В В Приседський, В М Виноградов, О І Волкова - Курс загальної хімії у прикладах - страница 23

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67 

Кількісний склад розчинів виражається їх концентрацією, яка показує кількість одного із компонентів, що створюють розчин (зазвичай -розчиненої речовини) в певній кількості розчину або розчинника.

Щоб розв'язувати різноманітні задачі по концентрації розчинів, треба добре знати суть і зміст кожного способу вираження концентрації.

Масову концентрацію розчину виражають або в долях одиниці, або у відсотках. Масова частка є відношення маси розчиненої речовини до маси розчинусо = — =      2

m    m1 + m2

Процентна концентрація є масовою концентрацією, що виражена у відсотках

С% = о 100%

Молярна концентрація показує число моль розчиненої речовини (n2) в одному літрі розчину

n

CM =—— (моль/л), M   V (л)

 

m

де n2 = ——. Розмірність молярної концентрації прийнято позначати також М.

 

Наприклад, 0,1 М = 0,1 моль/л (децимолярний розчин).

Моляльна концентрація показує число моль розчиненої речовини, що припадає на 1 кг розчинника

Cm =^Г\ = ^Ц00"0  (моль/кг) .

m1 (кг)     m1 (г)

Нормальна концентрація показує число моль еквівалентів розчиненої речовини пекв в одному літрі розчину

n

CN =-------         (моль/л),

N   V (л) V }

m

де  n2   =------- —. Розмірність нормальної концентрації прийнято також

M 2 екв

позначати буквою «н.». Наприклад, 0,1 н. - децинормальний розчин.

Мольна частка дорівнює відношенню числа моль одного компоненту (n) до суми числа моль всіх компонентів розчину

 

N, = ^,

і        a '

І n

a

де ІП = П + П2 + ... + Па .

і =1Якщо в розчиннику розчинена тільки одна речовина, то мольна частка

 

розчиненої речовини дорівнює N2 =--------------- 2—, а мольна частка розчинника

Пі + пг

 

N1 =   П   . Тоді N1 + N2 = 1.

п1 +п2

Приклад 11.1. У 104 г води розчинили 49 г сірчаної кислоти. Густина отриманого розчину р = 1,24 г/мл. Обчислить масову процентну, молярну, моляльну, нормальну концентрації даного розчину, а також мольні долі кислоти і води в цьому розчині. Який об'єм даної кислоти потрібний для нейтралізації 50 мл 0,1 н. розчину лугу?

Розв'язання. При розв'язанні завдань на розрахунки концентрацій розчинів важливо вдало визначити зручну для подальших розрахунків кількість розчину або розчиненої речовини.

а)    Обчислення масової концентрації. Знаючи суть різних способів
вираження концентрації, неважко здогадатися, що в даному випадку для
обчислень треба знати масу розчиненої речовини
m2 (m2 = 49 г) і масу розчину

49

m (m = 104 + 49 = 153 г). Отже w = ^ = 0,320, а С% = 0,320-100 = 32,0%.

б)   Обчислення молярної концентрації. Що потрібно знати для її
обчислення? Число моль п2 кислоти і об'єм
V розчину в літрах

 

п2 = —-—2----- — = — = 0,50моль; V = — =------------ = 123 мл = 0,123 л;

2   М (H2SO4)   98                                           р 1,24

СМ = П2 = -05- = 4,07 моль/л. М    V 0,123

в)      Обчислення моляльної концентрації. Потрібно знати масу
розчинника
(m1) і число моль розчиненої речовини (п2). Маса розчинника
вказана в умові завдання
(m1 = 104 г), а число моль кислоти було обчислено у
попередній   дії   (п2
   =   0,50   моль).   Отже,   моляльна концентрація

Cm =                = -050- = 4,81 моль/кгН 2 О.

m   тх{кг)   0,104 2

г)  Обчислення нормальної концентрації. Для її обчислення треба знати
об'єм розчину (V) і число моль еквівалентів розчиненої речовини (п2екв).
Об'єм розчину був обчислений у другій дії (V
= 0,123 л), а число моль

m 49

еквівалентів сірчаної кислоти дорівнює: п2   =-------------- — = — = 1 моль, де М2екв -

М2екв 49

молярна        маса        еквівалентів        H2SO4,        яка дорівнюєМ2екв(H2SO4) = /екв(H2SO4) М(H2SO4) = 2■ 98 = 49 г/моль . Тоді нормальна

 

 

концентрація розчину СN = 0J23 = 8,13 моль/л.

