В В Приседський, В М Виноградов, О І Волкова - Курс загальної хімії у прикладах - страница 24

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 

2   n1 + n2    m2 M1 + m1 M2Виразимо з цих співвідношень масу розчиненої речовини:
1)              =w-m;     2)     m2 = Cm - M 2 - V;     3)     m2 = Cn -       -V; 4)

m2 = Cm - M2 - m -10-3;

m, - M2 - N2 J   2   M1(1 - N2)

Оскільки в одній і тій же кількості розчину маса розчиненої речовини (m2) у лівих частинах рівнянь залишається незмінною, праві частини рівнянь також рівні між собою, тобто

 

w-m = CM M2 -V = CN Мекв2 -V = Cm M2 -m, -10-3 = m1 -M2 -N2 .

2                       екв2        m    2    1               M1(1 - N2)

Беручи попарно будь-які з цих рівнянь, легко знайти формулу перерахунку одного способу вираження концентрації в іншій. Вирішимо приклад таким алгебричним шляхом.

а) Обчислення молярної концентрації. З рівняння w m = CM M2 V знаходимоCM       * ,     тг       ./ 'P

M2 V M2

m

(оскільки V = P). Слід мати на увазі, що при обчисленні СМ об'єм розчину

3

треба виражати в літрах, а густину P в г/л, тобто P = 1,09 103 г/л.Оскільки для 10%-ного розчину w = 0,1

0,1 1,09 103

CM = ——                 = 0,418 моль/л.

M 261

б) Обчислення моляльної концентрації. Використовуючи рівняння, що зв'язує w і Ст,, w - m = Cm - М2 - m1 -10-3, знайдемо

 

C     w-m-103

' m

M 2 - m1

Розрахунок зручно вести на 100 г розчину: m = 100 г, m2 = 10 г, m1 = 90 г, w = 0,1. Обчислюємо:

0,1 100 103

Cm =                        = 0,426 моль/кг.

m      261-90

в)  Обчислення нормальної концентрації. З рівняння w - m = CN - М2екв - V
знаходимо

C =   w- m   = w - p

n = m кв -V" Ммкв

0,1 1090

CN =                  = 0,84 моль/л.

n 130,5

 

г)  Обчислення мольних часток. Використовуємо рівняння

m1 M2 N2

M1(1 - N2)

З нього виходить, що

w m M1

2   M2 m1 + w m M1

Підставляючи m = 100 г, w = 0,1, m1 = 90 г, молярну масу розчинника (Н2О) М1 = 18 г/моль, отримаємо

0,1 100 18

N2 =--------------------------- = 0,0076,

2   261-90 + 0,1 -100-18

 

N1 = 1 - N2 = 1 - 0,0076 = 0,9924.Приклад 11.3. Скільки літрів аміаку NH3 потрібно розчинити за нормальних умов в 200 г води, щоб отримати 10% розчин №і4ОН?

Розв язання. Особливість цього завдання полягає в тому, що розчинена речовина утворюється в результаті хімічної реакції

NH3 + Н2О = №І4ОН.

Розрахуємо масу речовини №і4ОН, яка повинна бути розчинена в 200 г води для утворення 10% розчину:

= m2-100

 

 

т -100

2            = 10,   100т2 = 2000 + 10т2

200 + т2                             2 2

т(№і4ОН) = т2 = 22,2 г. Необхідний об'єм аміаку знаходимо із стехіометрії реакції

4NH3) = 4NH4OH),

V (NH3) = rn(NH4OH)    V (NH3) = 22,2 V0rn    "M(NH4OH),    22,4   "І5~,

 

звідки

22,2-22,4 V(NH3) =    ' 5     = 14,2 л.

Приклад 11.4. До 300 мл 0,1 н. розчину K2CO3 додали 200 мл 1 н. розчину цієї ж солі. Обчислить нормальну і молярну концентрації отриманого розчину, вважаючи, що його об'єм дорівнює сумі об'ємів розчинів, що зливаються.

