Концентрации растворов

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

Задача 1. Сколько граммов КОН надо растворить в 100 г воды, чтобы получить раствор с массовой долей 6 %?

Решение. По определению массовой доли (w) извест­но, что в 100 г раствора будет содержаться 6 г КОН.

m_{раствора} = m_{растворенного в-ва} + m ;

следовательно, m = 100 г раствора – 6 г = 94 г,

тогда в 94 г Н₂О содержится 6 г КОН, а

в 100 г Н₂О » х г КОН; х = 6,38 г КОН.

Задача 2. Какой объем 96 %-ной (по массе) серной кислоты (плотность раствора, r = 1,84 г/см³) и какую массу воды надо взять для приготовления 100 мл 15%-ного (по массе) раствора серной кислоты (плотность раствора, r = 1,10 г/см³).

Решение. Найдем массу 100 мл 15%-ного (по массе) раствора Н₂SO₄.

m_{раствора} = r×V = 1,10×100 = 110 г

Массу Н₂SO₄ , содержащуюся в 110 г этого раствора, найдем из пропорции

100 г раствора содержат 15 г Н₂SO₄

110 г раствора » х г Н₂SO₄,

х =16,5 г Н₂SO₄

или m = 110× = 16,5 г.

Далее найдем массу 96 %-ного (по массе) раствора Н₂SO₄, в котором содержится 16,5 г Н₂SO₄,

в 100 г раствора содержится 96 г Н₂SO₄

х г » » 16,5 г Н₂SO₄ ;

х = 17,2 г раствора или m _{96%-ного р-ра} = = 17,2 г. Найдем объем 96 %-ного раствора, масса которого 17,2 г:

; V = 17,2/1,84 = 9,34 мл.

Итак, для приготовления 100 мл 15%-ного раствора Н₂SO₄ потребуется 9,34 мл 96%-ного раствора и 110 г - 16,5 г = 93,5 г Н₂О.

Задача 3. Определите молярную концентрацию ра­ство­­ра NaOH, если в 200 мл раствора содержится 1,6 г растворенного вещества.

Решение. Молярная масса NaOH равна 40 г/моль. Определим количество молей NaOH, содержащихся в 200 мл раствора:

n = = 1,6 : 40 = 0,04 моля.

Исходя из определения молярной концентрации, найдем количество молей NaOH, содержащихся в 1 л раствора:

С_M = n / V

С_M = 0,04 : 0,2 = 0,2 моль/л.

Задача 4. Какова нормальность раствора хлорида же­ле­за (III), в 0,3 л которого содержится 32,44 г соли?

Решение. Молярная масса хлорида железа равна 162,3 г/моль. Эквивалентная масса FeCl₃ = 162,3 : 3 = 54,1 г/моль-экв.

Определим количество моль-эквивалентов растворен­ного вещества (FeCl₃), содержащихся в 0,3 л раствора:

n = 32,44 : 54,1 = 0,6 моль-эквивалентов (эквивалентов).

Нормальность определяется количеством моль-эквива­лентов растворенного вещества в 1 л раствора. Следова­тель­но, 0,3 л содержит 0,6 моль-эквивалента

1 л » х моль-эквивалентов;

х = 2 моль-эквивалента (эквивалента).

С_Н = 2 (2н раствор) или С_Н = экв./л.

Задача 5. Определите молярность, нормальность и титр 15%-ного раствора серной кислоты. Плотность раствора r =1,10 г/см³.

Решение. 1. Примем объем раствора, равным 1 л. Оп­ре­деляем массу (г) серной кислоты, содержащуюся в 1 л ее раствора, из пропорции

в 100 г раствора содержится 15 г Н₂SO₄

в 1,10 × 1000 г » » х г Н₂SO₄ ,

отсюда следует, что в 1л раствора массой 1,10 × 1000 г содержится х =165 г Н₂SO₄ ;

2.Молярная масса Н₂SO₄ равна 98 г/моль, в 1л раство­ра содержится Н₂SO₄ 165 : 98 = 1,68 моль. Таким образом С_М = 1,68 моль/л;

3.Эквивалент Н₂SO₄ равен 98 : 2 = 49 г/моль-экв. или 49 г/экв. Коли­чество моль-эквивалентов в165 г Н₂SO₄ рав­но 165 : 49 = 3,36 моль-эквивалентов. Следовательно, в 1л раство­ра содержится 3,36 моль-эквивалентов

С_Н = 3,36 моль-экв./л (экв./л);

4.Определим титр раствора. Т = m / v; Т = 165: 1000 = 0,165 г/мл.

Задача 6. В каком объеме 0,5 нормального раствора карбоната натрия содержится 10 г соли? Какова молярность и титр этого раствора?

Решение. 1.Исходя из определения нормальности, в 1 литре раствора содержится 0,5 моль-эквивалентов Na₂CO₃.

