Определение моляльной концентрации раствора

1. Найдем массу приходящуюся на 1000г

Т.к. раствор имеет ω = 4,0%, то:

На 4 г приходится (100-4) г

xr -----‘’----- 1000г

2. Рассчитаем число моль , приходящихся на 1000г

1 моль – 160 г

y моль – 41,67 г

Таким образом, моляльная концентрация раствора = 0,26 моль/кг

Определение молярной концентрации раствора

1. Найдем массу литра раствора с ω =4%

2. Найдем массу содержащуюся в 1л раствора с ω =4%:

в 100г раствора – 4 г

в 1040г раствора – х г

3. Найдем число моль содержащихся в 1л раствора:

1 моль -160г

Y моль - 41,6г

 

Определение титра раствора

1. Зная, что в 1л (1000мл) раствора с ω =4% содержится 41,6г (см. выше), определим:

41,6г – 1000мл раствора

xг - 1мл раствора

Пример 3.2. Какой объем раствора KOH с ω(KOH)=5%, плотность которого 1,04г/мл, требуется для реакции полного осаждения Fe из 50мл раствора с ω .

Решение.

1. Определим массу , содержащуюся в 50 мл 10%-го раствора:

в 100г раствора содержится 10г

в (50-1,09)г раствора ----‘’---- mr

m(

2. По уравнения реакции:

3KOH + = Fe

3,56г-162,5г

Вычисляем массу KOH, требуемую для реакции с содержащимися в растворе

162,5г , взаимодействует с 168 г KOH

5,45г -----‘’----- m г KOH

m(

3. По массе KOH, концентрации раствора и плотности его вычисляем объем раствора KOH

в 100г 5%-го раствора KOH - 5г KOH

в г -----‘’----- - 5,64 г KOH

Пример 3.3. Для нейтрализации 70мл раствора соляной кислоты потребовалось 200мл 0,3H раствора NaOH. Какова молярная концентрация эквивалентов HCl?

Решение. Эту задачу следует решать, используя соотношение:

 

Из которого получаем:

Следовательно, раствор соляной кислоты 0,86 H.

Примечание. Молекулярную концентрацию эквивалентов вещества необходимо рассматривать применительно к реакциям. Так, например, при полной нейтрализации серной кислоты едким натром:

Число эквивалентности Z( =2;

эквивалент Э(

 

следовательно, в данном случае 1H раствором будет раствор, в литре которого содержится 49г

Для реакции частичной нейтрализации и непонятного обмена эквивалентов будет определятся реакцией:

Поэтому в этом случае 1H раствором будет раствор, в титре которого содержится 98г

Пример 3.4. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов растворенного вещества следующих растворах: 0,2М р-р Al 0,6Mp-p 0,7Mp-p принимая максимальное значение числа эквивалентности.

Решение. Воспользоваться отношением: .

Чтобы перейти от молярной концентрации вещества к молярной концентрации эквивалентов, нужно молярную концентрацию С(В) умножить на число эквивалентности Z(B).

При обратном переходе молярную концентрацию эквивалентов необходимо разделить на число эквивалентности Z(B).

Для электролитов 1:1 (NaCl, KOH, HI и др.) молярная концентрация вещества равна молярной концентрации эквивалентов вещества, т.к. Z(B)=1.

Для сложных электролитов (Al ; ; и др.) молярная концентрация эквивалентов больше, чем молярная концентрация вещества В, т.к. Z(B)>1.

Пример 3.5. Приготовить 70мл раствора с ω( путем смешения раствора ω( и ω(.

Решение. Задачу удобней решать по правилу смешения (правилу креста), согласно которому массы смешиваемых растворов обратно пропорциональны разностям концентраций смеси и отдельных е компонентов.

1. Записываем друг под другом массовые доли некоторых растворов, а правее между ними массовую долю раствора, который необходимо приготовить. Затем из большей массовой доли вычитаем заданную и записываем результат справа снизу; из заданной массовой доли вычитаем наименьшую и записываем результат справа вверху

82 29

 

63

 

34

 

Число 29 и 19 показывают, в каком массовом отношении надо взять растворы ω( в ω( соответственно. Т.е. для приготовления 48г, раствора серной кислоты с ω( необходимо смешать 29г раствора с ω( и 19г раствора с ω(

2. Определим массу раствора серной кислоты ω(:

= 1,535*70=107,45г.

3. Определим массу в объем раствора с необходимые для искомого раствора.

Для приготовленных 48г 83%-го р-ра необходимо взять 29г 82%-го р-ра

107,45 ----‘’---- x г

2. Определим массу и объем раствора с ω( необходимого для приготовления искомого раствора:

Для приготовления 48г 63%-го р-ра – 19г 34%-го р-ра

 

107,45 ----‘’---- y г

Таким образом для приготовления 70 мл раствора с ω( нужно смешать 37,0 мл 82%-го и 33,9 мл 34%-го растворов.

