Решение задач на приготовление растворов | Молярность раствора. Молярность раствора как найти


Молярность | Задача 1 - 3

Молярность (molarity) - способ выражения концентрации, показывающей количество растворенного вещества (п, моль) в единице объема раствора (1 литр). В отличие от массовой и мольной доли, молярность имеет единицы измерения. В случае использования в качестве меры объема литров, молярность измеряется в «моль/литр»1. Обозначается молярность — «См».

Для вычисления молярной концентрации раствора (молярности) используется формула:

Задача 1. 24 г чистой серной кислоты растворили в 85 г воды. Определить молярную концентрацию серной кислоты в полученном растворе, если его плотность составляет 1,155 г/мл.Дано:масса серной кислоты: m(Н2SО4) = 24 г;масса воды: m(Н2О) = 85 г;плотность раствора: рр-ра = 1,155 г/мл.Найти: молярную концентрацию серной кислоты в растворе.Решение:Для определения молярной концентрации необходимо вычислить количество (п, моль) растворенного вещества (Н2SО4) и объем раствора. 

Схематично алгоритм решения можно представить следующим образом:

1. Определим количество вещества серной кислоты:

2. Определим объем раствора:

Объем, выраженный в других единицах, для определения молярной концентрации всегда необходимо переводить в литры.

Подставим в формулу для вычисления молярной концентрации полученные данные:

Ответ: СМ(Н2SO4) = 2,6 моль/л.

Задача 2. Определить массу гидроксида натрия в 700 г 14,ЗМ раствора NаОН в воде (рр-ра = 1,43 г/мл).Дано:масса раствора гидроксида натрия в воде : mр-ра = 700 г;молярная концентрация гидроксида натрия в растворе: См(NаОН) = 14,3 моль/л,плотность раствора: рр-ра= 1,43 г/мл.Найти:массу гидроксида натрия.Решение:Схематично алгоритм решения можно представить так:

1. Определим объем 700 г раствора

Обращайте, пожалуйста, внимание на согласованность единиц измерения величин, подставляемых в формулу. Если плотность выражена в г/мл или г/см3, то объем необходимо использовать в миллилитрах, а массу в граммах. Для использования молярной концентрации объем необходимо переводить в литры.

2. Используя соотношение для молярной концентрации, определим количество вещества NаОН в 0,4895 л раствора.

3. Определим массу 7 моль NаОН:

m(NaOH) = n(NaOH) .  M(NaOH) = 7 .40 =280 г.

Ответ: m(NaOH) = 280 г.

Задача 3. 3 г поваренной соли (NаС1) растворили в 200 г воды. Определить молярную концентрацию полученного раствора.Дано:масса поваренной соли: m(NаС1) = 3 г;масса воды: m(Н2О) = 200 г.Найти: молярную концентрацию поваренной соли в растворе.Решение:Схематично алгоритм решения можно представить следующим образом:

1 . Определяем количество вещества NаС1:

2. Для вычисления молярной концентрации необходимо знать объем раствора. Но по данным из условия задачи, возможно определить только его массу:

mр-ра = m(NаС1) + mН2О) = 3 + 200 = 203 г.

3. Для нахождения объема раствора требуется плотность. При необходимости очень точного расчета можно воспользоваться справочником физико-химических величин. В случае решения обычной задачи разумно принять плотность разбавленного водного раствора равной плотности воды2.

Определим молярную концентрацию NаС1 в растворе:

Ответ: 0,24моль/л.

Комментарии:1 Иногда для сокращения записи после значения молярной концентрации вместо размерности записывают заглавную букву (М). Например, запись « 0.03М раствор NаОН в воде» следует понимать так: молярная концентрация NаОН в воде равна 0,03 моль/л.

2 Справочное значение плотности данного раствора равно 1,009 г/мл.

buzani.ru

Урок 15. Моляльность и молярность – HIMI4KA

В уроке 15 «Моляльность и молярность» из курса «Химия для чайников» рассмотрим понятия растворитель и растворенное вещество научимся выполнять расчет молярной и моляльной концентрации, а также разбавлять растворы. Невозможно объяснить что такое моляльность и молярность, если вы не знакомы с понятием моль вещества, поэтому не поленитесь и прочитайте предыдущие уроки. Кстати, в прошлом уроке мы разбирали задачи на выход реакции, посмотрите если вам интересно.

Химикам нередко приходится работать с жидкими растворами, так как это благоприятная среда для протекания химических реакций. Жидкости легко смешивать, в отличие от кристаллических тел, а также жидкость занимает меньший объем, по сравнению с газом. Благодаря этим достоинствам, химические реакции могут осуществляться гораздо быстрее, так как исходные реагенты в жидкой среде часто сближаются и сталкиваются друг с другом. В прошлых уроках мы отмечали, что вода относится к полярным жидкостям, и потому является неплохим растворителем для проведения химических реакций. Молекулы h3O, а также ионы H+ и OH—, на которых вода диссоциирована в небольшой степени, могут способствовать запуску химические реакций, благодаря поляризации связей в других молекулах или ослаблению связи между атомами. Вот почему жизнь на Земле зародилась не на суше или в атмосфере, а именно в воде.

