2.Массовая процентная концентрация (массовая доля растворенного вещества)

Массовой долей растворенного вещества называется отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

W= m_{p ,в}

m_р-ра

где W-массовая доля растворенного вещества, выраженная в долях единицы;

m _p.в. - масса растворенного вещества, г ;

m _р-р - масса раствора, г.

Массовую долю можно выражать также в процентах:

W = аmp-в =100%

m рр

Массовую долю растворенного вещества, выраженную в процентах, называют процентной концентрацией раствора.

Пример: в водном растворе хлорида натрия NaCL его массовая доля равна 10% или 0,1.Это значит, что в растворе массой 100 г содержится 10 г хлорида натрия и 90 г воды.

Массу раствора можно рассчитать по формулам:

m _{р - ра} = m растворителя + m растворенного вещества;

m _{р - ра} =  ^.V, где V - объем раствора; мл;

 - плотность раствора г/мл;

Алгоритм приготовления раствора с заданной процентной концентрацией:

1.Рассчитать массы растворенного вещества и растворителя по соответствующим формулам.

2.Взвесить навеску растворяемого вещества на технохимических весах:

3.Высыпать навеску в стакан.

4.Измерить мерным цилиндром необходимый объем дистиллированной воды.

5.Вылить воду в химический стакан с растворяемым веществом.

6.Перемешать раствор стеклянной палочкой до полного растворения вещества.

Типовая задача №1

В растворе массой 100 г содержится хлорид бария массой 20 г. Какова массовая доля хлорида бария в растворе?

Д ано: Решение:

m (р-ра) =100 г Массовая доля BaCI₂ равна отношению его массы к

m (BaCI₂)=20 г к общей массе раствора:

Найти: W% (BaCI₂) w% (BaCI₂) = m(BaCI₂) = 20 = 0,2.

m (р-ра) 100 г

Ответ: w % (BaCI₂) = 0,2, или 20%.

Типовая задача № 2.

Сахар массой 5 г. растворили в воде массой 20 г. Какова массовая доля (%) сахара в растворе?

Д ано: Решение:

m(сахара)=5 г; 1.Определим общую массу полученного раствора:

m(H₂O)=20 г. m(р-ра) =m(воды) + m(сахара);

Н айти: m(р-ра) = 20 г + 5 г = 25 г.

W% (сахара). m(р-ра) = 20 г + 5 г = 25 г.

2.Вычислим массовую долю (%) сахара в растворе:

W% (сахара) = m(сахара) . 100%

m(р-ра)

W% (cахара) = 5•100% = 20%

25 г

Ответ: w % (сахара) = 20%.

Типовая задача № 3.

К акие массы нитрата калия и воды необходимо взять для приготовления 2 кг раствора с массовой долей KNO₃, равной 0,05 ?

Дано: Решение:

m(р-ра)= 2 кг = 1. Определим массу нитрата калия:

2000 г; W(KNO₃)=m(KNO₃)

W(KNO₃)=0,05 m(р-ра)

m (KNO₃)= w(KNO₃) ^. m(р-ра)

Найти: m(KNO₃)=0,05 ^. 2000 г. = 100 г.

m(KNO₃) 2.Определим массу воды:

m(H₂0) m(p-pa) = m(H₂0) + m(KNO₃);

m(H₂0) = m(p-pa) - m(KN0₃);

m(H₂0) =2000 г-100 г=1900 г

Ответ: m(KN0₃) = 100 г; m(H₂0)=1900г

Типовая задача № 4.

Какие массы кристаллогидрата сульфата натрия Na₂S0₄ • 10Н₂О и воды надо взять, чтобы получить раствор массой 71 г с массо­вой долей Na₂S0₄ 20% ?

Д ано: Решение:

m (p-pa) = 71 г 1.Вычислим массу Na₂S0₄, необходимую для приготовления 71 г раствора:

W%(Na₂SO₄) = 20%,

W%(Na₂SO₄) = m(Na₂SO₄) ^. 100%

Найти: m(р-ра)

m (Na₂SО₄^.10Н₂О), m (Na₂so₄); = m(р-ра) . W;

m (H₂0) 100%

m (Na₂SO₄)= 71 г ^. 20%=14,2 г

100%

2. Вычислим массу кристаллогидрата Na₂S0₄ • 10Н₂О, необходимого для приготовления раствора

M (Na₂S0₄ • 10Н₂О) = 322 г/моль;

M (Na₂S0₄) = 142 г/моль;

322 г NaS0₄ • 10Н₂О содержит 142 г. Nag₂S0₄;

m гNa₂S0₄ • 10Н₂О содержит 14,2 г. Na₂S0₄;

m Na₂S0₄ - 10Н₂О ) =322 г ^. 14,2 г = 32,2 г

100 г

3. Вычислим массу воды:

m (p-pa) = m(H₂0) + m(Na₂S0₄ • 10Н₂О);

m (H₂0) = m(p-pa) - m (Na₂ S0₄ • 10H₂O);

m (Н₂0) = 71 г - 32,2 г = 38,8 г/

Ответ: Для приготовления 71 г раствора, где w% (Na₂S0₄) = 20%,надо взять

32,2 г. NaS0₄ • 10Н₂О и 38,8 г Н₂0.

