Занятие 2 Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Тема занятий

1. Вводный контроль на тему «Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе». 2. Семинар на тему «Растворы. Способы выражения количественных соотношений между компонентами системы». 3. Лабораторная работа № 3 «Приготовление растворов» /2, с. 48, оп. 3 и 4/.

Теоретическая часть Способы выражения количественных соотношений между компонентами системы

Раствором называется гомогенная система, состоящая из двух или нескольких компонентов, относительное содержание которых может меняться в широких пределах.

Способы выражения состава раствора довольно разнообразны: массовая, мольная, объемные доли; моляльность; концентрации – молярная, эквивалентная (нормальная), титр.

Таблица 1

Способы выражения состава растворов

Способ выражения содержания растворенного вещества в растворе	Формула для расчёта
Массовая доля ()– величина, равная отношению массы растворенного вещества (mв) к общей массе раствора (mр-ра)	mв  =  •100 % mр-ра
Молярная (мольная) доля вещества (N)– величина, показывающая отношение количества этого вещества (в) к суммарному количеству всех веществ, входящих в состав раствора, включая растворитель	Для бинарного раствора 1 N1 =  ; 1 + 2 2 N2 =  1 + 2
Объемная доля растворенного вещества (в) — величина, показывающая отношение объема растворенного вещества (Vв) к объему раствора (Vр-ра)	Vв в =  • 100 %. Vр-ра
Молярная концентрация (См )– величина, показывающая количество растворенного вещества (ν), содержащегося в 1 л раствора	 mв См =  = — (моль/л), V Mв • V где V – объем раствора (л); m и М – масса (г) и молярная масса вещества (г/моль)

Продолжение табл. 1

Способ выражения содержания растворенного вещества в растворе	Формула для расчёта
Моляльность (Сm) – величина, показывающая количество растворенного вещества в 1 кг растворителя	mв Сm = — (моль/кг) Мв • mр-ля
Эквивалентная (нормальная) концентрация (Сэ или Сн)— величина, показывающая количество эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора	mв Сэ =  (моль/л) Mэ • V
Титр (Т)— величина, численно равная массе растворенного вещества (mв) в 1 мл раствора	mв Т =  (г/мл), Vр-ра
Объёмы реагирующих растворов обратно пропорциональны их эквивалентным концентрациям	V1 Сэ2  =  V2 Сэ1

Пример 1.

Вычислите массовую долю, молярную, эквивалентную концентрации, моляльность, титр и мольную долю растворенного вещества в растворе серной кислоты, полученном при растворении 20 г кислоты в 200 мл раствора с плотностью 1,1г/мл.

Дано: m (H2SO4) = 20г Vp-pa = 200 мл  = 1,1 г/мл —————————— (%), См, Сэ, Сm, Т, Nр-ра ?

Решение 1. Массовую долю растворенного вещества можно определить из выражения: mв  =  •100 % . mр-ра Но в этом выражении неизвестна масса раствора, которую находим по формуле: mр-ра = Vp-pa •  = 220 г.

Далее вычисляем массовую долю:

20

 =  •100 = 9,1 %.

220

2. Молярную и эквивалентную концентрации раствора определяем

по формулам:

m_B

См = , M (H₂SO₄) = 98 г/моль,

M•V

20

См =  = 1,02 моль/л;

98 • 0,2

m_B

Сэ = , Mэ (H₂SO₄) = 49 г/моль,

Mэ • V

20

Сэ =  = 2,04 моль/л

49 • 0,2

3. Моляльность раствора можно вычислить, используя выражение

m_в

С_m = — .

М • m_р-ля

В этом выражении неизвестна масса растворителя (воды), которую

находим:

m_р-ля = m_р-ра – m_в ; m_р-ля = 220 – 20 = 200 г = 0,2 кг

Тогда 20

С_m = — = 2,04 моль/кг.

49 • 0,2

4. Титр раствора определяем по формуле

m_в 20

Т =  =  = 0,091 г/мл.

V_р-ра 220

5. Мольную долю растворённого вещества находим из выражения

_в

N₁ =  ; _в = См = 1,02 моль.

_в + _р-ля

Поскольку растворитель – вода, находим количество воды (Н₂О):

200

М (Н₂О) = 18 г/моль,  (Н₂О) =  = 11,1 моль;

18

1,02

N_р.в =  = 0,084, N_р-ля = 1 – 0,084 = 0,916.

1,02 + 11,1

Пример 2.

На нейтрализацию 20 мл раствора кислоты израсходовано 10 мл 0,1н раствора щёлочи. Какова нормальная концентрация раствора кислоты?

Дано: Vк-ты = 20 мл Vщ = 10 мл Сщ = 0,1 н ——————— Ск-ты = ?

Решение Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то для определения нормальной концентрации можно использовать формулу:

V_к С_щ

 =  .

V_щ С_к

V_щ · С_щ 10 · 0,1

Отсюда С_к =  =  = 0,05 н.

V_к 20

Химический цилиндр Мерная колба