Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

Концентрацией раствора называется величина, выражающая относительное содержание растворенного вещества в растворе.

Концентрация раствора имеет разные формы выражения: либо безразмерными единицами – долями или процентами, либо величинами размерными.

Важнейшие из них следующие.

Массовая доля растворенного вещества (ω) показывает, сколько едениц массы растворенного вещества содержится в 100 еденицах массы раствора. Массовая доля – безразмерная величина, ее выражают в долях единицы или процентах:

,

где ω – массовая доля (%) растворенного вещества; m₁ – масса растворенного вещества, г; m – масса раствора, г.

Масса раствора равна произведению объема раствора V на его плотность r:

, тогда .

Молярная концентрация (молярность) раствора – показывает, сколько молей растворенного вещества содержится в 1л раствора.

Молярную концентрацию (моль на литр) выражают формулой

,

где m₁ – масса растворенного вещества, г; М – молярная масса растворенного вещества, г/моль; V – объем раствора, л.

Нормальная концентрация (нормальность раствора) показывает, сколько грамм-эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 л раствора (моль на литр): ,

где m₁ – масса растворенного вещества, г; Э – молярная масса эквивалента растворенного вещества, г/моль; V – объем раствора, л.

Моляльность раствора С_m показывает количество растворенного вещества, находящееся в 1 кг растворителя:

,

где m₂ – масса растворителя, кг; n – количество растворенного вещества, моль.

Титр раствора (Т) показывает массу (г) растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора:

или ,

где m₁ – масса растворенного вещества, г; V – объем раствора, мл; С_н – нормальность раствора, моль/л; Э – молярная масса эквивалента, г/моль.

При выполнении заданий рекомендуется использовать методические указания [7].

Примеры составления условий задач и их решения

Задача 554

Вычислить молярность и нормальность 40 %-го раствора фосфорной кислоты, плотность которого 1,25 г/см³. Объем раствора 1л.

Решение:

Для расчета молярности и нормальности раствора найдем массу фосфорной кислоты в 1 л (1000 мл) 40 %-го раствора:

w = m₁ · 100/V ∙ r; . Молярная масса Н₃РO₄ равна 98 г/моль, следовательно, = 500/98 = 5,1 моль/л.

Молярная масса эквивалента Н₃РO₄ равна 98/3 = 32,7 г/моль.

Тогда С_Н = 500/32,7 = 1,53 моль/л.

Задача 578

Вычислить массовую долю КОН в 2н. растворе, плотность которого 1,08 г/см³.

Решение:

Поскольку нормальность рассчитывается на 1 л раст­вора, найдем массу растворенного вещества в 1 л:

С_Н= m₁/Э∙V;

Э_KOH = 56 г/моль;

m_КОН=2∙56∙1=112 г.

Теперь вычислим массовую доли КОН в растворе, содержащем 112г гидроксида калия:

w= m₁∙100/V∙r=112∙100/1000∙1,08=10,4 %.

 

Задача 596

Какой объем 30%-го раствора азотной кислоты, плотность которого 1,18 г/см³, необходимо взять для приготовления 0,5 л 1,0 н. раствора?

Решение:

Сначала найдем массу азотной кислоты, необходимую для приготовления 0,5 л 1,0 н. раствора:

; г/моль;

г.

Вычислим, в каком объеме 30 %-го раствора содержится 31,5 г азотной кислоты:

мл.

В задачах 541–568 определить молярность и нормальность следующих растворов. Объем раствора 1 л

№ задачи	Вещество	Массовая доля в растворе, %	Плотность раствора, г/см^3	№ задачи	Вещество	Массовая доля в растворе, %	Плотность раствора, г/см^3
	HNO3 HNO3 H2SO4 H2SO4 H2SO4 HCl HCl H3PO4 H3PO4 H3PO4 HClO4 NaCl NH4Cl H3PO4	20,0 30,0 32,0 54,0 92,0 15,0 40,0 4,0 44,0 50,0 16,0 12,0 40,0	1,115 1,180 1,235 1,435 1,824 1,073 1,198 1,020 1,285 1,335 1,100 1,086 1,028 1,250		HClO4 Na2CO3 CH3COOH CH3COOH KOH KOH NaOH NaOH NaOH NH3 Na2CO3 NaCl CuSO4 HNO3	63,0 6,0 98,0 34,0 33,0 52,0 34,0 40,0 50,0 30,0 16,0 20,0	1,580 1,060 1,055 1,043 1,320 1,535 1,370 1,430 1,525 0,892 1,170 1,148 1,155 1,056

 

 

В задачах 569–594 определить массовую долю вещества в процентах. Объем раствора 1 л

№ задачи	Вещество	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см^3
	H2SO4 HCl H3PO4 H3PO4 HClO4 HClO4 CH3COOH CH3COOH KOH KOH KOH NaOH NaOH NH3 Na2CO3 HNO3 AgNO3 Al2(SO4)3 BaCl2 CaCl2 CuCl2 CuSO4 FeCl3 K2CO3 KCl Na2CO3	13,0 М 9,5 М 9,0 н 8,0 М 4,0 н 11,5 М 6,3 М 17,5 М 3,7 н 2,0 н 6,0 М 0,15 М 2,8 М 1,1 М 0,30 М 9,0 н 1,40 М 0,55 М 2,30 н 1,19 М 2,0 н 0,85 М 1,90 М 6,0 М 2,7 н 0,8 М	1,680 1,150 1,150 1,390 1,230 1,665 1,045 1,050 1,165 1,080 1,255 1,005 1,110 0,990 1,030 1,275 1,194 1,176 1,203 1,101 1,116 1,131 1,233 1,567 1,118 1,080

 

В задачах 595–619 определить объем концентрированного раствора, необходимый для приготовления определенного объема разбавленного раствора заданной концентрации

№ задачи	Исходные растворы	Приготовляемые растворы
Вещество	Концентрация	Плотность г/см^3	Объем, л	Концентрация
	KOH	30,0	1,288	0,10	0,5 н
	HNO3	30,0	1,180	0,50	1,0 н
	H3PO3	40,0	1,254	0,1	0,1 н
	HCl	10,0	1,047	2,0	0,2 м
	H2SO4	70,0	1,611	0,25	0,5 н
	H2SO4	96,0	1,840	0,50	0,5 м
	NaOH	15,0	1,164	3,0	0,1 н
	AgNO3	18,0	1,171	0,10	2,0 н
	AlCl3	10,0	1,090	0,20	0,1 м
	BaCl2	16,0	1,156	0,25	0,01 н
	CaCl2	30,0	1,282	0,50	0,5 м
	CuSO4	14,0	1,155	1,0	0,5 н
	FeCl3	35,0	1,353	2,0	1 н
	K2CO3	28,0	1,276	3,0	0,1 м
	KCl	24,0	1,162	0,10	0,5 м
	KNO3	20,0	1,133	0,20	3 н
	MgSO4	26,0	1,296	0,50	0,02 м
	NH4Cl	22,0	1,062	1,0	0,01 н
	NaCl	8,0	1,056	0,25	0,2 м
	Na2CO3	8,8	1,090	1,0	0,1 н
	Na2CO3	16,0	1,170	2,0	0,03 м
	NaNO3	45,0	1,388	5,0	0,02 н
	Na2SO4	12,0	1,111	0,1	0,5 н
	ZnCl2	25,0	1,238	2,0	0,2 м
	CH3COOH	70,0	1,069	5,0	0,2 м

 

При выполнении заданий рекомендуется использовать методические указания [7].