Г. В. Плеханова (технический университет) к афедра общей и физической химии общая химия Сборник задач
![]()
|
5. Растворы5.1. Концентрации растворовРаствором называется гомогенная (однородная) система, состоящая из двух или более компонентов, состав которой может непрерывно изменяться в определенных пределах. По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми. В растворах выделяют растворитель и растворенное вещество. Растворителем называют компонент, который образует непрерывную среду. остальные компоненты, которые распределены в среде растворителя в виде дискретных частиц, называются растворенными веществами. Состав раствора (концентрация) чаще всего выражается следующими способами. Массовая доля или процентное содержание – соотношение масс растворенного mв вещества и раствора mр-р, выраженное в долях или процентах.
Концентрация, выраженная в граммах на литр, Сг/л – показывает, какая масса растворенного вещества mв, выраженная в граммах, содержится в единице объема раствора Vр-р:
Молярная концентрация или молярность, СМ – число молей растворенного вещества nв в одном дм3 (л) раствора:
Моляльная концентрация или моляльность, Сm– число молей растворенного вещества, приходящееся на один килограмм растворителя:
Мольная доля или мольные проценты xi– число молей компонента (растворителя или растворенного вещества) содержащееся в одном моле раствора:
5. Нормальная концентрация или нормальность, CN – количество эквивалентов, nэв растворенного вещества, содержащееся в одном литре раствора:
где z – количество обменных эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в одном его моле. Для кислот z соответствует основности кислоты, т. е. числу атомов водорода в составе кислоты, обмениваемых в данной реакции на металл или нейтрализуемых основанием. Для оснований z соответствует кислотности основания, т.е. числу гидроксильных групп в составе основания, обмениваемых на кислотный остаток или нейтрализуемых кислотой. Для солей z рассчитывают как произведение числа атомов и степени окисления металла в составе соли. Для окислителей и восстановителей в окислительно-восстановительных реакциях z – изменение их степени окисления в ходе реакции. 5.1.1. Примеры решения задачПример 1.Раствор серной кислоты в воде с концентрацией 16 % (мас.) имеет плотность d = 1,109 г/см3. Выразить концентрацию этого раствора всеми способами. Решение. 1. Выделим мысленно 1 кг раствора и найдем его объем: ![]() ![]() 2. Найдем массу растворенного вещества (H2SO4) по формуле (34): ![]() 3. По формуле (35) вычислим концентрацию раствора серной кислоты в г/л: ![]() 4. Найдем количество молей серной кислоты: ![]() 5. По формуле (36) вычислим молярную концентрацию раствора серной кислоты: ![]() 6. Найдем массу растворителя (Н2О): ![]() 7. По формуле (37) вычислим моляльную концентрацию раствора серной кислоты: ![]() 8. Найдем количество молей воды: ![]() 9. По формуле (38) найдем мольную долю серной кислоты: ![]() 10. По формуле (39) определим нормальную концентрацию раствора серной кислоты (для серной кислоты количество обменных эквивалентов в одном моле вещества z = 2): ![]() Пример 2. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 10 % (d = 1,066 г/см3) требуется для приготовления 200 мл 1 н. раствора? Решение. 1. найдем массу серной кислоты, содержащейся в 200 мл 1 н. раствора. Для этого вычислим молярную концентрацию раствора по формуле (39): ![]() ![]() ![]() 2. Подставим найденную массу серной кислоты в уравнение (34) и вычислим объем 10 % раствора ![]() Пример 3. Какой объем воды следует прибавить к 500 мл раствора, содержащего 40 г сульфата никеля, чтобы понизить его концентрацию до 0,05 моль/л? Решение. 1. По уравнению (36) найдем объем 0,05 М раствора (V2): ![]() 2. Найдем объем воды: ![]() Пример 4. Найти молярную концентрацию раствора карбоната натрия, полученную при смешивании 600 мл 2,15 % раствора (d= 1,02 /см3) и 200 мл 8,82 % раствора (d = 1,09 г/см3). Решение. 1. Найдем количество вещества карбоната натрия в каждом из смешиваемых растворов: ![]() ![]() 2. Вычислим молярную концентрацию полученного раствора: ![]() Пример 5. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 0,42 моль/л потребуется для нейтрализации 20 мл раствора гидроксида калия концентрацией 6 % (d = 1,053 г/см3)? Решение. 1. Составим уравнение реакции: 2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O 2. По уравнению (34) найдем количество вещества KOH ![]() 3. По уравнению реакции на 2 моль KOH приходится 1 моль Н2SO4, следовательно, для реакции с 0,02 моль гидроксида калия требуется 0,01 моль серной кислоты. 4. По уравнению (36) найдем объем раствора серной кислоты: ![]() |