Растворитель и растворенное вещество

Раствор может быть образован путем растворения газа в жидкости или твердого тела в жидкости. В обоих случаях жидкость является растворителем, а другой компонент — растворенное вещество. Когда раствор образован путем смешивания двух жидкостей, растворителем считается та жидкость, которая находится в большем количестве, иначе говоря имеет бОльшую концентрацию.

Расчет концентрации раствора

Молярная концентрация

Концентрацию можно выражать по разному, но наиболее распространенный способ — указание его молярности. Молярная концентрация (молярность) — это число молей растворенного вещества в 1 литре раствора. Единица молярности обозначается символом M. Например два моля соляной кислоты на 1 литр раствора обозначается 2 М HCl. Кстати, если на 1 литр раствора приходится 1 моль растворенного вещества, тогда раствор называется одномолярным. Молярная концентрация раствора обозначается различными символами:

  • cx, Смx, [x], где x — растворенное вещество

Формула для вычисления молярной концентрации (молярности):

где n — количество растворенного вещества в молях, V — объем раствора в литрах.

Пару слов о технике приготовления растворов нужной молярности. Очевидно, что если добавить к одному литру растворителя 1 моль вещества, общий объем раствора будет чуть больше одного литра, и потому будет ошибкой считать полученный раствор одномолярным. Чтобы этого избежать, первым делом добавляем вещество, а только потом доливаем воду, пока суммарный объем раствора не будет равным 1 л. Полезно будет запомнить приближенное правило аддитивности объемов, которое гласит, что объем раствора приближенно равен сумме объемов растворителя и растворенного вещества. Растворы многих солей приближенно подчиняются данному правилу.

Пример 1. Химичка дала задание растворить в литре воды 264 г сульфата аммония (Nh5)2SO4, а затем вычислить молярность полученного раствора и его объем, основываясь на предположении об аддитивности объемов. Плотность сульфата аммония равна 1,76 г/мл.

Решение:

Определим объем (Nh5)2SO4 до растворения:

  • 264 г / 1,76 г/мл = 150 мл = 0,150 л

Пользуясь правилом аддитивности объемов, найдем окончательный объем раствора:

  • 1,000 л + 0,150 л = 1,150 л

Число молей растворенного сульфата аммония равно:

  • 264 г / 132 г/моль = 2,00 моля (Nh5)2SO4

Завершающий шаг! Молярность раствора равна:

  • 2,000 / 1,150 л = 1,74 моль/л, т.е 1,74 М (Nh5)2SO4

Приближенным правилом аддитивности объемов можно пользоваться только для грубой предварительной оценки молярности раствора. Например, в примере 1, объем полученного раствора на самом деле имеет молярную концентрацию равную 1,8 М, т.е погрешность наших расчетов составляет 3,3%.

Моляльная концентрация

Наряду с молярностью, химики используют моляльность, или моляльную концентрацию, в основе которой учитывается количество использованного растворителя, а не количество образующегося раствора. Моляльная концентрация — это число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя (а не раствора!). Моляльность выражается в моль/кг и обозначается маленькой буквой m. Формула для вычисления моляльной концентрации:

где n — количество растворенного вещества в молях, m — масса растворителя в кг

Для справки отметим, что 1 л воды = 1 кг воды, и еще, 1 г/мл = 1 кг/л.

Пример 2. Химичка попросила определить моляльность раствора, полученного при растворении 5 г уксусной кислоты C2h5O2 в 1 л этанола. Плотность этанола равна 0,789 г/мл.

Решение:

Число молей уксусной кислоты в 5 г равно:

  • 5,00 г / 60,05 г/моль = 0,833 моля C2h5O2

Масса 1 л этанола равна:

  • 1,000 л × 0,789 кг/л = 0,789 кг этанола

Последний этап. Найдем моляльность полученного раствора:

  • 0,833 моля / 0,789 кг растворителя = 0,106 моль/кг

Единица моляльности обозначается Мл, поэтому ответ также можно записать 0,106 Мл.

Разбавление растворов

В химической практике часто занимаются разбавлением растворов, т.е добавлением растворителя. Просто нужно запомнить, что число молей растворенного вещества при разбавлении раствора остается неизменным. И еще запомните формулу правильного разбавления раствора:

  • Число молей растворенного вещества = c1V1 = c2V2

где с1 и V1 — молярная концентрация и объем раствора до разбавления, с2 и V2 — молярная концентрация и объем раствора после разбавления. Рассмотрите задачи на разбавление растворов:

Пример 3. Определите молярность раствора, полученного разбавлением 175 мл 2,00 М раствора до 1,00 л.