Пример 3.6. Сколько граммов кристаллогидрата Cu и раствора с ω(Cu нужно взять для приготовления 580г растворе веществ меди с ω(Cu .

Решение. Сложность этого примера состоит в том, что кристаллогидрат содержит воду, которая добавляется при приготовлении раствора к воде взятой в качестве растворителя. Имеется несколько способов решения. Приведем один из них.

Кристаллогидрат Cu можно рассматривать как твердый водный раствор. Определим в кристаллогидрате.

Cu Cu

M = 200 г/моль М=182 г/моль

В 200г Cu содержится 182г Cu

В 100г -----‘’----- xг

т.е. кристаллогидрат представляет собой раствор с =91%.

Теперь сформулируем исходное условие следующим образом: необходимо приготовить 580г раствора ацетата меди с ω(Cu из растворов с =91% и (Cu . Найдем их массы, используя правило смешения.

91 22

 

25

 

3

Из схемы видно, что для приготовления 88г (22+66) раствора ацетата меди с ω(Cu нужно в 66г раствора с (Cu растворить 22г кристаллогидрата меди, а для приготовления 580г 25% раствора массы смешиваемых компонентов определяются из пропорции:

88г 25% р-раCu – 66г 3%-го р-ра

580г -----‘’-----‘’ г

= 435г р-раCu с (Cu .

Аналогично найдем массу кристаллогидрата:

для приготовления 88г 25% р-раCu – 22г Cu

580г -----‘’-----‘’ г

= 145г Cu .

Пример 3.7. Определить коэффициент растворимости К (масса растворенного вещества (В) в г, приходящаяся на 100г растворителя) и массовую долю растворенного вещества ω(В) в %, если в 84,68 насыщенного раствора содержится 14,56г растворенного вещества

Решение.

1. Определяем ω(В) в %

в 84,68г раствора содержится 14,56г вещества

в 100г -----‘’----- ω(B)

ω(В) = = 17,2г, т.е. = 17,2%,

Пример 3.8. Масса раствора, насыщенного при 343К, равна 401,11г масса воды в этом растворе на 21,11г больше массы соли. Сколько грамм соли выделится из этого раствора, если его охладить до 293К. Какова массовая доля соли в растворе до и после охлаждения, если в 100г воды при 293К растворяется 65,5г соли?

Решение. Массу соли принимаем за m(B). Тогда масса соли равна (m(B)+21,11), а их сумма: m(B)+(m(B)+21,11) =401,11г представляет собой массу раствора. Решаем полученное уравнение относительно m(B): 2m(B)=401,11-21,11=380г; m(B)=190г, следовательно, в 401,11г насыщенного при 343К раствора содержится 190г соли и 211,11г воды. При охлаждении раствора до 293К масса воды не изменяется.

По условию в 100г воды растворяется 65,5 г соли,

В 211,11 ----‘’---- x г

x =

Тогда при охлаждении из раствора выделяется (190,00-137,22) =52,78г соли. Массовая доля соли в растворе при 343К определяется из пропорции:

в 401,11г раствора содержится 190г соли

в 100г ----‘’---- г

Масса раствора при понижении температуры до 293 уменьшится на 52,78 и будет 401,11-52.78=348,33г.

Массовая доля соли в растворе при 293К вычисляется из пропорции:

в 348,33г раствора содержится 137,22г соли

в 100г ----‘’----

 

Пример 3.9. При выпаривании 1 кг раствора с массовой долей NaOH=16% удалено 100г воды. Какова массовая доля, %, NaOHв растворе после выпаривания?

Решение. В 1 кг раствора с ω(NaOH)=16% содержится 160г едкого титра. После выпаривания 100г воды из раствора масса его стала 900г (104-100), а масса NaOH осталась прежней, т.е. 160г. Найдем концентрацию раствора после выпаривания воды.

В 900г раствора содержится 160г NaOH

В 100г ----‘’---- x

X= ω (NaOH)=17,78 %.

Пример 3.10. При температуре 293К и давлении Р-760мм Hg в 100г воды растворяется 71л аммиака. Определить моляльную концентрацию в массовую долю аммиака, %, в растворе.

Решение.

1. Поскольку объем аммиака зафиксирован при Т=293К, необходимо привести его к нормальным условиям, используя соотношение = const:

2. В соответствии с законом Авогадро:

22,4л (н.у.) – 1 моль

66,15 - x моль

3. 2,95 моль аммиака имеют массу 2,95*17=50,2г, масса полученного по условию раствора составит 100+50.2=150,2г. Теперь моляльную и процентную концентрацию раствора аммиака рассчитывают на основе следующих пропорций:

На 100г воды в растворе приходится 2,95 моль

На 1000г ----‘’---- x моль

В 150,2г раствора содержится 50,2г

В 100г ----‘’---- x г

ω ()=33,4%