Массовая доля растворенного вещества. Разбавление, концентрирование и смешивание растворов

Массовая доля растворенного вещества В

(ω_в) – это отношение массы вещества В (т_в) к массе раствора (m_(р)):

При решении ω_в выражается всегда в долях единицы (например, ω_в = 0,01), в ответе – часто в процентах (ω_в=1 %).

Величина, численно равная ω_в (в %), характеризует раствор в целом, например, при ω_в = 1 % раствор будет однопроцентным (1 %‑ный раствор вещества В).

Соотношения для массы раствора:

где ρ_(р) – плотность и V_(p) – объем раствора.

Для воды условно считается, что ее масса и объем численно равны, т. е. плотность принимается равной 1 г/мл или 1000 г/л.

Если для приготовления раствора берется кристаллогидрат некоторой соли (а не сама безводная соль), то используются соотношения:

а) масса кристаллогидрата В хН₂O

где m(кр. Н₂O) – масса воды, которая содержится в данной массе кристаллогидрата;

б) масса безводной соли В в кристаллогидрате

так как n_в = n_кр;

б) масса добавляемой воды

где т(Н₂O) – суммарная масса воды в приготовленном растворе.

В лабораторной практике часто приходится готовить разбавленный раствор вещества (величины с индексом ') из концентрированного раствора того же вещества (величины с индексом ") путем разбавления водой.

Масса растворенного вещества при разбавлении не изменяется:

Масса добавляемой воды определяется соотношением:

Для приготовления концентрированного раствора вещества В из разбавленного раствора применяют два способа.

а) Выпаривание некоторой порции воды из начального раствора. При этом масса растворенного вещества не меняется.

а масса воды, которую удаляют из раствора, определяется соотношением:

б) Добавление некоторой порции вещества В в начальный раствор. При этом масса воды не изменяется:

а масса добавленного вещества определяется соотношением

Для приготовления раствора с промежуточным составом (величины без индексов) проводят смешивание концентрированного и разбавленного растворов вещества В. При этом все величины связаны соотношениями:

Примеры решения задач

1. Вычислите объем (в литрах, н.у.) аммиака, который полностью поглощается водой с образованием 500 г 20 %‑ного раствора.

2. Какую массу (в граммах) кристаллогидрата Na₂CO₃ 10Н₂O следует использовать для приготовления 250 г 15 %‑ного раствора безводной соли?

3. До какого объема (в литрах) надо разбавить водой 250 мл 30 %‑ного раствора нитрата аммония (плотность раствора 1,13 г/мл), чтобы приготовить 10 %‑ный раствор (плотность 1,04 г/мл)?

4. Установите массу (в граммах) выпаренной воды из 300 мл 4%‑ного раствора хлорида бария (плотность раствора 1033 г/л), если приготовлен 10 %‑ный раствор.

5. Вычислите массу (в граммах) порции гидроксида калия, которую добавили в 400 г 5%‑ного раствора этого вещества и довели массовую долю до 40 %.

6. Определите массовую долю (в %) серной кислоты в конечном растворе, приготовленным смешиванием 90 г 5%‑ного и 120 г 40 %‑ного растворов этого вещества.