Решение:

В условие задача указаны значения с1, V1 и V2, поэтому пользуясь формулой разбавления растворов, выразим молярную концентрацию полученного раствора с2

  • с2 = c1V1 / V2 = (2,00 М × 175 мл) / 1000 мл = 0,350 М

Пример 4 самостоятельно. До какого объема следует разбавить 5,00 мл 6,00 М раствора HCl, чтобы его молярность стала 0,1 М?

Ответ: V2 = 300 мл

Без сомнения, вы и сами догадались, что урок 15 «Моляльность и молярность» очень важный, ведь 90% все лабораторных по химии связаны с приготовлением растворов нужной концентрации. Поэтому проштудируйте материал от корки до корки. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

himi4ka.ru

Химик.ПРО - Моляльность раствора | Решение задач по химии бесплатно

Рассчитать моляльность раствора, молярность, титр  20 % раствора хлорида натрия (NaCl). Плотность раствора равна 1,152 г/мл.

Решение задачи

Напомню, что под молярностью понимают количество (число моль) данного вещества, содержащегося в единице объема раствора. Молярную концентрацию выражают в моль/л или используют сокращение «M».

Для вычисления молярности надо знать число грамм хлорида натрия (NaCl) в 1 литре раствора. Зная, что 20-процентный раствор хлорида натрия (NaCl) содержит 20 г хлорида натрия (NaCl) в 100 г раствора, найдем объем, который занимает это весовое количество раствора, по формуле, устанавливающей связь между массой и объемом:

Получаем:

V = 100 / 1,152 = 86,81 (мл).

Следовательно, в 1 л (1000 мл) раствора хлорида натрия (NaCl) содержится:

20 ⋅ 1000 / 86,81 = 230,39 (г).

Зная, что химическое количество (n) вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе, и учитывая, что молярная масса хлорида натрия (NaCl)  равна 58,5 г/моль (смотри таблицу Менделеева), по формуле рассчитаем молярность раствора хлорида натрия (NaCl):

M (NaCl) = 230,39 / 58,5 = 3,94 (моль/л).

Напомню, что под  титром раствора пронимают массу растворённого вещества в 1 мл раствора.

Подставим известные значения в формулу и произведем расчет:

T (NaCl) = 230,39 / 1000 = 0,23039 (г/мл).

Напомню, что моляльность раствора показывает количество (число моль) растворенного вещества в  1 кг растворителя. Моляльную концентрацию выражают в моль/кг.

Для вычисления моляльности раствора надо знать число килограмм растворителя в растворе. Зная, что 20-процентный раствор хлорида натрия (NaCl) содержит 20 г хлорида натрия (NaCl) в 100 г раствора, найдем массу растворителя по формуле:

Получаем:

m (растворителя) = 100 – 20 = 80 (г).

Следовательно, в 1 л (1000 мл) раствора хлорида натрия (NaCl) содержится:

80 ⋅ 1000 / 86,81 = 921,55 (г) или 0,92155 кг – растворителя

Зная, что химическое количество (n) хлорида натрия (NaCl) равно 3,94 моль, рассчитаем моляльность раствора по формуле:

m (NaCl) = 3,94 / 0,92155 = 4,28 (моль/кг).

Ответ:

моляльность равна 4,28 моль/кг;

молярность равна 3,94 моль/л;

титр равен 0,23039 к/мл.

Похожие задачи по химии

himik.pro

Формула молярной концентрации в химии

Определение и формула молярной концентрации

Формула:

   

, где — молярная концентрация вещества (молярность),

— количество моль вещества,

— объем раствора.

Единицы измерения — моль/л

, тогда

   

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Молярность раствора | Задача 51

Приготовление раствора с известной молярностью

Рассмотрим задачу, в которой концентрации разных веществ выражены различными способами. В этом случае наиболее разумно перевести концентрации всех растворов в массовую долю и лишь после этого приступать к решению задачи.

3адача 51. Какие массы 6,1 М раствора NаОН в воде (р = 1,219 г/мл) и 4% (масс.) необходимо взять для приготовления 500 г 2,77 молярного (р = 1,109 г/мл) раствора NаОН?Дано:молярная концентрация 1-го р-ра: СM(NаОН)в 1 исх. p-pа = 6,1 моль/л;плотность 1-го р-ра: pр-ра = 1,2 19 г/мл;массовая доля NаОН во 2-м растворе: (NаОН)во 2 p-ре = 4%;масса конечного раствора m = 500 г;молярная концентрация конечного р-ра: СM(NаОН) = 2,77моль/л.;плотность конечного раствора: ркон р-ра = 1,109 г/мл.Найти: массы 1-го и 2-го исходных растворов: m1исх р-ра; m2 исх. р-ра.Решение:Отобразим условие задачи в виде рисунка:

Молярность непосредственно связана с объемом. Но при изменении концентрации меняется плотность раствора. Это приводит к тому, что сумма объемов исходных растворов не равна объему конечного. Поэтому все расчеты необходимо проводить, основываясь на массовой доле. 

