2022-01-07
188
Пример 4.1.1
Рассчитать объемы исходных растворов V1 и V2 серной кислоты с массовыми долями w1 = 40% (r = 1.303 г/см3) и w2 = 10% (r = 1.066 г/см3) для приготовления 250 мл раствора с массовой долей w3 = 20%.
Дано: Решение:
w1 = 40% Записываем схему «диагонали»
r1 = 1.303 г/см3 40 10 в.ч. р-ра с w1 = 40%
w2 = 10% 20
r2 = 1.066 г/см3 10 20 в.ч. р-ра с w2 = 10%
V р-ра = 250 мл Таким образом, на 10 массовых (весовых)
w3 = 20% частей раствора с массовой долей 40% надо
V1 =? взять 20 массовых частей раствора с
V2 =? массовой долей 10%, т.е. смешать их в
соотношении 1: 2.
Для того, чтобы перейти к объемам, воспользуемся соотношением m Р-РА = r*V. Тогда
V раствора «1» = 10: 1.303 = 7.67 мл, V раствора «2» = 20: 1.066 = 18.76 мл
Отсюда для приготовления (7.67 + 18.76) мл раствора «3» необходимо 7.67 мл раствора «1», а для приготовления 250 мл раствора «3» - «х» мл раствора «1», т.е.
для (7.67+18.76) мл р-ра «3» ¾ 7.67 мл ра-ра «1»
для 250 мл ¾ V1 мл
V1 = 72.55 мл раствора «1».
Аналогично составляем пропорцию для расчета количества раствора «2».
Для (7.67+18.76) мл р-ра «3» ¾ 18.76 мл ра-ра «2»
для 250 мл ¾ V2 мл
V2 = 177.45 мл раствора «2».
Упражнения для самоподготовки.
1. Рассчитайте какой объем воды необходимо добавить к раствору AlCl3 с массовой долей w1 = 30% (r1 = 1.242 г/см3), чтобы получить 100 мл раствора с массовой долей 13%. (Подсказка: массовая доля AlCl3 (одного из компонентов) равна 0, плотность воды r принять равной 1 г/см3).
2. Имеется 500 мл разбавленного раствора «1» с w1 = 10% (r1 = 1.095 г/см3). Определите объем (мл) воды, которую надо выпарить из этого раствора, чтобы получить раствор «2» с w2 = 18% (r1 = 1.176 г/см3).
Мольная доля, Ni - отношение числа молей данного компонента (ni) в растворе к сумме чисел молей (n1 + n2 + n3 +... + nk) всех компонентов раствора
ni
Ni = (4.4)
n1+ n2+n3 +...+nk
Молярная концентрация СМ, моль/л показывает концентрацию количества вещества в одном литре раствора:
n (X) m
CM = C(x) = = моль/л (4.5)
V M(X)*V
где n - количество вещества (X) в молях,
М - молярная масса вещества (X).
Тогда для раствора серной кислоты, молярная концентрация которого равна 0.1 моль/л, означает, что в 1 литре раствора содержится 0.1 моля H2SO4, т.е. 0.1*98=9.8 г
H2SO4.
Молярная концентрация эквивалента СН, моль/л показывает содержание количества вещества в эквивалентах в одном литре раствора.
m
CH = моль/л, (4.6)
M(1/fX) *V
где M(1/fX) - молярная масса эквивалента вещества, г/моль.
Расчет молярных масс эквивалента веществ.
Молярная масса эквивалента кислот находится как частное от деления молярной массы кислоты на число атомов водорода, принимающих участие в реакции обмена. Так, молярные массы эквивалента фосфорной кислоты могут иметь следующие значения:
Mн3ро4 Мн3ро4 Мн3ро4
МЭКВ 1 = ; МЭКВ 2 = ; МЭКВ 3 =
1 2 3
Для раствора фосфорной кислоты молярная концентрация эквивалента которого 0.2 моль/л означает, что в 1 литре такого раствора содержится 0.2 * МЭКВ 3 H3PO4, т.е. 0.2 *98: 3 = 6.52 г.
Молярная масса эквивалента оснований находится как частное от деления молярной массы основания на число гидроксид-ионов. Так, молярная масса эквивалента гидроксида кальция может быть вычислена так:
МСа(ОН)2 74
МЭКВ Са(ОН)2 = = = 37 г/моль.
2 2
Молярная масса эквивалента соли есть частное от деления молярной массы соли на произведение числа атомов металла и его валентности. Так, молярная масса эквивалента сульфата алюминия
M Al2(SO4)3
МЭКВ Al2(SO4)3 = = 57 г.
3