Розв'язання. а) Обчислення нормальної концентрації. Для обчислення треба визначити об'єм отриманого розчину і число моль еквівалентів розчиненої речовини в даному об'ємі. Об'єм отриманого розчину буде дорівнювати сумі об'ємів вихідних розчинів, тобто V = V + V2 = 300 + 200 = 500 мл = 0,5 л. Число моль еквівалентів солі в розчині (п2екв) дорівнює сумі числа моль еквівалентів в кожному з узятих розчинів.

Число   моль   еквівалентів   можна   обчислити   із співвідношення

n

CN = V5-. Звідси п2екв = CN - V. У першому розчині п2еквг = 0,1 - 0,3 = 0,03 моль, у другому розчині п2екв/г= 1 - 0,2 = 0,2 моль. Отже, загальне число мольеквівалентів в отриманому розчині п2екв = 0,03 + 0,2 = 0,23 моль. Нормальна концентрація розчину

CN = ^ = 023 = 0,46 моль/л. N     V 0,5

б) Обчислення молярної концентрації. Оскільки молярна маса еквівалента K2CO3 Мекв = М/2, то М = 2Мекв. Звідси витікає, що число моль в розчині (n2) буде в два рази менше, ніж число моль еквівалентів, тобто в одному літрі розчину n2 = п2екв/2 = 0,46/2 = 0,23 моль. Отже, молярна концентрація розчину СМ = 0,23 моль/л.

Приклад 11.5. Скільки літрів води треба додати до 2 л 60% розчину NaOH, густина якого 1,643 г/мл, щоб отримати 40% розчин?

Розв'язання. Маса 2 л вихідного розчину m = V р = 2000 • 1,643 = 3286 г = = 3,286 кг. Оскільки за умовами завдання маса розчиненої речовини m2 складає 60%, то

m2 = 0,60 ■ 3,286 = 1,972 кг.

На підставі цього обчислимо масу отримуваного розчину (m'), маючи на увазі, що маса розчиненої речовини (m2) повинна складати в ньому 40%, тобто

m

m ■ 100 = 40.

m

Звідси

,   m2-100   1,972 -100 930
m = —-------- =-------------- = 4,930 кг .

40 40

За різницею між m' і m знаходимо масу води, що додається

/и^О) = m' - m = 4,930 - 3,286 = 1,644 кг. Оскільки густина води р = 1,00 кг/л, об'єм води И(Н2О) = 1,644 л.

 

Приклад 11.6. У свинцевих акумуляторах використовується 35-40% розчин сірчаної кислоти. Розрахуйте, скільки літрів 50% сірчаної кислоти (р = 1,40 г/мл) і 10% кислоти (р = 1,07 г/мл) буде потрібно для приготування 5 л акумуляторної сірчаної кислоти, якщо її концентрація 38%, а густина 1,29 г/мл.Розв'язання. Завдання такого типу можна вирішувати двома способами.

I  спосіб (аналітичний). Розраховуємо масу сірчаної кислоти, необхідну для приготування 5 л 38% розчину. Оскільки маса 5 л цього розчину m = V-p = 5-1,29 = = 6,45 кг, то маса H2SO4 у цьому розчині дорівнює m2 = m - со = 6,45 - 0,38 = 2,45 кг.

Позначимо масу 50% розчину, необхідного для приготування 38% розчину, через х (кг). Тоді маса 10% розчину повинна бути (6,45 - х). Маса H2SO4 у х кг 50% розчину m2' = 0,50х кг, а маса в (6,45 - х) кг 10% розчину m2" = 0,10 (6,45 - х) кг.

Сума (m2' + m2") повинна дорівнювати 2,45 кг. Отже

0,5х + 0,645 - 0,1х = 2,45

0,4х = 1,805

х = 1,805/0,4 = 4,51 кг

Отже, маса 50% розчину, необхідного для приготування заданого 38% розчину, дорівнює 4,51 кг. Маса 10% розчину m = 6,45 - 4,51 = 1,94 кг. Тепер, за відомою густиною вихідних розчинів знаходимо їх об'єми, що необхідні для приготування розчину кислоти заданої концентрації:

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