5. Растворы

Раствор – однородная многокомпонентная система переменного состава, состоящая из растворителя, растворенных веществ и продуктов их взаимодействия.

Существует несколько способов выражения состава раствора.

Массовая доля растворенного вещества (С). Это отношение массы растворенного вещества (m_В) к массе раствора (m). Это отношение может быть выражено в долях единицы или в процентах:

(1)

(2)

Молярная концентрация раствора (С_M, моль/л, М) это отношение количества растворенного вещества (ν_В) к объему раствора (V)

(3)

(4)

5.1. Примеры решения заданий

Пример 1. Какова молярная концентрация раствора сульфата алюминия с массовой долей 10 % и плотностью 1,105 г/см³?

• Масса 1 л раствора равна

ρ_p=1,105 г/мл

C_M –? • Рассчитаем массу Al₂(SO₄)₃ в 1105 г раствора, исходя из формулы (1):

• Молярная масса , следовательно, молярная концентрация сульфата алюминия исходя из формулы (4):

Пример 2. Чему равна массовая доля 0,2 М раствора (NH₄)₂SO₄ с плотностью 1,015 г/мл?

• Масса 1 л раствора равна

ρ_p=1,015 г/мл

– ? • Рассчитаем массу (NH₄)₂SO₄ в 1 л раствора,

используя формулу (4) (молярная масса ):

• Массовая доля сульфата алюминия в растворе по формуле (1) :

Пример 3. Смешали 50 мл 10 %-го раствора серной кислоты плотностью 1,069 г/мл и 150 мл 30 %-го раствора той же кислоты, плотностью 1,224 г/мл. Чему равна массовая доля кислоты в конечном растворе?

Условная схема приготовления конечного раствора:

раствор 1 (10 %) + раствор 2 (30 %) = раствор 3 (? %)

• Массовая доля серной кислоты, исходя из (1):

ρ_p1=1,069 г/мл

V_p1= 50 мл • Исходя из того, что масса конечного раствора складывается

из масс исходных растворов, а масса растворенной в нем

ρ_p2=1,224 г/мл кислоты – из масс кислоты в исходных растворах, получаем:

V_p2= 150 мл

• Используя значения плотностей растворов и выражение (1), найдем массы исходных растворов и растворенной в них серной кислоты:

• Найдем массовую долю серной кислоты в конечном растворе:

.

Пример 4. Какой объем 40 %-го раствора азотной кислоты плотностью 1,251 г/мл и воды потребуется для приготовления 500 мл 20 %-ой кислоты плотностью 1,119 г/мл?

Условная схема приготовления раствора:

раствор 1 (40 %) + вода = раствор 2 (20 %)

• Необходимый объем исходного раствора кислоты выразим из (2):

ρ_p1=1,251 г/мл

• В полученном выражении неизвестна масса кислоты, но при

ρ_p2=1,119 г/мл разбавлении исходного раствора водой масса растворенной

V_p2= 500 мл кислоты не изменяется, поэтому ее можно вывести из

V_p1– ? мл выражения массовой доли раствора 2:

• Рассчитаем объем исходного раствора:

• Исходя из схемы получения конечного раствора:

Пример 5. Какой объем 10 %-го раствора КОН плотностью 1,082 г/мл потребуется для приготовления 2 л 1 М раствора?

Условная схема приготовления раствора:

раствор 1 (10 %) + вода = раствор 2 (1 М)

• Необходимый объем исходного раствора кислоты выразим из (2):

ρ_p1=1,082 г/мл

• В полученном выражении неизвестна масса щелочи, но при

V_p2= 2 л разбавлении исходного раствора водой масса растворенной

V_p1– ? мл щелочи не изменяется, поэтому ее можно вывести из

выражения молярной концентрации раствора 2:

;

• Рассчитаем объем исходного раствора: