Способы выражения концентрации растворов. Приготовление растворов заданной концентрации

Цель занятия: изучить способы выражения концентрации растворов и научиться готовить растворы с заданной концентрацией растворенного вещества.

 

Способы выражения концентрации растворов

 

1. Массовая доля (w) - отношение массы компонента m(x) к массе раствора m(р-р)

m(х)

w = --------

m(p-p)

Она может выражаться в процентах:

 

m(х)

w = -------- * 100%

m(p-p)

 

2. Молярная концентрация (С(х)) - число молей растворенного вещества, содержащихся в одном литре раствора. Если один литр раствора содержит один моль растворенного вещества, то в таком растворе С(р.в.) = 1 моль/л

n(x) m(x)

С(х)=--------- =-------------------- моль/л

V(p-p) M(x) * V(p-p)

 

3. Молярная концентрация эквивалента (С(1/z х)) - число молярных масс эквивалента растворенного вещества, содержащихся в одном литре раствора.

Молярная масса эквивалента вещества М(1/z х) - отношение молярной массы его (М) к числу эквивалентности (z)

n (1/z x) m(x)

С(1/z х) = --------- = ------------------- моль/л

V(p-p) M(1/z x) · V(p-p)

M(1/z x) = M(х) / z

n (1/z x)- количества вещества эквивалента, моль

V(p-p) – объем раствора, л

 

Чтобы определить молярную массу эквивалента кислоты, нужно ее молярную массу разделить на основность кислоты:

 

M(1/z H₂SO₄)= M(H₂SO₄) / 2 = 98/2 = 49 г/моль

 

Чтобы определить молярную массу эквивалента основания, нужно его молярную массу разделить на кислотность основания:

 

M(1/z Ва(OН)₂)= M(Ва(OН)₂) / 2 = 171/2 = 85,59 г/моль

 

Чтобы определить молярную массу эквивалента соли, нужно ее молярную массу разделить на произведение валентности (степени окисления) металла на число ионов металла в молекуле:

 

M(1/z Al₂(SO₄)₃)= M(Al₂(SO₄)₃) / 2 * 3 = 342 / 6 = 57 г/моль

 

4. Моляльная концентрация (В(х)) – отношение количества вещества n(x) к массе растворителя m(p-pль)

n(x)

В(х) =------------- моль/кг

m(p-pль)

 

5. Молярная доля - отношение количества компонента n(x) к количеству вещества раствора n(р-р) или смеси n(смеси)

 

n(x)

Молярная доля = ---------

n(р-ра) или (смеси)

Молярная доля может не иметь размерности или выражаться в процентах. Растворенное вещество и растворитель выражаются в молях.

 

6. Объемная доля (φ) – отношение объема компонента V(x), содержащегося в системе к общему объему системыV(с-ма)

V(x)

φ = --------

V(с-ма)

Объемная доля может не иметь размерности или выражаться в процентах.

 

 

7. Массовая концентрация (ρ) - отношение массы компонента m(x), содержащегося в системе (растворе) к объему этой системы (раствора) V(p-p)

m(x)

ρ = ------ г/л

V(p-p)

 

 

8. Титр раствора (Т) - масса вещества (х), содержащегося в одном кубическом сантиметре или одном миллилитре раствора

 

m(х) C(1/z х) * M(1/z х)

Т = ----------; T = -------------------------- г/мл

V(p-p) 1000

 

 

Задачи для самостоятельной работы студентов

 

1. Какую массу натрия хлорида и воды необходимо взять для приготовления раствора массой 300 г с массовой долей 12%?

2. Из раствора серной кислоты массой 400 г с массовой долей 50 % выпарили воду массой 100 г. Какова массовая доля серной кислоты в оставшемся растворе?

3. При 25⁰С растворимость натрия хлорида равна 36 г в 100 г воды. Какова массовая доля насыщенного раствора этого вещества?

4. Какую массу раствора натрия хлорида с массовой долей 30% нужно добавить к 300 г воды, чтобы получить раствор с массовой долей 10%?

5. В какой массе воды нужно растворить 67,2 л хлороводорода (н.у.), чтобы получить раствор соляной кислоты с массовой долей 9 %?

6. Смешали растворы натрия хлорида массой 300 г с массовой долей 25% и 400 г раствора с массовой долей 40%. Определить массовую долю натрия хлорида в полученном растворе.

7. Из раствора массой 400 г с массовой долей 20% путем охлаждения выделилось 50 г растворенного вещества. Какова массовая доля вещества в оставшемся растворе?

8. К 500 мл раствора азотной кислоты с массовой долей 32% (плотность= 1,14 г/мл) прибавили 200 мл воды. Определите массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.

9. В 1 литре воды растворено 600 г калий гидроксида. Плотность полученного раствора 1,395 г/мл. найдите: -массовую долю, молярную концентрацию, моляльную концентрацию, мольные доли щелочи и воды.

10. Какой объем соляной кислоты с массовой долей 23,8% (плотность= 1,12 г/мл) необходим для приготовления 200 мл ее раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л?