Типовая задача № 5

При выпаривании 500 г 10%-го раствора сульфата лития полу­чили раствор массой 200 г. Какова процентная концентрация полученного раствора?

Дано: Решение:

m₁ (p-pa) =500 г; 1.Определим массу Li₂SO₄ в исходном растворе:

W₂ (Li₂SO₄)=10%;

m ₂(p-pa)=200 г. W%(Li₂SO₄) = m(Li₂SO₄) ^. 100%;

m(p-pa)

Найти: m(Li₂SO₄) = W%(Li₂SO₄) ^. m₁(p-pa);

W₂% (Li₂SO₄) 100%

m(Li₂SO₄) = 10% ^. 500г = 50 г.

100%

2. Определим процентную концентрацию полученного раствора (масса Li₂SO₄ в растворе не изменилась):

w₂ (Li₂SO₄) = m (Li₂SO₄) . 100% = 50 г ^. 100% = 25%

m₂ (p-pa) 200 г

Ответ; w₂ % (Li₂SO₄) = 25%.

Типовая задача № 6

К 250 г 10%-ного раствора глюкозы прилили 150 мл воды. Како­ва массовая доля (%) глюкозы в полученном после разбавления растворе ?

Дано: Решение:

m(p-pa) =250 г 1.Определим массу глюкозы в исходном растворе:

W₁% (глюкозы) = W% = m( глюкозы) . 100%

= 10%; m₁(p-pa)

V(H₂O) =150 мл. m₁( глюкозы) = m(p-pa) ^. w₁ = 250^.0,1=25 г

1 00%

Найти:

W₂% (глюкозы)

2.Масса глюкозы при разбавлении раствора не изменяется. Определим массу раствора, полученного после разбавления:

m₂ (p-pa) = m₁ (p-pa) + m (H₂O);

m (H₂O) = V ^. p = 150 мл ^. 1 г/мл = 150 г;

m₂ (p-pa) = 250 г + 150 г = 400 г.

3. Определим W₂% (глюкозы):

W₂%(глюкозы) = m( глюкозы) . 100% = 25 г ^.100% =6,25%

m₂(p-pa) 400 г

Ответ: w₂% (глюкозы) = 6,25%.

Типовая задача № 7

В 200 г воды растворили 67,2 л газообразного хлороводорода НСI(н. у.). Определить массовую долю хлороводорода в полученном растворе.

Дано: Решение:

m (H₂O) = 200 г. 1. Определим количество вещества НСI:

V ( НСI) = 67,2 л n = V/V_м;

n ( НСI) = 67,2 л/22,4 л/моль = 3 моль

Найт

W% ( НСI) 2. Определим массу НСI:

m( НСI) = М_r (НСI) ^. n ( НСI) = 36,5 г/моль ^. 3 моль = 109,5 г

3. Определим массу раствора:

m(p-pa) = m(H₂O) + m( НСI) = 200 г + 109,5 г = 309,5 г

4. Определим массовую долю НСI в растворе:

W( НСI) = m( НСI).100% = 109,5 г ^. 100% = 35,38%

m(p-pa) 309,5 г

Ответ: W% ( НСI) = 35,38%.

Чтобы определить, в каком соотношении следует смешивать растворы, содержащие разные массовые доли одного и того же растворенного вещества, для получения раствора с заданной массовой долей этого вещества, можно применять правило смешивания или диагональную схему

Пример: в каком массовом соотношении следует смешивать 40% и 15% растворы, чтобы получить 35% раствор.

Дано: Составляем диагональную схему:

W ₁=40% 40 20

W ₂=15% 35

W₃ =35%

15 5

m₁

m₂⁼?

В центре пишем требуемую массовую долю (35). У левого конца каждой диагонали пишем исходные массовые доли (40;15). Затем по диагонали производим вычитание (вычитают всегда из большей величины меньшую):

m₁=35-15=20 m_{1 =} 20 ₌ 4

m₂=40-35=5 m₂ 5 1

Результат вычитания проставляем у правого конца соответствующей диагонали. Требуется смешать 5 массовых частей 15%-го и 20 массовых частей 40%-го растворов, т.е. в соотношении 4:1. Если в смешивании участвует вода, то массовая доля растворенного вещества в ней равняется нулю.

Ответ: для получения 35%-го раствора необходимо смешать 4 части 40% раствора и 1 часть 15% раствора