуют.

Вода относится к очень слабым электролитам (Kдис. =

1,8 × 10-16). Произведение [Н+] × [ОН-] = 10-14 при t = 22 oC постоянно для чистой воды и водных растворов различных веществ. Возможность и скорость протекания реакций в водных растворах в большей степени зависит от концентрации [Н+], поэтому эта величина имеет

16

большое значение. Для удобства используют не величину [Н+], а водородный показатель рН = -lg[Н+].

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

Задача 1. Чему равна молярная концентрация частиц в растворе, содержащим 0,11 г CaCl2 в 200 мл раствора?

Решение.

CaCl2  Ca+2 + 2 Cl- молярная концентрация CaCl2

так как CaCl2 – соль (сильный электролит), а концентрация раствора мала, примем a = 1 (100 %). Тогда

[CaCl2]расп. на ионы = [CaCl2]общей = 5×10-3 моль/л; [CaCl2]недис. = 0 моль/л.

Из уравнения электролитической диссоциации следует, что

[Ca+2] = [CaCl2]расп. на ионы = 5×10-3 моль/л;

[C1-] = 2[CaCl2]расп. на ионы =2×5×10-3 = 10-2 моль/л. Ответ. В растворе присутствуют ионы Ca+2 и C1-,

молекулы CaCl2 – отсутствуют. [Ca+2] =5×10-3, [C1-] =10-2 моль/л.

Задача 2. Определить концентрации [Н+], [CН3СОО-] и [CН3СООН] в 0,1 M растворе CН3СООН, если a =1,34 %.

Решение. CН3СООН  Н+ + CН3СОО-]. Ионы CН3СОО- и Н+ образуются из молекул CН3СООН, участвующих в электролитической диссоциации. Из уравнения следует, что

[CН3СОО-] = [Н+]= [CН3СООН]расп. на ионы .

17