Схематично алгоритм решения можно представить так:

 Сначала перейдем от молярных концентраций к массовой доле для конечного и первого исходного раствора.

 а) Первый исходный раствор.Проведем расчет для 1 л 6,1 молярного раствора. В нем содержится 6,1 моль NаОН.

 m(NаОН) = n(МаОН) . М(NаОН) = 6,1 . 40 = 244 г.

 Масса 1 л раствора определяется по его плотности.

 б) Конечный раствор.

Проведем расчет для 1 л раствора с молярной концентрацией 2,77 моль/л.

 В 1 литре этого раствора содержится 2,77 моль NаОН.

1. Обозначим массу первого исходного 20%-ного раствора NaОН величиной «а»: m1исх р-ра = а г.Тогда масса второго исходного 4%-ного раствора NaОН получится:

 m2 исх. р-рa = mкон. р-рa  –   m1 исх. р-рa = (500 – а) 

2. Теперь определяем массу чистого NaОН в каждом из трех растворов:

 3. Масса чистого NaОН в конечном растворе складывается из сумм масс NaОН в исходных двух растворах. Составим математическое уравнение:

 Решая его, получаем: а = 187,5.

 4. Величиной «а» мы обозначали массу первого 20%-ного раствора, следовательно:  m1 исх. р-ра = 187,5 г

 Массу же второго исходного раствора мы получим  как разность масс конечного и первого исходного растворов: 

 m2 исх. р-рa = mкон. р-рa  –   m1 исх. р-рa = 500 – 187,5 = 312,5 г.

Ответ: m1 исх. р-ра  = 187,5 г;  m2 исх. р-ра = 312,5 г. Необходимо взять 187,5 г 6,1 молярного раствора и 312,5 г 4% раствора.

 Определение объемов сливаемых друг с другом растворов с известной  молярностью  

Решим задачу, в которой требуется определить объем сливаемых друг с другом растворов при известной молярной концентрации.

Задача 52.Определить объем 4,5 М (р = 1,26 г/мл) и 1,3 М (р = 1,08 г/мл) растворов Н2SO4, необходимых для приготовления путем их смешивания 2,8 М раствора (р = 1,17 г/мл) объемом 300 мл. Дано:молярная концентрация 1-го р-ра: СM(Н2SO4) в 1 исх. р-ре = 4,5 моль/л;плотность 1-го раствора: р1исх. р-ра = 1,26 г/мл;молярная концентрация 2-го р-ра: СМ(Н2SO4)во2 исх. р-ре =1,3 моль/л;плотность 2-го раствора: р2 исх.р-ра = 1.08 г/мл;молярная концентрация конечного р-ра: СМ(Н2SO4)кон. р-ра = 2,8 моль/л;плотность конечного раствора: ркон. р-ра = 1,17 г/мл;объем конечного раствора: Vкон. р-ра = 300 мл.Найти: объемы исходных растворов: V1 исх. р-ра; V2 исх. р-ра.Решение:Отобразим условие задачи в виде рисунка:

Так как V1 исх. р-ра + V2 исх. р-ра ≠ Vкон. p-ра. Следовательно, нам не удастся объем второго раствора выразить как разность между объемом конечного и первого растворов. Остается единственный вариант, перейти от молярных концентраций к массовым долям. Далее вычислить массы каждого из исходных растворов и вновь вернуться к объему. 

Схематично алгоритм решения можно представить так:

 1. Определим массу конечного раствора, зная его объем и плотносnь, получим:

 mкон. р-ра = Vкон. р-ра  .  ркон. р-ра = 300 мл  . 1,17 г/мл = 351 г.

 2. Перейдем от молярных концентраций к массовой доле для первого и второго исходных растворов и конечного раствора.

 а) Первый исходный раствор.

Проведем расчет для 1 л 4,5 молярного раствора. В нем содержится 4,5 моль h3SO4. 

m(h3SO4) = n(h3SO4) . М(h3SO4) = 4,5 . 98 = 441 г.

Масса 1 л раствора определяется по его плотности.

 б) Второй исходный раствор..

Проведем расчет для 1 л раствора с молярной концентрацией 1,3 моль/л.

В 1 литре этого раствора содержится 1,3 моль h3SO4.

 в) Конечный раствор..

Проведем расчет для 1 л раствора с молярной концентрацией 2,8 моль/л.

