Тема 8. Концентрация растворов и способы её выражения

Пример 1. Определите массовую долю хлорида калия в растворе, содержащем 0,072 г КС1 в 0,3 л раствора, плотность которого 1,12 г/мл.

Решение: массовая доля показывает, сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора. Массовая доля – безразмерная величина: (x) =100% m(x)/m, где (x) - массовая доля растворенного вещества в %; m – масса раствора, г. Масса раствора равна произведению объема раствора на его плотность, тогда (x) = (m(x)/V) 100%.

Массовая доля хлорида калия в растворе равна:

(KCl) = 0,072∙100%/1,12300 = 0,02%.

Пример 2. Какова масса соляной кислоты содержащаяся в 0.4 л раствора, если молярная концентрация раствора равна 0,25 моль/л.

Решение: молярная концентрация раствора(молярность) показывает количество растворенного вещества , содержащегося в 1 литре раствора. Молярную концентрацию (моль/л) выражают формулой: С_M(НС1) = m(HCl) /(М(НС1)V),

где m(x) – масса растворенного вещества, г; М – молярная масса растворенного вещества, г/моль; V – объем раствора, л. М(НС1) = 36,5 г/моль. Масса НС1, содержащегося в растворе, равна:

m(HCl) = С_M(НС1)М(НС1)V = 0,2536,50,4 = 3,65 г.

Пример 3. Определите молярную концентрацию эквивалента хлорида кальция, если в 0,5 л раствора содержится 33,3 г СаС1₂.

Решение : молярная концентрация эквивалента (нормальность раствора) показывает число молярных масс эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 литре раствора(моль/л): С_Э= m(x)/M_Э(x)V, где m(x) – масса растворенного вещества, г; М_Э(х) – молярная масса эквивалента растворенного вещества, г/моль; V – объем раствора, л. Молярная масса эквивалента СаСl₂ равна М_Э(СаС1₂) = М(СаС1₂)/2 = 111/2 = 55,5 г/моль. Тогда С_Э(СаС1₂) = = 33,3/55,50,5 = 1,2 моль/л.

Пример 4. В какой массе воды надо растворить 3,5 г глюкозы C₆H₁₂O₆, чтобы получить раствор, моляльность которого равна 0,5 моль/кг?

Решение: моляльность раствора С_m(моль/кг) показывает количество растворенного вещества, находящееся в 1 кг растворителя:

C_m(x) = m(x)/M(x)m, где m – масса растворителя, кг; M(x) – молярная масса растворенного вещества, г/моль; m(x) – масса растворенного вещества, г. М(С₆Н₁₂О₆) = 180 г/моль.

Масса растворителя равна: m = m(x)/C(x)M(x) = 3,25/180,00,5= 0,036 кг.

Пример 5. Определите титр 0,01 н раствора КОН.

Решение: титр раствора показывает массу в граммах растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора: T (x) = m(x)/V,

где m(x) – масса растворенного вещества в граммах; V – объем раствора в мл. В 1 л 0,01 н КОН содержится 0,561 г гидроксида калия. Титр этого раствора равен: Т(КОН) = 0,561/1000 = 0,000561 г/мл.

Пример 6. Рассчитайте молярные доли спирта С₂Н₅ОН и воды в растворе с массовой долей спирта 40%.

Решение: молярная доля  вещества в растворе равна отношению количества данного вещества к общему количеству всех веществ, содержащихся в растворе:  = n/n_i , где n_i - количество всех веществ, содержащихся в растворе. В 100 г раствора с массовой долей спирта, равной 40%, содержится 40 г спирта и 60 г воды. Определяем количество спирта и воды:

n(C₂H₅OH) = 40/46 = 0,87 моль; n(H₂O) = 60/18 = 3,33 моль;

n(C₂H₅OH) + n(H₂O) = 0,87 + 3,33 = 4,2 моль.

(С₂Н₅ОН) = 0,87/4,2 = 0,21; (H₂O) = 3,33/4, 2 = 0,79.

Пример 7. Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную концентрацию и моляльность раствора в котором массовая доля СаСО₃ равна 5%. Плотность раствора равна 1,12 г/мл.

Решение: определим молярную массу и молярную массу эквивалента карбоната кальция: М(СаСО₃) = 100 г/моль; М_э(СаСО₃) = 100/2 = 50 г/моль. В 100 г раствора с массовой долей СаСО₃ 5% содержится 5 г СаСО₃ и 95 г воды. Моляльность раствора СаСО₃ равна С_m(CaCO₃) = 5/1000,095 = 0,526 моль/кг. Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента относятся к 1 литру раствора, т.е. m = 10001,12 = 1120 г. В этой массе раствора содержится 11200,05 = 56 г карбоната кальция. С_М(СаСО₃) = 56/1001 = 0,56 моль/л; С_Н(СаСО₃) = 56/501 = 1,12 моль/л.

Пример 8. Какой объем раствора соляной кислоты с массовой долей НС1 37,23% и плотностью 1,19 г/мл требуется для приготовления 20 л 0,1 М раствора этой кислоты ?

Решение: сначала определяем массу соляной кислоты в 20 л 0,1 M раствора: C_M(HCl) = m(HCl)/M(HCl)V; учитывая, что M(HCl) = 36,5 г/моль, найдём массу соляной кислоты: m(HCl) = = 0,136,520= 73 г. Чтобы ответить на вопрос задачи, надо определить, в каком объеме раствора с массовой долей НС1 37,23% содержится 73 г НС1: V = m(HCl)100%/% = 73∙x∙100/37,231,19 = = 164,8 мл. Следовательно, чтобы приготовить 20 л 0,1 М НС1 надо израсходовать всего 164,8 мл раствора соляной кислоты с массовой долей 37,23%.