Концентрации растворов

1. Массовая доля (ω) представляет собой отношение массы растворенного вещества, содержащегося в растворе, к общей массе раствора. Массовая доля может быть выражена в процентах ( % ):

ω =( m_в / m_р-ра ) ∙ 100%,

где m_в – масса растворенного вещества, m_р-ра – масса раствора, г.

m_р-ра =  m_в + m_р-ля , г            (m_р-ля  – масса растворителя, г)

Массовая доля, выраженная в %, (процентная или весовая) – это масса растворенного вещества в 100 г раствора. Например, если раствор 10%-ный, то 10 г вещества содержится в 100 г раствора (m_р-ля  = m_р-ра – m_в = 100г – 10г = 90 г).

2. Молярная концентрация (C_м) (молярность) – число молей растворенного вещества в 1 л раствора (моль/л):          

С_м  = n / V       или      С_м  = m/( M V),

где n – количество вещества (моль), V – объем в литрах, М – молярная масса, m – масса растворенного вещества.

Например, раствор, содержащий в 1л 4,00г NaOH (М_NaOH =40 г/моль), называют децимолярным (0,1М).

3. Нормальная концентрация (Сн, N) (нормальность) – число эквивалентных масс растворенного вещества в одном литре раствора (моль/л):

                    С_н  = m/(Э V),

где m -масса растворенного вещества, V – объем в литрах, Э – эквивалентная масса.     

Э = М/ (n∙В), где (n∙В)– общая валентность.

Практически, чтобы рассчитать эквивалентную массу кислоты, нужно разделить её молярную массу на основность:

( Э (HNO₃) = М/1, Э (H₂SO₄) = М/2, Э (H₃PO₄) = М/3 ).

Для определения эквивалентной массы основания необходимо разделить его молярную массу на число гидроксогрупп, участвующих в реакции:

( Э (NaOH) = М/1, Э (Ca(OH)₂) = М/2, Э (Al(OH)₃) = М/3 ).

Эквивалент соли рассчитывается как частное от деления молекулярной массы соли на произведение валентности металла на число его атомов:

( Э (NaCl) = М/1, Э (Na₂SO₄) = М/2, Э (FeCl₃) = М/3,

Э (Al₂(SO₄)₃) = М/6 ).

Например, раствор, содержащий 4,9г H₂SO₄ в 1л, называется децинормальным ( N = 4,9/49 =0,1н ), раствор, содержащий 0,4г NaOH в 1л, – сантинормальным ( N = 0,4/40 = 0,01н ).

4. Моляльная концентрация (С _m)(моляльность) − количество молей растворенного вещества в 1 кг растворителя (моль/кг).                  С _m  = n / m_р-ля

Например, моляльность раствора, полученного растворением 0,1моль сахарозы (34,2г) в 1кг воды равна 0,1 моль/кг.

5. Молярная доля (X) (мольная доля) есть отношение количества вещества (моль) компонента, содержащегося в данной системе, к общему количеству вещества системы (моль). Её можно выражать в долях единицы и в процентах(%).

Например, молярная доля глюкозы (М = 180 г/моль) в растворе, полученном при растворении 0,1 моль её (18г) в 10 моль (180г) воды (М = 18 г/моль) равна:

X = 0,1 / (0,1+10) = 0,0099 (0,99%).

6. Титр раствора (Т) показывает массу (г) растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора. Например, в 1л 0,01н. КОН содержится 0,561г КОН. Титр этого раствора равен: Т = 0,561 / 1000 = 0,000561 г/мл

Примеры решения задач

Пример 1. В 150 г воды растворили 50 г KCl. Найти % концентрацию соли.

 Решение. Масса раствора складывается из массы растворенного вещества (KCl) и растворителя (воды).

m _{раствора} = m _KCl + m _воды = 5 + 150 = 200 г

   Находим массовую доля KCl в растворе

                       W = m _KCl  / m р-ра

         W =50 /200 = 0,25 или 25%-ый раствор.

81. Сколько (моль) FeSO₄^.7H₂O надо прибавить к 100 мл воды, чтобы получить 10%-ный раствор FeSO₄?                                                                                           

                                                    Ответ: 0,18 моль.

82. 125 л хлороводорода (н.у.) растворили в 500 мл воды. Определите массовую долю HCl в полученном растворе.                                                                                 

                                                        Ответ: 29%.

83. В каком объёме 1 М раствора серной кислоты содержится 4,9 г H₂SO₄?                                Ответ: 50 мл.

84. Сколько (мл) 20%-ного раствора соляной кислоты с плотностью 1,098 г/мл потребуется для приготовления 1 л 2 М раствора?                                            Ответ: 332,4 мл

.

85. Сколько (мл) 0,5 N раствора ВaСl₂ можно приготовить из 24,4 г ВаСl₂^.2Н₂О?                      Ответ: 400 мл.

86. Вычислите нормальную концентрацию и титр Н₃РО₄ в 13%-ном растворе, плотность которого 1,07 г/мл. Раствор предназначен для реакции, идущей до конца.

                                     Ответ: 4,26 N; 0,139174 г/мл.

87. В какой массе эфира надо растворить 3,04 г анилина C₆H₅NH₂, чтобы получить раствор, моляльность которого равна 0,3 моль/кг?                                              Ответ: 109 г.

88. Какой объём 3 N раствора должен быть прибавлен к 900 мл 0,5 N раствора этого же вещества, чтобы концентрация стала 1 N?                                               Ответ: 225 мл.

89. На реакцию с раствором, содержащим 0,498 г Na₂B₄O₇^.10H₂O, израсходовано 25,2 мл раствора HCl. Вычислите молярную концентрацию эквивалента (нормальную концентрацию) раствора соляной кислоты.                                                                  

                                                           Ответ: 0,1032 N.

90. К 250 г 10%-ного раствора кислоты добавили 500 г раствора той же кислоты с неизвестной массовой долей и получили 25%-ный раствор. Определите массовую долю кислоты в добавленном растворе.                                                            

                                                             Ответ: 32,5%.