 В 1 литре этого раствора содержится 2,8 моль h3SO4.

 Определяем массу чистого h3SO4 в каждом из трех растворов: 

3. Масса чистого h3SO4 в конечном растворе складывается из сумм масс h3SO4 в исходных двух растворах. Составим математическое уравнение:

 Решая его, получаем: а = 176,3.

 4. Величиной «а» мы обозначали массу первого 35%-ного раствора, следовательно: m1 исх. р-ра = 176,3 г;

m2 исх. р-ра = mкон. р-ра – m1 исх. р-ра = 351 – 176,3 = 174,7 г.

 5. Рассчитаем объемы исходных растворов, используя формулу: 

 Ответ: необходимо смешать 140 мл 4,5 М раствора с 161,8 мл 1,3 М раствора.

buzani.ru

Концентрация растворов. Правило креста

В данном разделе рассмотрены задачи на пересчет концентрации растворов, применение правила креста для нахождения концентрации при смешении и разбавлении растворов.

Концентрация растворов и способы ее выражения

Задача 1. К 150 г 20% раствора сахарозы добавили 45 г глюкозы. Рассчитайте массовые доли углеводов в новом растворе.

Показать решение »

Решение.

Вначале сахарозы было 30 г:

20 г сахарозы содержится в 100 г раствора

х г             —                                в 150 г

х =30 г

После прибавления глюкозы:

mобщ = m (сахарозы) + m (глюкозы) = 150 + 45 = 195 г

m раствора стала 195 г

Найдем полученные массовые доли сахарозы и глюкозы:

30 г сахарозы содержится в 195 г раствора

х г                  —                           в 100 г

х =15,4

ω2 (сахарозы) = 15,4%:

45 г глюкозы содержится в 195 г раствора

х г                      —                         в 100 г

х = = 23,1

ω2 (глюкозы) = 23,1%

Задача 2. Для нейтрализации 20 мл 0,1 н раствора кислоты потребовалось 6 мл раствора едкого натра. Определить нормальную концентрацию раствора едкого натра.

Задача 3. Нормальная концентрация раствора KNO3 равна 0,2 моль/л. Найти процентную концентрацию раствора KNO3 и молярную концентрацию раствора KNO3. Плотность раствора принять раной 1 г/мл.

Показать решение »

Решение:

Найдем молярную массу и молярную массу эквивалента KNO3.

В данном случае, они совпадают.

М (KNO3) = 39+14+(16×3) = 101 г/моль

Найдем массу  KNO3, содержащуюся в его 0,2 н. растворе:

1 н раствор  KNO3 содержит  – МЭ KNO3 в 1000 мл

Т.е. 1 н      –   101 г

0,2 н.         –   х г

х = 20,2 г

Теперь вычислим молярную концентрацию

1М раствор  KNO3 содержит  – М KNO3 в 1000 мл

Т.е.  1 М  –  101 г

х     –    20,2 г

х = 0,2 моль/л

Таким образом,   Сн =  См = 0,2 моль/л

Далее находим процентную концентрацию.

Сначала необходимо рассчитать массу раствора объемом 1000 мл.

m =  ρ×V = 1×1000 = 1000 г

тогда, решая пропорцию, находим:

20,2 г KNO3 содержится – в 1000 г раствора

х г                               –             в 100 г раствора

х = 2,02 г

ω = 2,02%

Задача 4. Вычислите молярную и молярную концентрацию эквивалента 20 % раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/мл.

Показать решение »

Решение.

Найдем массу раствора

mр-ра = V·ρ = 1000 · 1,178 = 1178 г.

Найдем массу CaCl2, содержащуюся в 1178 г. 20 % раствора

20 г CaCl2 содержится в 100 г раствора

х г                            —          в 1178 г раствора

х = 235,6 г.

Молярность определим с помощью соотношения:

См = n/V

n = m/M = 235,6/111 = 2,1 моль

M(CaCl2) = 40+35,5·2 = 111 г/моль

См = 2,1/1 = 2,1 М

Молярная концентрация эквивалента определяется с помощью соотношения:

Сн = nэ/V

Мэ = fэкв· М(CaCl2) = 1/2·111 = 55,5 г/моль

nэ = m/ Мэ = 235,6/55,5 = 4,2 моль

Сн = 4,2/1 = 4,2 н

Задача 5. Чему равна нормальность 30% раствора NaOH плотностью 1,328 г/мл? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите массовую долю полученного раствора.

Показать решение »

Решение.

Найдем массу NaOH, содержащуюся в 1328 г. 30 % раствора используя формулу:

ω(NaOH) = m (NaOH)/m

mр-ра = V·ρ = 1000 · 1,328 = 1328 г.

m(NaOH) = ω(NaOH) · m = 0,3 · 1328 = 398,4 г.