д) Обчислення мольних часток. Для обчислення мольної частки компоненту в розчині треба знати число моль даного компоненту і загальне число моль в розчині, тобто в даному випадку треба знати число моль кислоти (n2) і число моль води Число моль кислоти було обчислено у другій   дії   і   дорівнює   n2   =   0,5    моль,   а   число   моль води

 

=   1V 2 ' =----------- = 5,78 моль .

1   M1(H2O) 18

Отже, мольна частка кислоти N2 = —— =                      0,5— = 0,0796. Мольна

2   n1 + n2    5,78 + 0,5

n                 5 78

частка розчинника - води N =------------ 1— =------------- = 0,9204.

1   n1 + n2    5,78 + 0,5

Мольну частку розчинника можна розрахувати інакше:

N = 1 - N2 = 1 - 0,0796 = 0,9204.

є) Обчислення об'єму кислоти для нейтралізації лугу. Такі розрахунки засновані на законі еквівалентів, згідно якому числа моль еквівалентів речовин, що взаємодіють, повинні бути однаковими. Оскільки нормальна

 

концентрація CN =  ^ , то число моль еквівалентів пекв = VCN. Отже, для

одного розчину пекв/ = V1 CN1, а для другого - пекв" = V2 CN2. За законом еквівалентів

 

V1 CN1 = V2 CN2, (а)

де V і V2 - об'єми розчинів, що взаємодіють, а CN1 і CN2 - нормальні концентрації розчинів.

У даному прикладі приймемо, що першим розчином є розчин кислоти, а другим - розчин лугу. Підставляючи відповідні значення V і CN у виведену вище рівність (а), отримаємо:

V ■ 8,13 = 50 ■ 0,1.

Звідси

V   50 ■ 0,1

V, =--------- = 0,615 мл .

1 8,13Приклад 11.2. Обчислить молярну, моляльну і нормальну концентрації, а також мольні долі компонентів в 10% розчині нітрату барію, густина якого 1,09 г/мл.

Розв'язання. а) Обчислення молярної концентрації. При обчисленні СМ

m

розрахунок зручно вести на 1 л (1000 мл) розчину. Оскільки n2 =—-, то

M 2

спочатку треба знайти масу розчиненої речовини (m2) у вибраному об'ємі розчину. Молярна маса Ba(NO3)2: М2 = 261 г/моль. Маса 1 л розчину m = 1000-1,09 = 1090 г, а m2 складає 10% від маси розчину, тобто, m2 = 1090-10/100 = 109 г.

109                                         n     0 418

Отже, n2 =------- = 0,418 моль і Cw = = --------- = 0,418 моль/л .

2   261                                М    V 1

б)   Обчислення моляльної концентрації. Для цього треба обчислити
число моль розчиненої речовини і масу розчинника, що припадають на одну і
ту ж кількість розчину. У попередній дії було знайдено, що маса
1 л даного
розчину
m = 1090 г і в ньому міститься 109 г або 0,418 моль розчиненої
речовини. Маса розчинника
m1 = m - m2, тобто, m1 = 1090 - 109 = 981 г =

n 0,418

0,981 кг. Отже, C =     = ------------ = 0,426 моль/кг .

m   m1 0,981

в)   Обчислення нормальної концентрації. Завдання зводиться до
обчислення числа моль еквівалентів пекв2(Ва(Ж)3)2) в одному літрі розчину.

m2

Для розрахунку пекв2 = ——, де m2 в одному літрі розчину дорівнює 109 г,

M 2екв

треба обчислити молярну масу еквівалента Ba(NO3)2, яка дорівнює: М2екв = /2екв-М(Ва(Ж)з)2) = (1/2)-261 = 130,5 г/моль 109

Отже, п2екв =      5 = 0,84 моль, а См = 0,84 моль/л.

г)   Обчислення мольних часток Ba(NO3)2 і води у розчині (N2 і М1).
Завдання зводиться до обчислення числа моль солі
(n2) і числа моль води (n1)
у розчині.

m, m2 M1 M2

 

Оскільки в 100 г 10% розчину m2 = 10 г, а m1 = 90 г, то90   5                10    0 038
n, = = 5 моль, n2 =                = 0,038 моль.

1 18                            2 261

Отже, N2 =   n2   =   0,038   = 0,0076, N1 = 1 - N2 = 1 - 0,0076 = 0,9924. 2   n1 + n2   5 + 0,038 2

Перерахунок одного способу вираження концентрації розчину в інші можна також здійснювати алгебричним шляхом, перетворюючи формули для концентрацій. На підставі даних вище визначень різних способів вираження концентрацій можна записати:

 

і) w = mL- 2) C  =   m2   3) C =    m2    . 4) C = m2-1000.5) N


=   n2    =      m2 - Mx

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67 


Похожие статьи

В В Приседський, В М Виноградов, О І Волкова - Курс загальної хімії у прикладах