 

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ РАЗЛИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

Лабораторная работа № 1

Приготовление раствора хлорида натрия массой 50 г с массовой долей 10%

ХОД РАБОТЫ:

Рассчитать массу натрий хлорида, необходимую для приготовления раствора массой 50 г с массовой долей 10%.

По условию задачи требуется приготовить раствор с массовой долей хлорида натрия 10%, те такой раствор, в 100 г которого должно содержаться 10 г натрий хлорида. Вычислить массу натрий хлорида, необходимую для приготовления раствора массой 50 г можно по формуле:

m(NaCl) *100% 10 * 50

w = ----------------; m(NaCl) = ------------------- = 5 (г)

m(p-p) 100%

Зная, что общая масса раствора равна 50 г, вычислить массу воды: 50 г – 5 г = 45 г. Таким образом для приготовления раствора следует взять 5 г натрия хлорида на весах, перенести в колбу или химический стакан через воронку, отмерить сюда же мерным цилиндром 45 г воды и тщательно перемешать раствор до полного растворения соли. Измерить плотность приготовленного раствора с помощью ареометра и рассчитать титр этого раствора. (плотность теор. = 1,0707 г/мл).

 

Внимание! Будьте осторожны в обращении с ареометром, держите его за расширенную часть, а при опускании в раствор цилиндр держите наклонно.

Все расчеты, измеренную плотность и концентрацию приготовленного раствора записать в рабочем журнале.

Определить разницу практически полученной и заданной концентрации.

Dw = w_{3аданное} - w_практ

Рассчитать молярную концентрацию полученного раствора хлорида натрия.

 

Лабораторная работа № 2

Приготовление 100 мл раствора HNO₃ с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/л из ее раствора с

r = 1,26 г/мл и w = 41,3%

ХОД РАБОТЫ:

а) Рассчитать объем в мл азотной кислоты с массовой долей 41,3%, необходимый для приготовления 100 мл раствора с молярной концентрацией 1 моль/л.

1. Определить молярную массу эквивалента азотной кислоты

М(1/z HNO₃) = M(HNO₃) / 1=63 г/моль

2.Определяем массу безводной азотной кислоты, необходимой для приготовления 100 мл раствора с С(1/z HNO₃) = 1 моль/л

m_HNO3 = V_Л * C(1/z HNO₃)* M(1/z HNO₃);

m_HNO3 = Х* Х * Х = ** (г)

3. Вычислить массу раствора с массовой долей 41,3%, в котором находится ее масса

m_HNO3 **

m_р-ра = ---------*100%; m_р-ра = ------------- *100% = *** (г)

W 41,3

4. Найти объем раствора (плотность 1,26 г/мл) азотной кислоты, необходимый для приготовления раствора ее объемом 100мл с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/л

m_р-ра

V_р-ра = ---------

r

***

V_р-ра = --------- =****(мл);

Или

V(_Л)* C(1/z HNO₃)* M(1/z HNO₃)*100%

V_р-ра= ------------------------------------------------------- = **** (мл) w%* r(г/мл)

Внимание! Будьте осторожны при работе с HNO₃

б) В мерную колбу набрать 1/2 - 1/3 дистиллированной воды, отмерить по бюретке рассчитанный объем азотной кислоты

(плотность = 1,26 г/мл), довести дистиллированной водой до метки, закрыть пробкой и тщательно перемешать раствор.

 

 

Вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов

 

1. Способы выражения концентрации растворов

2. Приготовление растворов с заданной массовой долей растворенного вещества, молярной концентрацией, молярной концентрацией эквивалента, моляльной концентрацией.

3. Какой объем гидроксида калия с массовой долей 25,1% (плотность= 1,23 г/мл) необходим для приготовления 250 мл его раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л?

4. К 100 мл раствора серной кислоты с массовой долей 96% (плотность= 1,84 г/мл) прибавили воды массой 400 г. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе.

5. Вычислите объемную долю водорода в газовой смеси, содержащей 4 л водорода и 8 л оксида углерода (II).

6. Какая масса натрий гидроксида потребуется для приготовления 3 л раствора с массовой долей 12% (плотность= 1,17 г/мл)

7. Найдите молярность 36,2% раствора соляной кислоты, (плотность= 1,18 г/мл)

8. Какой объем воды надо прибавить к 100мл 20% раствора серной кислоты (плотность= 1,14 г/мл), чтобы получить 5% раствор?

9. Плотность 15% раствора серной кислоты равна 1,105 г/мл. вычислите а)молярную концентрацию эквивалента, б) молярную концентрацию, в) моляльную концентрацию раствора

10. Какой объем 2М раствора карбоната натрия нужно взять для приготовления 1 л 0,25 н раствора?

 

УИРС по теме: «Способы выражения концентрации растворов. Приготовление растворов заданной концентрации»

 

1. Из раствора натрия хлорида с массовой долей 40% приготовить 400 г того же вещества с массовой долей 10%

2. Приготовить 200 мл раствора натрия хлорида с массовой долей 30% из раствора с массовой долей натрия хлорида 50% и 15%

3. Приготовить 250 мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л из кислоты с массовой долей 24% (плотность 1,12 г/мл)

4. Приготовить 500 мл раствора хлорида натрия с молярной концентрацией 0,5 моль/л из раствора с молярной концентрацией 2 моль/л