Способы выражения состава ( концентрации) растворов

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено либо безразмерными единицами – долями или процентами, либо величинами размерными – концентрациями.

В системе СИ единицей массы является кг, количества вещества – моль, объема – куб. м.

Молярная масса имеет размерность г/моль и числена равна . Количественная характеристика

- моль. Различают моль молекул, атомов или ионов. Количества моль молекуь рассчитывают по формуле:

Известно несколько способов выражения концентрации растворов.

Массовая доля – масса вещества в 1 г или 100 г раствора.

где - масса вещества, -масса раствора

Молярная концентрация (– отношение количествавещества В (моль), содержащегося в системе, к объему V этой системы:

где n-число молей вещества; m-масса вещества, г; М-молярная масса вещества.

Молярную концентрацию выражают в Вместо обозначений или моль/л допускается обозначение М.

Моляльная концентрация ( )– количество молей вещества в 1 кг растворителя..

где - масса растворителя

Молярная концентрация эквивалента – отношение массы вещества (в молярных массах эквивалента), содержащейся в системе, к объему V этой системы.

Молярных массах эквивалента вещества (моль) – это масса 1 моль эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности () на молярную массу вещества В.

-фактор эквивалентности вещества В

Молярная концентрация эквивалента выражают в , принято называть нормальностью Допускают обозначение «н».

Фактор эквивалентности ()– безразмерная величина- число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества x эквивалентна одному электрону в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной ОВР.Для реакции Одна частица А эквивалентна b/a частицам вещества B..

Фактор эквивалентности имеет вид меньше единицы.

Например, для реакции

Между и существует зависимость

Молярная концентрация в 1/f раз меньше молярной концентрации эквивалента

Молярная доля компонента в растворе

При взаимодействии растворов, концентрация которых выражена как нормальность, расчеты производят по выражению

1.Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см³?

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. V₁C_Н1 =V₂C_Н2.

Нормальность раствора NaOH рассчитываем по формуле:

Из выражения

Ответ: 26,7 см .

2.Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора плотностью 1,12 г/ . Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

Решение. Массовая доля в процентах показывает количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора. Следовательно, в 100 г раствора содержится 20,8 г .

Масса растворителя в этом растворе составляет 100-20,8=79,2 г. Мольная масса равна 63 г/моль. Моляльную концентрацию раствора находим из формулы:

Эквивалентная масса =М/1=63,0/1=63,0 г/моль, объем 100 г раствора находим из формулы мл или 0,08929 л.

Эквивалентная концентрация или нормальность показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора, то из формулы

н.

В 4 л этого раствора содержится:

г кислоты.

3. На нейтрализацию 31 см³ 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см³ раствора Н₂SO₄. Чему равны нормальность и титр раствора Н₂SO₄?

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.

V₁C_Н1 =V₂C_Н2 31*0,16=217 C_Н2, откуда C_Н2=31*0,16/217=0,02286 н.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см³ (мл) раствора. Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (m_Э) растворенного вещества, титр можно найти по формуле

Т=С_н m_Э/1000, откуда Т=0,02286*49/1000=0,001120 г/см³.

Ответ: 0,023 н.; 1,12*10^-3 г/см³.

4. Растворимость гидрофосфата аммония в воде при 20°С 69г. Вычислить массовую долю и молярную концентрацию этого раствора, если r=1,21 г/мл.

Решение. Растворимость вещества измеряется содержанием вещества в его насыщенном растворе.

Коэффициент растворимости – масса вещества растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора. при данной температуре.

Массовая доля – масса вещества в 1 г или 100 г раствора.

где - масса вещества, -масса раствора

Молярная концентрация (– отношение количествавещества В (моль), содержащегося в системе, к объему V этой системы:

где n-число молей вещества; m-масса вещества, г; М-молярная масса вещества.

Молярную концентрацию выражают в Вместо обозначений или моль/л допускается обозначение М.

Из условий задачи и определения растворимости масса вещества =69 г, масса растворителя =100 г, масса раствора =100+69=169 г. Массовую долю раствора рассчитываем по уравнению: = .

Молярная масса гидрофосфата аммония равна (14+4)х2+1+31+(16х4)=134 г/моль. Объем раствора или 0,13967 л. Из выражения

Ответ: 40,83%; 3,68 моль/л

5. Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора плотностью 1,12 г/ . Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

Решение. Массовая доля в процентах показывает количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора. Следовательно, в 100 г раствора содержится 20,8 г .

Масса растворителя в этом растворе составляет 100-20,8=79,2 г. Мольная масса равна 63 г/моль. Моляльную концентрацию раствора находим из формулы:

Эквивалентная масса =М/1=63,0/1=63,0 г/моль, объем 100 г раствора находим из формулы мл или 0,08929 л.

Эквивалентная концентрация или нормальность показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора, то из формулы

н.

В 4 л этого раствора содержится:

г кислоты.