Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
CONCENTR-4.DOC
Скачиваний:
3
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
169.98 Кб
Скачать

Соотношение масс кристаллогидрата m(X*yH2o) и соответствующей безводной соли, m(X), определяется соотношением их молярных масс:

m(X*yH2O)/m(X) = M(X*yH2O)/ M(X).

Например, M(ZnSO4*7H2O) = 287 г/моль и M(ZnSO4) = 161 г/моль. Если требуется рассчитать массу кристаллогидрата, в которой содержится заданная масса безводной соли, m(ZnSO4), то

m(ZnSO4*7H2O) = M(ZnSO4*7H2O)×m(ZnSO4)/M(ZnSO4) =

= 287× m(ZnSO4)/161 = 1,78 m(ZnSO4); соответственно,

m(ZnSO4) = m(ZnSO4*7H2O)/1,78

Пример 8.1: Рассчитать w(ZnSO4) в растворе, приготовленном из 300 г

ZnSO4*7H2O и 2 л воды

Решение: w(ZnSO4) = m(ZnSO4)/mр–ра = m(ZnSO4)/[m(ZnSO4*7H2O) + m(H2O)]

M(ZnSO4*7H2O) = 287 г/моль, M(ZnSO4) = 161 г/моль

а) рассчитаем массу ZnSO4, которая содержится в 300 г ZnSO4*7H2O

(см. пример выше): m(ZnSO4) = 300×161/287 = 168,3 г

б) рассчитаем массу полученного раствора:

mр–ра = m(ZnSO4*7H2O) + m(H2O) = 300 + 2000 = 2300 г

тогда w(ZnSO4) = 168,3/2300 = 0,073 или 7,3%

Ответ: w(ZnSO4) = 0,073 или 7,3%

Пример 8.2: Рассчитать массовую долю сульфата цинка в растворе, полученном из 200 г раствора w(ZnSO4) = 0,3 после выделения из него 10 г кристаллогидрата ZnSO4*7H2O.

Решение: w(ZnSO4) = m(ZnSO4)/mр–ра

Обозначим: m1 – масса ZnSO4 в исходном растворе;

m2 – масса исходного раствора;

w1(ZnSO4) – массовая доля ZnSO4 в исходном растворе;

w2(ZnSO4) – массовая доля ZnSO4 в полученном растворе;

m3 – масса выделившегося кристаллогидрата;

m4 – масса ZnSO4 в выделившемся кристаллогидрате.

Преобразуем расчетное уравнение с учетом условия задачи в следующее:

w2 (ZnSO4) = (m1 – m4)/(m2 – m3)

а) из w1(ZnSO4) = m1/ m2 =0,3 рассчитаем массу ZnSO4 в исходном растворе:

m1 = 200×0,3 = 60 г;

б) рассчитаем массу ZnSO4, которая выделилась из раствора

с 10 г ZnSO4*7H2O:

m4= m3× M(ZnSO4)/M(ZnSO4*7H2O) = 10×161/287 = 5,6 г;

в) рассчитаем массу ZnSO4 в конечном растворе:

m3 = m1 – m4 = 60 – 5,6 = 54,4 г;

г) w2(ZnSO4) = (m1 – m4)/(m2 – m3) = (60 – 5,6)/(200 – 10) = 0,29.

Ответ: w2(ZnSO4) = 0,29

3.2 Расчет массы (или объема) компонентов для приготовления

раствора с заданной w(X):

Пример 1. Рассчитать массу вещества m(KOH) и массу воды для приготовления

200 г раствора w(KOH) = 0,3

Решение: w(KOH) = m(KOH)/ mр–ра = m(KOH)/[m(KOH) + m(H2O)] = 0,3

а) рассчитаем массу KOH для приготовления раствора:

m(KOH) = w(KOH) × mр–ра = 0,3×200 = 60 г;

б) рассчитаем массу растворителя:

m(H2O) = mр–ра – m(KOH) = 200 – 60 = 140 г.

Ответ: m(KOH) = 60 г, m(H2O) = 140 г

Пример 2. Рассчитать объемы хлороводорода (н.у.) и воды для приготовления 0,5 л 30% соляной кислоты,  = 1,1 г/мл.

Решение: w(HCl) = m(HCl)/ mр–ра = m(HCl)/ [m(HCl) + m(H2O)] = 0,3

а) рассчитаем mр–ра = Vр–ра × р–ра = 500×1,1 = 550 г;

б) рассчитаем массу и объем хлороводорода:

m(HCl) = w(HCl)× mр–ра = 0,3×550 = 165 г

V(HCl) = n(HCl) × VM = m(HCl)× VM/M(HCl) = 165×22,4/36,5 = 101,3 л;

в) рассчитаем массу и объем воды

m(H2O) = mр–ра – m(HCl) = 550 – 165 = 385 г, V(H2O) = 385 мл

Ответ: V(HCl) =101,3 л; V(H2O) = 385 мл

Пример 3. Рассчитать объем раствора серной кислоты w1(H2S04) = 0,8;

1 =1,75 г/мл и объем воды, необходимые для приготовления 5 литров раствора w2(H2S04) = 0,2; 2 =1,2 г/мл

Решение: Если заданный раствор готовят разбавлением исходного раствора чистым растворителем, то масса растворенного вещества не меняется (она такая же, что и в исходном растворе), а масса полученного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленного растворителя. С учетом этого запишем исходное расчетное уравнение: w2 (H2S04) = m2 (H2S04)/ m2р–ра = m1(H2S04)/ [m1р–ра + m(H2O)] = 0,2