Найдем Молярную концентрацию эквивалента или нормальность:

M(NaOH) = 23+16+1 = 40 г/моль

Сн = nэ/V

Мэ = fэкв· М(NaOH) = 1·40 = 40 г/моль

nэ = m/ Мэ = 398,4/40 = 9,96 моль

Сн = 9,96/1 = 9,96 н

Найдем массу раствора после прибавления 5 л воды:

m2 = 1328 + 5000 = 6328 г

Далее находим процентную концентрацию или массовую долю вещества.

ω2(NaOH) = m (NaOH)/m2 = 398,4/6328 = 0,063 или 6,3 %

Задача 6. К 3 л 10 % раствора HNO3 плотностью 1,054 г/мл прибавили 5 л 2 % раствора той же кислоты плотностью 1,009 г/мл. Вычислите массовую долю в процентах и молярную концентрацию полученного раствора, объем которого равен 8 л.

Показать решение »

Решение.

Найдем массу растворов объемом 3 л и 5 л

m1= V1·ρ = 3000·1,054 = 3162 г

m2= V2·ρ = 5000·1,009 = 5045 г

Найдем массу HNO3, содержащуюся в 3162 г. 10 % раствора

10 г HNO3 содержится в 100 г ее раствора

х1 г                     —               в 3162 г раствора

х1 = 316,2 г

Найдем массу HNO3, содержащуюся в 5045 г. 2 % раствора

2 г HNO3 содержится в 100 г ее раствора

х2 г                   —                в 5045 г раствора

х2 = 100,9 г

При смешивании:

m (HNO3) = 316,2+100,9 = 417,1 г

mр-ра (HNO3) = 3162+5045 = 8207 г

Найдем Молярность

См = n/V

n = m/M = 417,1/63 = 6,62 моль

M(HNO3) = 1+14+16·3 = 63 г/моль

См= 6,62/1 = 6,62 М

ω(HNO3) = m (HNO3)/mр-ра = 417,1/8207 = 0,05 или 5 %

Задача 7. Определить молярность, нормальность, моляльность и титр 4 % раствора FeSO4 объем которого равен 1,5 л, плотность 1037 кг/м3

Показать решение »

Решение.

M (FeSO4) = 56+32+16·4 = 152 г/моль

Мэ = fэкв· М(FeSO4) = 1/2·152 = 76 г/моль

Найдем m раствора объемом 1,5 л

m = V·ρ = 1,5·10-3 ·1037 = 1,56 кг

Найдем m 4 % раствора

m(FeSO4) = ω(FeSO4) · mр-ра = 0,04·1,56 = 0,0624 кг = 62,4 г

Найдем молярность, которая определяется как количество молей растворенного вещества в одном литре раствора

n = m/М = 62,4/152 = 0,41 моль

См = n/V = 0,41/1,5 = 0,274 М

Найдем нормальность:

nэ = m/Мэ = 62,4/76 = 0,82 моль

Сн = nэ/V = 0,82/1,5 = 0,547 н

Моляльная концентрация равна:

b (x) = n(x)/m

Масса растворителя равна: mh3O = 1560-62,4 =  1497,6 г = 1,5 кг

b (FeSO4) = n(FeSO4)/m = 0,41/1,5 = 0,27 моль/кг

Титр определим следующим образом:

Т (х) = m (х)/V

Т (FeSO4) = m (FeSO4)/V = 62,4/1500 = 0,0416 г/мл

Задачи на смешение и разбавление растворов

Такие задачи можно решить с помощью правила креста или правила смешения. Суть его заключается в составлении «креста», в виде которого располагают две прямые линии. В центре пишут ту концентрацию, которую надо получить, у концов линий креста слева – концентрации исходных растворов (большую – сверху, меньшую — снизу), у концов линий креста справа – искомые концентрации (или массы) растворов, которые получают вычитанием по направлению линий из большей величины меньшей. В общем виде схема решения задач по правилу креста имеет вид:

Таким образом, следует взять mА грамм раствора с массовой долей а% и прибавить к нему mB грамм раствора с массовой долей b%. Если надо узнать, какие массы растворов данной концентрации следует взять, чтобы получить заданную массу раствора новой концентрации, то сначала определяют отношение mА  и mB . Затем пропорционально этому отношению делят заданную массу.

Задача 8. Сколько граммов раствора с массовой долей серной кислоты 96% необходимо влить в 1 л воды, чтобы получить раствор с массовой долей  10%

Показать решение »

Решение.

Для решения данной задачи используем правило креста.

Чистый растворитель (воду) можно представить как раствор с массовой долей растворенного вещества 0%

Определим m раствора с ω (h3SO4) = 96%, который надо влить в 1 л воды:

10 г h3SO4 надо влить в  86 г воды

х г                   —                            1000 г

х = 116,28 г

m (р-ра h3SO4) = 116,28 г

Задача 9. Сколько мл 0,5 М и 0,1 М растворов азотной кислоты следует взять для приготовления 1000 мл 0,2 М раствора.

