Способы выражения концентрации растворов. Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

 

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Пример 1. Вычислите: а) массовую долю вещества в процентах (С%); б) молярную (С_М); в) молярную концентрацию эквивалентов (С_Н); г) моляльную (С_м) концентрации раствора Н₃РО₄, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 мл воды, если плотность его 1,031 г/мл. Чему равен титр Т этого раствора?

Решение: а) массовая доля вещества в процентах показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 мл воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора

18 + 282 = 300 г и, следовательно,

 

б) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения:

Молярность раствора получим делением числа граммов Н₃РО₄ в 1 л раствора на мольную массу Н₃РО₄ (98 г/моль):

С_М = 61,86 / 98 = 0,63 М;

в) молярная концентрация эквивалента, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса Н₃РО₄ = М/3 = 98/3 = 32,66 г/моль, то С_Н = 61,86/32,66 = 1,89 н;

г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 100 г растворителя. Массу Н₃РО₄ в 1000 г растворителя находим из соотношения:

 

Отсюда С_м = 63,83/98 = 0,65 м

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 мл раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/мл.

Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (m_Э) растворенного вещества, титр легко найти по формуле:

Т = С_Н m_Э/1000.

Пример 2. На нейтрализацию 50 мл раствора кислоты израсходовано 25 мл 0,5 н раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т. е.

 

V₁/V₂ = С_{Н 2}/С_{Н 1} или V₁C_{Н 1} = V₂C_{H 2}

50 С_{H 1} = 25×0,5, откуда С_{H 1} = 25×0,5/50 = 0,25 н.

Пример 3. К 1л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/мл) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/мл). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса 1 л 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092×10/100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045×0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5×5/100 = 26,125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора С_М = 135,325/2×56,1 = 1,2 М, где 56,1 г/моль - мольная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью1,84 г/мл потребуется для приготовления 3 л 0,4 н раствора?

Решение. Эквивалентная масса Н₂SO₄ - М/2 = 98,08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н раствора требуется 49,04×0,4×3 = 58,848 г Н₂SO₄. Масса 1 мл 96%-ной серной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84×96/100 = 1,766 г Н₂SO₄.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н раствора надо взять 58,848:1,766 = 33,32 мл этой кислоты.

 

6.1 Контрольные вопросы

101. Вычислите молярную и моляльную концентрацию эквивалента 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/мл. Ответ: 2,1 М; 4,2 н.

102. Чему равна нормальность 30%-ного раствора NаОН плотностью 1,328 г/мл? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите массовую долю полученного раствора. Ответ: 9,96 н; 6,3%.

103. К 3 л 10%-ного раствора НNО₃ плотностью 1,054 г/мл прибавили 5 л 2%-ного раствора той же кислоты плотностью 1,009 г/мл. Вычислите массовую долю в процентах и молярную концентрацию полученного раствора, объем которого равен 8 л. Ответ: 5,0%; 0,82 М.

104. Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора НNO₃ плотностью 1,12 г/мл. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н; 4,17 м; 931,8 г.

105. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%-ного раствора AlCl₃ плотностью 1,149 г/мл. Ответ: 1,38 М; 4,14 н; 1,43 м.

106. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 мл 0,3 н раствора Н₂SO₄ прибавить 125 мл 0,2 н раствора КОН? Ответ: 0,14 г КОН.

107. Для осаждения в виде АgС1 всего серебра, содержащегося в 100 мл раствора АgNО₃, потребовалось 50 мл 0,2 н раствора НС1. Какова нормальность раствора АgNО₃? Какая масса АgС1 выпала в осадок? Ответ: 0,1 н; 1,433 г.

108. Какой объем 20,01%-ного раствора НС1 (пл. 1,100 г/мл) требуется для приготовления 1 л 10,17%-ного раствора (пл. 1,050 г/мл)? Ответ: 485,38 мл.

109. Смешали 10 мл 10%-ного раствора НNО₃ (пл. 1,056 г/мл) и 100 мл 30%-ного раствора НNО₃ (пл. 1,184 г/мл). Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 28,38%.

110. Какой объем 50%-ного раствора КОН (пл. 1,538 г/мл) требуется для приготовления 3 л 6%-ного раствора (пл. 1,048 г/мл)? Ответ: 245,5 мл.

111. Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105 г/мл) требуется для приготовления 5 л 2%-ного раствора (пл. 1,02 г/мл)?

Ответ: 923,1 мл.

112. На нейтрализацию 31 мл 0,16 н раствора щелочи требуется 217 мл раствора Н₂SO₄. Чему равны нормальность и титр раствора Н₂SO₄.

Ответ: 0,023 н; 1,127×10 ^-3 г/мл.

113. Какой объем 0,3 н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NаОН в 40 мл? Ответ: 26,6 мл.

114. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 мл раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты.

Ответ: 0,53 н.

115. Какая масса НNО₃ содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 мл 0,4 н раствора NаОН? Каков титр раствора NаОН?

Ответ: 0,882 г; 0,016 г/мл.

116. Какую массу NаNО₃ нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? Ответ: 100 г.

117. Смешали 300 г 20%-ного раствора и 500 г 40%-ного раствора NаС1. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32,5%.

118. Смешали 247 г 62%-ного и 145 г 18%-ного раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 45,72%.

119. Из 700 г 60%-ной серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна процентная концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%.

120. Из 10 кг 20%-ного раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: 16,7%.