Эквивалентная масса Na₂CO₃ = 106 : 2 = 53 г/моль-экв. Следовательно, в 1 л 0,5 н раствора содержится 0,5 × 53 = 26,5 г Na₂CO₃,

тогда в 1л 0,5н раствора содержится 26,5 г Na₂CO₃

в х л » 10 г Na₂CO₃

х = 0,38 л ;

2.Определим С_М раствора. В 1 л 0,5н раствора содержится 26,5 г Na₂CO₃. Находим количество молей Na₂CO₃

n = 26,5:106=0,25 молей, следовательно, С_М = 0,25 моль/л.

3.Определим титр раствора.

В 1000 мл раствора содержится 26,5 г Na₂CO₃

в 1мл раствора » х г

х = 0,0265 г, Т = 0,0265 г/мл.

Задача 7. Для нейтрализации 42 мл серной кислоты потребовалось 14 мл 0,3 н раствора щелочи. Определите молярность раствора Н₂SO₄.

Решение. Поскольку вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах (закон эквивалентов), то можно написать

C_{Н кислоты}× V_{кислоты} = C_{Н щелочи}× V_щелочи

Следовательно, C_{Н кислоты} × 42 = 14 × 0,3; C_{Н кислоты} = 0,1.

C_{Н кислоты} = 0,1 моль-эквивалентов/л. Молярная масса Н₂SO₄ = 98 г/моль; эквивалентная масса Н₂SO₄ =98 : 2 = 49 г/моль-экв., или эквивалентная масса составляет 0,5 мо­ля Н₂SO₄.

Отсюда молярность раствора Н₂SO₄ составит 0,1 × 0,5 = 0,05 моль/л, C_М = 0,05 моль/л.

Или примем V_{х раствора} = 1 л, тогда m = C_Н × Э × V;

= 0,1×49×1 = 4,9 г; C_М = = 0,05 моль/л.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

Теоретические вопросы

1. Растворы (определение). Почему для характеристики растворов, в отличие от индивидуальных веществ, не­об­хо­димо указывать их состав?

2. Назовите известные Вам способы выражения состава растворов (концентрации). Укажите единицы их измерения.

3. Приведите формулы для расчета концентраций растворов (w, С_М, С_Н, Т).

4. Приведите примеры жидких, твердых и газообразных (газовых смесей) растворов. Какой из компонентов раствора обычно выбирают в качестве растворителя?

5. Какие растворы называются ненасыщенными, насы­щен­ными и пересыщенными? Концентрация какого из этих растворов называется растворимостью?

6. Какова зависимость растворимости газов в жидкостях от температуры и давления (закон Генри)? Что такое парциальное давление?

7. Какова зависимость растворимости кристаллического вещества от температуры? Перекристаллизация и ее практическое применение.

8. Сольватация (гидратация) и ее роль в процессе обра­зования растворов. Сольватная (гидратная) оболочка.

9. Энтальпия растворения как результат соотношения энтальпии разрушения кристаллической решетки и энтальпии сольватации (гидратации).

10. Дайте определения понятиям «массовая доля раство­рен­ного вещества в растворе» и «молярная концент­рация раствора». Укажите расчетные формулы, едини­цы измерения.

11. Дайте определения понятиям «нормальная концент­рация раствора» и «титр раствора». Укажите расчет­ные формулы, едини­цы измерения.

12. Применение принципа Ле-Шателье к обратимой систе­ме «газ + растворитель D раствор»; rН > 0. Как влияет изменение давления газа и температуры на растворимость газа в жидкости?

13. Применение принципа Ле-Шателье к обратимой систе­­ме «кристаллическое вещество + растворитель D раствор»; rН < 0. Как влияет изменение температуры и внешнего давления на растворимость твердого вещества в жидко­сти?

14. Одинаковы ли энтальпии растворения Na₂SO₄ и Na₂SO₄ × 10 Н₂О? Почему?

Задачи

1. Сколько граммов сульфата натрия следует растворить в 400 мл воды для получения 8%-ного (по массе) раствора?

2. Вычислите массовую долю (w %) раствора, содержа­ще­го 50 г хлорида натрия в 650 г воды.

3. Какова массовая доля (w %) раствора, если в 750 мл воды содержится 60 г нитрата серебра?

4. В каком количестве молей воды следует растворить 40 г иодида калия для получения 4%-ного (по массе) раствора?

5. В каком объеме воды следует растворить 50 г хлорида калия для получения 10%-ного (по массе) раствора?

6. Сколько граммов хлористого водорода надо раство­рить в 250 мл воды для получения 10%-ного (по массе) раствора соляной кислоты?

7. В 150 граммах воды растворили 15 л хлористого водо­рода (н.у.). Определите массовую долю (w %) обра­зо­вавшегося раствора соляной кислоты.

8. Какой объем газообразного аммиака (н.у.) надо раство­рить в воде, чтобы получить 500 г 6%-ного (по массе) раствора аммиака?

9. Сколько граммов гидроксида калия надо растворить в 100 г воды, чтобы получить раствор с массовой долей 6 %.

10. Сколько граммов соли и воды содержится в 800 г 12%-ного (по массе) раствора нитрата натрия?

11. К 300 мл раствора с массовой долей серной кислоты 30 % (плотность раствора r = 1,22 г/мл) добавим 1 литр воды. Рассчитайте массовую долю (w %) полу­чен­­ного раствора.

