Способы выражения концентрации раствора

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Для решения задач этого раздела необходимо пользоваться табл. 6.

Пример 1. Вычислите: а) массовую долю (, %); б) молярную (С, моль/дм³), в) молярную концентрацию эквивалента (С(1/z, А)); г)моляльную (С_m) концентрации раствора Н₃РО₄, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см³ воды, если плотность его 1,031 г/см³. Чему равен титр (Т,г/см³) этого раствора?

Решение

а) Массовая доля растворенного вещества А ((А)) показывает число грамм (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора.

или или , (12)

где m(A) – масса растворенного вещества, г; m_р-ля – масса растворителя, г; m_р-ра масса раствора, г; V_р-ра – объем раствора, см³; _р-ра – плотность раствора, г/см³.

Так как массу воды 282 см³ можно принять равной 282 г (т. к. плотность воды равна 1г/см³), то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно, ;

б) молярная концентрация, или молярность, показывает число молей ( ) растворенного вещества, содержащих в 1 л раствора:

, (13)

,

,

в) молярная концентрация эквивалента (С(1/z, А)), или нормальность, показывает число моль эквивалентов растворенного вещества А, содержащихся в 1 дм³ раствора: или , где z – эквивалент. Так как z = 3, тогда М(1/3,Н₃РО₄) = М/3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль,

,

г) моляльная концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества А, содержащихся в 1 кг растворителя:

(14);

где m_{растворителя}= m_р-ра – m(А), отсюда

д) титром раствора называется число граммов растворенного вещества А в 1 см³ (мл) раствора: ; , или зная молярную концентрацию эквивалентов и молярную массу эквивалентов растворенного вещества, титр легко найти по формуле: .

Пример 2. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходовано 25 см³ 0,5н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение

Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной молярной концентрации эквивалента реагируют в равных объемах. При разных молярных концентрациях эквивалента объемы растворов реагирующих веществ обратнопропорциональны их молярным концентрациям эквивалента, т.е. или (15), тогда 50  С (1/z, кислоты) = 25  0,5, откуда

Пример 3: Сколько литров 96% раствора серной кислоты потребуется для приготовления 20 л 0,5М раствора серной кислоты?

Решение:

Определяем, сколько граммов серной кислоты содержится в 20 дм³ 0,5М раствора: , , отсюда

. Находим, в каком объеме 96% раствора серной кислоты содержится 980 г серной кислоты: , отсюда

, где = 1,84 г/см³ = 18400 кг/м³ (табл.6). Следовательно, потребуется 0,54 дм³ 96 % раствора серной кислоты.

Пример 4. К 1 л 10%-ного раствора КОН прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл.1,045 г/cм³). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение

Массовая доля растворенного вещества (КОН) равна

Масса одного литра 10%-ного раствора КОН

.

В этом растворе .

Масса 0,5 л 5%-ного раствора . В этом растворе .

В общем, объеме полученного раствора (2л) содержание КОН составляет . Тогда молярная концентрация этого раствора .