Показать решение »

Решение.

По правилу креста, определяем в каких соотношениях следует взять 0,5 М и 0,1 М растворы азотной кислоты, чтобы получить раствор заданной концентрации:

V0.5/V0.1 = 0,1/0,3 = 1/3

Взяв 0,1 л и 0,3 л исходных растворов, получим 0,4 л 0,2 М раствора HNO3, но по условию задачи нужно получить 1 л. Для этого разделим 1 л на две части в соотношении 1:3, составив пропорции:

Для 0,5 М раствора HNO3

из 0,1 л 0,5 М раствора получим 0,4 л 0,2 М р-ра HNO3

х1 л                               —                         1 л

х1 = 0,25 л

Для 0,1 М раствора HNO3

из 0,3 л 0,5 М раствора получим 0,4 л 0,2 М р-ра HNO3

х2 л                            —                           1 л

х2 = 0,75 л

zadachi-po-khimii.ru

Что такое нормальность раствора? Как определить нормальность раствора? Формула нормальности раствора

С растворами разных веществ мы встречаемся каждый день. Но вряд ли каждый из нас представляет, насколько большую роль играют эти системы. Многое в их поведении стало ясно сегодня благодаря детальному изучению в течение тысячелетий. За всё это время были введены многие термины, непонятные простому человеку. Один из них - нормальность раствора. Что это такое? Об этом и пойдёт речь в нашей статье. А начнём мы с погружения в прошлое.

История исследований

Первыми яркими умами, начавшими изучение растворов, были такие известные химики, как Аррениус, Вант-Гофф и Оствальд. Под влиянием их работ последующие поколения химиков стали углубляться в исследование водных и разбавленных растворов. Конечно, они накопили огромный массив знаний, но без внимания остались неводные растворы, которые, кстати, также играют большую роль как в промышленности, так и в других сферах человеческой жизнедеятельности.

В теории неводных растворов было много непонятного. Например, если в водных с увеличением степени диссоциации увеличивалось значение проводимости, то в аналогичных системах, но с другим растворителем вместо воды, было всё наоборот. Маленькие значения электрической проводимости часто соответствуют высоким степеням диссоциации. Аномалии подстегнули учёных к исследованию этой области химии. Был накоплен большой массив данных, обработка которых позволила найти закономерности, дополняющие теорию электролитической диссоциации. Помимо этого, удалось расширить знания об электролизе и о природе комплексных ионов органических и неорганических соединений.

Затем активнее начали проводиться исследования в области концентрированных растворов. Такие системы существенно отличаются по свойствам от разбавленных из-за того, что при повышении концентрации растворённого вещества всё большую роль начинает играть его взаимодействие с растворителем. Подробнее об этом - в следующем разделе.

Теория

На данный момент лучше всех объясняет поведение ионов, молекул и атомов в растворе только теория электролитической диссоциации. С момента своего создания Сванте Аррениусом в XIX веке, она претерпела некоторые изменения. Были открыты некоторые законы (такие, как закон разбавления Оствальда), которые несколько не вписывались в классическую теорию. Но, благодаря последующим работам учёных, в теорию были внесены поправки, и в современном виде она существует до сих пор и с высокой точностью описывает результаты, получаемые опытными путями.

Основная суть электролитической теории диссоциации в том, что вещество при растворении распадается на составляющие её ионы - частицы, имеющие заряд. В зависимости от способности раскладываться (диссоциировать) на части, различают сильные и слабые электролиты. Сильные, как правило, полностью диссоциируют на ионы в растворе, тогда как слабые - в очень малой степени.

Эти частицы, на которые распадается молекула, могут взаимодействовать с растворителем. Это явление назвается сольватацией. Но происходит оно не всегда, поскольку обусловлено наличием заряда на ионе и молекулах растворителя. Например, молекула воды представляет собой диполь, то есть частицу, заряженную с одной стороны положительно, а с другой - отрицательно. А ионы, на которые распадется электролит, тоже имеют заряд. Таким образом, эти частицы притягиваются разноимённо заряженными сторонами. Но происходит это только с полярными растворителями (таковым является и вода). Например, в растворе какого-либо вещества в гексане сольватации происходить не будет.

Для изучения растворов очень часто необходимо знать количество растворённого вещества. В формулы иногда очень неудобно подставлять некоторые величины. Поэтому существует несколько видов концентраций, среди которых - нормальность раствора. Сейчас мы расскажем подробно обо всех способах выражения содержания вещества в растворе и методах его вычисления.

Концентрация раствора

В химии применяется множество формул, и некоторые из них построены так, что удобнее взять величину в том или ином конкретном виде.