12. В каком объеме воды следует растворить 100 граммов сульфата калия для получения раствора с массовой долей растворенного вещества 5 %?

13. Сколько граммов хлорида натрия и воды потребуется для приготовления 3 л раствора с массовой долей растворенного вещества 5 % (плотность раствора r = 1,03 г/мл)?

14. В каком объеме воды следует растворить 60 г хлорида магния для получения 10%-ного (по массе) раствора?

15. Вычислите массовую долю (w %) раствора, содержа­щего 50 г сульфата натрия в 750 г воды.

16. Вычислите массовую долю (w %) азотной кис­ло­­ты в растворе, в 0,5 л которого содержится 120 г кислоты.

17. Какой объем 96%-ной (по массе) серной кислоты (плот­ность раствора r = 1,84 г/мл) потребуется для приготовления 3 л 0,5 М раствора? Какова нормаль­ность полученного раствора?

18. Рассчитайте молярность, нормальность и титр 2 % -но­го раство­ра сульфата магния (плотность раствора r = 1,02 г/мл).

19. Рассчитайте молярную и нормальную концентрацию 8%-ного (по массе) раствора серной кислоты (плот­ность раствора r = 1,05 г/мл).

20. В 282 мл воды растворим 18 г фосфорной кислоты. Рас­счи­тайте масссовую долю (w %), молярность и нор­маль­ность этого раствора (плотность раствора r = 1,03 г/мл).

21. Сколько граммов сульфата калия необходимо для приготов­ления 5 л раствора с массовой долей 5 % (плот­ность раствора r = 1,04 г/мл)? Рассчитайте мо­ляр­ность и нормальность приготовленного раствора.

22. В каком объеме 0,5 молярного раствора карбоната нат­рия содержится 7 граммов соли? Какова нормаль­ность и титр этого раствора?

23. К раствору серной кислоты объемом 300 мл с массо­вой долей 30 % (плотность раствора r = 1,22 г/мл) добавили 1 л воды. Рассчитайте массовую долю (w %) и молярность полученного раствора.

24. Сколько миллилитров 96%-ного раствора серной кис­ло­ты (плотность раствора r = 1,84 г/мл) необходимо для приготовления 2 л 0,5 нормального раствора серной кислоты?

25. В 33,3 мл воды растворили 16,7 грамма серной кисло­­ты. Рассчитайте массовую долю (w %), моляр­ность, нор­маль­ность и титр полученного раствора (плотность раствора r = 1,28 г/мл).

26. Сколько граммов нитрата калия потребуется для при­го­тов­ления 500 мл 0,23 молярного раствора? Какова моляр­ность и титр полученного раствора?

27. Титр раствора хлорида кальция равен 0,022 г/мл. Рас­считайте молярность и нормальность этого раство­ра.

28. Сколько граммов соли содержится в 200 мл 0,3 нор­мального раствора хлорида алюминия? Какова молярность и титр этого раствора?

29. Сколько литров 0,5 молярного раствора серной кислоты мож­но приготовить из 70 мл 50%-ного (по массе) раство­ра серной кислоты (плотность раствора r = 1,40 г/мл)?

30. Вычислите массовую долю (w %) раствора азотной кис­ло­ты в 0,3 л которого содержится 100 г кислоты (плот­ность раствора r = 1,28 г/мл)­. Какова молярность и нормальность этого раствора?

31. Сколько граммов раствора с массовой долей хлорида бария 4 % потребуется для взаимодействия с 30 мл 0,5 нормального раствора серной кислоты?

32. Сколько миллилитров 0,5 нормального раствора сер­ной кислоты потребуется для нейтрализации 20 грам­мов гидроксида натрия?

33. Какой объем водорода (н.у.) выделится при раство­рении цинка в 100 мл 20%-ного (по массе) раствора соляной кислоты (плотность раствора r = 1,10 г/мл)?

34. Какой объем 0,2 молярного раствора серной кислоты потребуется для нейтрализации гидроксида калия, содер­жа­щегося в 300 г 17%-ного (по массе) раствора?

35. Сколько граммов раствора с массовой долей нитрата серебра 2% потребуется для взаимодействия с 30 мл 0,5 нормального раствора соляной кислоты?

36. Сколько миллилитров 0,5 нормального раствора соля­ной кислоты необходимо добавить к раствору нитрата серебра для получения 0,3 грамма осадка?

37. Сколько миллилитров 23%-ного (по массе) раствора аммиака (плот­ность раствора r = 0,916 г/мл) потре­бу­ется для взаимодействия с 250 мл 2 нормального раствора со­ля­ной кислоты?

38. Сколько литров 0,1 нормального раствора нитрата сереб­ра потребуется для взаимодействия с 0,5 л 0,3 нормального раствора хлорида алюминия?

39. Какой объем 0,25 нормального раствора серной кис­ло­ты потребуется добавить к раствору карбоната натрия, чтобы выделилось 8 л диоксида углерода (н.у.)?

40. Сколько граммов 5%-ного раствора нитрата серебра потребуется для взаимодействия со 120 мл 0,5 нор­маль­ного раствора хлорида магния?