Вычисления, связанные с пересчетом концентраций растворов из одних единиц в другие

Пример 5. Вычислите молярность, нормальность и титр раствора, в котором массовая доля CuSO₄ равна 10%. Плотность раствора 1107 кг/м³.

Решение: Определим молярную и эквивалентную массы CuSO₄ М(CuSO₄) = 159,61 г/моль m_э (CuSO₄) =г/моль в 100 г раствора с ω CuSO₄ =10% содержится 10 г CuSO₄ в 100 г раствора.

Молярная и эквивалентная концентрация относятся к 1 л раствора. Найдем массу 1 л раствора:

m =ρV= 1·1107=1107г.

В этой массе раствора содержится 107·0,1=110,7 г CuSO₄, что составляет моль или экв.

Молярная концентрация и нормальность данного раствора соответственно равны С_М=0,639 моль/л; С_Н=1,386 моль/л.

Пример 6. 20 мл 1 н раствора Na₂CO₃ разбавили водой до 100 мл. Рассчитать нормальность, молярность, титр и массовую долю растворенного вещества полученного раствора, плотность которого равна 1,007.

Решение: Так, нормальность полученного раствора можно расcчитать по формуле N₁V₁=N₂V₂ 20·1=100·N₂;

N₂=. Для расчета молярность необходимо учесть, что эквивалентная масса Na₂CO₃ =. Следовательно, молярность раствора в 2 раза меньше нормальности раствора и составляет 0,2/2=0,1М.

Титр раствора можно рассчитать по формуле

г/мл.

Рассчитаем массовую долю.

1-й способ. В 1 мл растворе содержится 0,0106 г Na₂CO₃ , содержание вещества в 100 г раствора или в мл (масса раствора = Vρ) и есть массовая доля = г.

2-й способ. Плотность раствора – вес 1 мл раствора – составляет 1,007 г/см³, а в 1 мл раствора содержится 0,0106 г Na₂CO₃ (титр раствора). Составляем пропорцию: 1,007 г раствора – 0,0106 г.

100 г раствора – х

х=г.

Расчеты, связанные с приготовлением

Разбавленных растворов из консервативных

Пример 7. Какой объем 96% - ной серной кислоты плотность 1,84 г/ см³ потребуется для приготовления 3л 0,4 н раствора?

Решение: Эквивалентная масса

m_э Н₂SO₄ =г/моль.

Составляем пропорцию: в 1 л 1 н раствора содержится 49 г Н₂SO₄ , а для приготовления 3 л 0,4 н требуется 49·3·0,4=58,8г. Масса 1 см³ 96% -ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84 г Н₂SO₄ . Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н раствора необходимо взять мл.

Сущность титриметрического анализа

Титриметрический анализ основан на точном измерении количества реактива, израсходованного на реакцию с определяемым раствором. Этот вид анализа называют еще объемным в связи с тем, что наиболее распространенным в практике способом измерения количества реактива является измерение объема раствора, израсходованного на реакцию. Один из используемых растворов, содержащий определяемое вещество неизвестной концентрации, представляет собой анализируемый раствор. Второй раствор содержит реагент, концентрация которого известна с большей точность и называется рабочим или титрованным раствором. Для проведения анализа необходимо к точно отмеренному объему анализируемого раствора постепенно прибавлять рабочий раствор реактива (титрованный раствор) до тех пор, пока не будет достигнуто эквивалентное отношение между ними. Этот процесс называется титрованием.

Момент титрования, когда количество добавляемого рабочего раствора химически эквивалентно количеству титруемого вещества, называется точкой эквивалентности. Точку эквивалентности определяют или визуально (по изменению окраски раствора) или инструментально (по изменению какого – либо физико-химического параметра системы, например, оптической плотности, сопротивления и т.д.)

Точку эквивалентности часто определяют по изменению окраски раствора. Если одно из реагирующих веществ окрашено, а продукты реакции бесцветны или имеют другую окраску, то в момент эквивалентности окраска раствора меняется. Если же реагирующее вещества и продукты реакции бесцветны, то титрование проводят в присутствии индикаторов, которые дают возможность определить конец реакции.

Индикаторами называются вещества, добавляемые в малом количестве в исследуемые растворы, которые дают возможность определить конец реакции, так как в точке эквивалентности они меняют свой цвет.

Основные требования к реакциям, применяемым в объемном анализе, сводятся к следующему:

1) реакция между определяемым веществом и рабочим раствором должна протекать быстро и быть практически необратимой;

2) основная реакция с рабочим раствором не должна сопровождаться никакими побочными реакциями;

3) момент окончания реакции (точка эквивалентности) должен фиксироваться визуально или инструментально.

Методы объемного анализа можно классифицировать в зависимости от характера протекающей химической реакции, а также по способу проведения анализа.

В химическом анализе используются четыре типа химических реакций, в связи с этим различают следующие методы объемного анализа:

1) метод нейтрализации (алкалиметрия и ацидиметрия);

2) метод оксидиметрии (в основе лежат реакции окисления–восстановления);

3) метод осаждения;

4) метод комплексообразования.

Согласно закону эквивалентов при одинаковой нормальности растворов реагируют их равные объемы, а при разных нормальностях объемы растворов обратно пропорциональны их нормальностям

или N₁V₁=N₂V_2.

Пользуясь растворами с известной эквивалентной концентрацией (нормальностью), легко рассчитать, в каких объемных отношениях они должны быть, чтобы растворенные вещества прореагировали между собой без остатка. Допустим, что V₁ (л) раствора вещества 1 с эквивалентной концентрацией N₁ прореагировало с V₂ (л) раствора вещества 2 с концентрацией N₂ . Это означает, что в реакцию вступило N₁V₁ эквивалентов вещества 1 и N₂V_2. эквивалентов вещества 2.

Пример 8. Определите концентрацию раствора КОН, если на нейтрализацию 0,035 л 0,3 н Н₃РО₄ израсходовано 0,02л раствора КОН.

Решение: Из законов эквивалентов следует, что количество веществ (эквивалентов) всех участвующих в химической реакции одинаково. В реакции участвует 0,0035·0,3=0,0105 эквивалента фосфорной кислоты. Для нейтрализации Н₃РО₄ потребуется такое же количество вещества эквивалента КОН, то есть

V (H₃PO₄) · N (H₃PO₄) = V (KOH) · N (KOH)

N (KOH)= н.