Первая, и самая знакомая нам, форма выражения концентрации - массовая доля. Вычисляется она очень просто. Нам всего лишь нужно разделить массу вещества в растворе на его общую массу. Таким образом мы получаем ответ в долях единицы. Умножив полученное число на сто, получим ответ в процентах.

Немного менее известная форма - объёмная доля. Чаще всего её используют для выражения концентрации спирта в алкогольных напитках. Вычисляется она тоже довольно просто: делим объём растворённого вещества на объём всего раствора. Так же как и в предыдущем случае, можно получить ответ в процентах. На этикетках часто обозначают: "40% об.", что означает: 40 объёмных процентов.

В химии часто используют и другие виды концентрации. Но перед тем, как к ним перейти, поговорим о том, что такое моль вещества. Количество вещества может выражаться разными способами: масса, объём. Но ведь молекулы каждого вещества имеют свой вес, и по массе образца невозможно понять, сколько в нём молекул, а это необходимо для понимания количественной составляющей химических превращений. Для этого была введена такая величина, как моль вещества. Фактически один моль - это определённое количество молекул: 6,02*1023. Это называется числом Авогадро. Чаще всего такая единица, как моль вещества, используется для вычисления количества продуктов какой-либо реакции. В связи с этим существует ещё одна форма выражения концентрации - молярность. Это количество вещества в единице объёма. Молярность выражается в моль/л (читается: моль на литр).

Существует очень похожий на предыдущий вид выражения содержания вещества в системе: моляльность. Отличается от молярности она тем, что определяет количество вещества не в единице объёма, а в единице массы. И выражается в молях на килограмм (или другую кратную величину, например на грамм).

Вот мы и подошли к последней форме, которую сейчас обсудим отдельно, так как её описание требует немного теоретической информации.

Нормальность раствора

Что же это такое? И чем отличается от предыдущих величин? Для начала следует понять разность между такими понятиями, как нормальность и молярность растворов. По сути, отличаются они лишь на одну величину - число эквивалентности. Теперь можно даже представить, что такое нормальность раствора. Это всего лишь модифицированная молярность. Число эквивалетности показывает количество частиц, способных провзаимодействовать с одним молем ионов водорода или гидроксид-ионов.

Мы познакомились с тем, что такое нормальность раствора. Но ведь стоит копнуть глубже, и мы увидим, насколько проста эта, на первый взгляд сложная форма описания концентрации. Итак, разберём поподробнее, что такое нормальность раствора.

Формула

Довольно легко представить себе формулу по словесному описанию. Она будет выглядеть так: Сн=z*n/N. Здесь z - фактор эквивалентности, n - количество вещества, V - объём раствора. Первая величина - самая интересная. Как раз она и показывает эквивалент вещества, то есть число реальных или мнимых частиц, способных прореагировать с одной минимальной частицей другого вещества. Этим, собственно, нормальность раствора, формула которой была представлена выше, качественно отличается от молярности.

А теперь перейдём к другой немаловажной части: как определить нормальность раствора. Это, несомненно, важный вопрос, поэтому к его изучению стоит подойти с пониманием каждой величины, указанной в уравнении, представленном выше.

Как найти нормальность раствора?

Формула, которую мы разобрали выше, имеет чисто прикладной характер. Все величины, приведённые в ней, легко вычисляются на практике. На самом деле вычислить нормальность раствора очень легко, зная некоторые величины: массу растворённого вещества, его формулу и объём раствора. Так как нам известна формула молекул вещества, то мы можем найти его молекулярную массу. Отношение массы навески растворённого вещества к его молярной массе будет равно числу моль вещества. А зная объём всего раствора, мы точно можем сказать, какая у нас молярная концентрация.

Следующая операция, которую нам нужно провести для того, чтобы вычислить нормальность раствора - это действие по нахождению фактора эквивалентности. Для этого нам нужно понять, сколько в результате диссоциации образуется частиц, способных присоединить протоны или ионы гидроксила. Например, в серной кислоте фактор эквивалетности равен 2, и, следовательно, нормальность раствора в этом случае вычисляется простым умножением на 2 его молярности.

Применение

В химической аналитике очень часто приходится расчитывать нормальность и молярность растворов. Это очень удобно для вычиления молекулярных формул веществ.

Что ещё почитать?

Чтобы лучше понять, что такое нормальность раствора, лучше всего открыть учебник по общей химии. А если вы уже знаете всю эту информацию, вам стоит обратиться к учебнику по аналитической химии для студентов химических специальностей.

Заключение

Благодаря статье, думаем, вы поняли, что нормальность раствора - это форма выражения концентрации вещества, которой пользуются в основном в химическом анализе. И теперь ни для кого не секрет, как она вычисляется.

fb.ru