а) рассчитаем массу серной кислоты для приготовления заданного раствора:

m2(H2S04) = w2(H2S04) × m2рра = 0,2 × 5 × 1,2 = 1,2 кг;

б) рассчитаем массу исходного раствора, в котором содержится 1,2 кг H2S04:

из w1 (H2S04) = m1 (H2S04)/ m1р–ра = 0,8 получим m1р–ра = 1,2:0,8 = 1,5 кг;

в) рассчитаем объем исходного раствора: V1р–ра = m1р–ра/1 = 1,5/1,75 = 0,86 л;

г) рассчитаем массу и затем объем воды:

m(H2O) = m2рра – m1рра = 5×1,2 – 1,5 = 4,5 кг; V(H2O) = 4,5 л

Ответ: V1р–ра = 0,86 л, V(H2O) = 4,5 л

Пример 4. Рассчитать объемное соотношение хлороводорода (н.у.) и воды для приготовления 10% раствора кислоты.

Решение: w(HCl) = m(HCl)/ mр–ра = m(HCl)/ [m(HCl) + m(H2O)] = 0,1

а) выразим массу хлороводорода и массу воды через их объемы:

m(HCl) = V(HCl) × M(HCl)/ VM = 36,5 × V(HCl)/22,4 = 1,63 V(HCl)

m(H2O) = V(H2O) × (H2O) = V(H2O);

б) подставив полученные выражения в исходное уравнение, получим следующее: 1,63 V(HCl)/[1,63 V(HCl) + V(H2O)×1000] = 0,1; V(HCl)/ V(H2O) = 68/1

Обратите внимание, что в конечном расчетном уравнении необходимо согласовать размерности величин: вследствие того, что объем хлороводорода выражен в литрах, плотность воды (H2O) = 1000 г/л;

Ответ: V(HCl)/V(H2O) = 68/1

Пример 5. Рассчитать массу ZnSO4×7H2O и объем воды, необходимые

для приготовления 2 кг раствора w(ZnSO4) = 0,2

Решение: w(ZnSO4) = m(ZnSO4)/mр–ра = 0,2

а) рассчитаем массу ZnSO4 для приготовления заданного раствора:

m(ZnSO4) = w(ZnSO4) × mр–ра = 2 × 0,2 = 0,4 кг;

б) рассчитаем массу кристаллогидрата, содержащую 0,4 кг ZnSO4 (см. c.12):

m(ZnSO4*7H2O) = 0,4 × 287/161 = 0,71 кг;

в) рассчитаем массу и объем воды для приготовления раствора:

m(H2O) = mр–ра– m(ZnSO4 * 7H2O) = 2 – 0,71 = 1,29 кг, V(H2O) = 1,29 л

Ответ: m(ZnSO4 * 7H2O) = 0,71 кг, V(H2O) = 1,29 л

Пример 6. Рассчитать массу и объем хлороводорода, который потребуется растворить в 10 литрах соляной кислоты, w1(HCl) = 0,2 1 = 1,1 г/мл, для увеличения концентрации до w2(HCl) = 0,36

Решение: Если заданный раствор готовят из менее концентрированного добавлением чистого вещества Х, то масса полученного раствора и масса растворенного вещества увеличиваются на одну и ту же величину – массу добавленного вещества. (Однако если добавляемое вещество кристаллогидрат, то увеличение массы растворенного вещества будет меньше массы кристаллогидрата см. предыдущий пример)

Обозначим: m1 – масса HCl в исходном растворе;

m2 – масса исходного раствора;

m3 – масса добавленного HCl;

w1(HCl) – массовая доля HCl в исходном растворе;

w2(HCl) – массовая доля HCl в полученном растворе;

Тогда w2(HCl) = (m1 + m3)/(m2 + m3), откуда m3 = w2 × m2/(1 – w2),

V(HCl) = m3 × VM/M(HCl)

а) рассчитаем массу исходного раствора: m2 = Vр–ра × ρ р–ра = 10×1,1 = 11 кг;

б) рассчитаем массу хлороводорода в исходном растворе:

m1= m2(HCl) × w1(HCl) = 11 × 0,2 = 0,22 кг;

в) рассчитаем массу и объем добавленного HCl:

m3 = (0,36 ×11)/(1 – 0,36) = 6,19 кг

V(HCl) = 6,19 ×1000×22,4/36,5 = 3798 л

Ответ: m(HCl) =6,19 кг; V(HCl) = 3789 л

Пример 7. В каком массовом соотношении необходимо взять растворы серной кислоты w1(H2S04) = 0,8 и w2(H2S04) = 0,2 для получения раствора w3(H2S04) = 0,4?

Решение: Эту задачу можно решить подобно примеру 7 с.12:

Из уравнения

w3(H2S04) = m3(H2S04)/ m3рра = m1(H2S04) + m2(H2S04)]/ [m1рра + m2 рра]

можно рассчитать m1р–ра/ m2р–ра.

Покажем, как можно решить эту задачу, применив «правило смешения»

оно легко выводится из уравнения, приведенного выше:

m1рра/m2 рра = [w1(H2S04) – w3(H2S04)]/[w3(H2S04) – w2(H2S04) =]

= (0,8 – 0,4)/(0,4 – 0,2) = 2:1

Очевидно, что правило смешения можно применять для решения любых задач типа (I), приведенных ранее.

Ответ: m1р–ра/m2 р–ра = 2:1

3.3 Растворы продукты химических реакций.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]