4.1.1.1. Задачи для самостоятельного решения
1. Рассчитать массовую долю и моляльность раствора, содержащего 15,00 г NaOH в 1 дм3 раствора плотностью 1,015 г/см3.
2. Чему равны молярная концентрация и титр раствора, содержащего в 250 см3 0,5849 г карбоната натрия?
3. Рассчитать молярную концентрацию эквивалентов и поправочный коэффициент к ней для раствора CuSO4, содержащего 0,5481 г этой соли в 500 см3 раствора.
4. Рассчитать титр и титр по CaO для раствора, содержащего в 250 см3 0,4118 г хлорида водорода.
5. Чему равны моляльность и поправочный коэффициент к ней для раствора, содержащего в 100 см3 4,8882 г H2SO4, если его плотность равна 1,030 г/см3?
6. Чему равны титр и массовая доля раствора, если в 100 г его содержится 2,1480 г фосфорной кислоты? Плотность раствора равна 1,010 г/см3.
7. Рассчитать молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалентов для раствора, содержащего в 250 см3 0,2960 г СaCl2.
8. Рассчитать моляльность и титр для раствора плотностью 1,025 г/см3, содержащего в 1 дм3 24,44 г NaOH.
9. Рассчитать молярную концентрацию и поправочный коэффициент к ней для раствора, содержащего в 2 дм3 3,9740 г Na2CO3.
10. Чему равны молярная концентрация эквивалентов и титр для раствора, содержащего в 5 дм3 31,1100 г карбоната калия?
11. Рассчитать титр и молярную концентрацию для раствора, содержащего в 3 дм3 9,1851 г гидроксида натрия.
12. Рассчитать моляльность и массовую долю для раствора, в 500,00 см3 которого содержится 4,8450 г NH3; плотность раствора равна 0,994 г/см3.
13. Рассчитать молярную концентрацию эквивалентов и поправочный коэффициент к ней для раствора уксусной кислоты, содержащей в 100 г 6,1400 г CH3COOH; плотность раствора равна 1,007 г/см3.
14. Чему равны массовая доля и титр для раствора плотностью 1,075 г/см3, содержащего в 100,00 см3 8,9870 г КОН?
15. Рассчитать моляльность и титр для раствора плотностью 1,055 г/см3 , содержащего в 100 г 5,51 г карбоната натрия.
16. Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию эквивалентов для раствора плотностью 1,206 г/см3, если в 100 см3 его содержится 36,18 г хлорной кислоты. Раствор готовится для реакции нейтрализации.
17. Рассчитать молярную концентрацию эквивалентов и поправочный коэффициент к ней для раствора, в 100 г которого содержится 1,5410 г H2SO4 (ρ = 1,008 г/см3).
18. Чему равны массовая доля и титр по HCl для раствора плотностью 1,165 г/см3, если в 100 см3 его содержится 18,1638 г карбоната натрия?
19. Рассчитать моляльность и поправочный коэффициент к ней для раствора, если в 100 г его содержится 2,9350 г КОН.
20. Рассчитать массовую долю и титр для раствора, содержащего в 100 см3 8,2221 г CH3COOH, плотность раствора равна 1,010 г/см3.
4.1.2. Пересчет одной концентрации в другую
Наиболее часто задачи такого типа необходимо предварительно решить при вычислении результатов титрования.
Пример 1
Рассчитать молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора NaNO2 с плотностью 1,068 г/см3 и массовой долей 4,50 %.
Дано: |
Решение: |
( NaNO2) = 4,50 % |
Расчет молярной концентрации эквивалентов. Исходная концентрация - ω(NaNO2), поэтому удобнее выразить массу нитрита натрия из формулы (4.8) (с. 23): |
ρр-ра = 1,068 г/см3 |
|
Сэкв(NaNO2) - ? |
|
T(NaNO2) - ? |
;
.
Та же масса может быть выражена и через молярную концентрацию эквивалентов (см. формулу (4.5) на с. 22):
,
.
Приравнивая уравнения с m(NaNO2), получим:
.
Выразив из этого равенства искомую концентрацию, выведем формулу, необходимую для расчета:
.
Эту же формулу можно получить, используя соотношение (4.13) со с. 24.
Для определения NaNO2 используют реакцию окисления-восстановления, поэтому число эквивалентности вычисляется из уравнения:
NO2– + H2O + 2ē = NO3– + 2H+,
т.е. z = 2; Mэкв(NaNO2) = ·M(NaNO2) = ·69,00 = 34,50 г/моль.
моль/дм3
Расчет титра. Для расчета Т(NaNO2) используем формулы (4.8) и (4.9) со с. 23:
и
.
Следовательно,
;
г/см3.
Пример 2
Рассчитать моляльность, поправочный коэффициент к ней и титр по MgO для раствора уксусной кислоты с титром, равным 0,009982 г/см3, и плотностью 1,001 г/см3.
Дано: |
Решение: |
Т(СH3COOH) = 0,009982 г/см3 |
Расчет моляльности раствора будем вести, используя формулы для выражения моляльности (4.12) и титра (4.9) со с. 23-24:
|
рр-ра = 1,001 г/см3 |
|
В(CH3COOH) - ? |
|
K - ? |
|
T(CH3COOH/MgO) - ? |
;
.
Зададимся любым объемом раствора, например: Vр-ра = 100 см3. Рассчитаем массу уксусной кислоты из второй формулы:
г.
Подставим все данные в первую формулу и рассчитаем моляльность раствора:
моль/кг,
где M(CH3COOH) = 60,052 г/моль.
Для вычисления поправочного коэффициента воспользуемся формулой (4.14) со с. 24, при этом ближайшее, округленное до первой значащей цифры число можно принять равным 0,2000:
.
Для расчета титра по определяемому веществу выразим массу уксусной кислоты из формул (4.9) и (4.11) (с. 23-24):
,
.
Приравняв полученные выражения, выведем искомую формулу:
или
.
Уксусная кислота - однопротонная, поэтому z = 1 и Мэкв(СН3СООН) = М(СН3СООН) = 60,052 г/моль. Оксид магния реагирует с кислотами по следующему уравнению:
MgO + 2H+ = Mg2+ + H2O.
С
одной молекулой оксида реагируют два
иона водорода, т.е. z
= 2 и Мэкв(MgO)
=
·М(MgO)
=
·40,304
= 20,152 г/моль.
Следовательно,
г/см3.
Для расчета титра по определяемому веществу можно также воспользоваться формулой (4.11) со с. 24, подставив в нее предварительно рассчитанное по формуле (4.9) со с. 23 значение массы уксусной кислоты.