Как найти маму раствора

Была ли эта статья полезной?

В реальности, химики редко работают с чистыми веществами. В большинстве своем для работы, при проведении химических реакций, расчетов по ним используются различные растворы.

Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия

Подробнее о процессе растворения мы поговорим в следующих статьях.

При решении расчетных задач нам нудно уметь находить количество чистого вещества, находящегося в растворе. Это необходимо затем, что, как правило, в химическое взаимодействие вступает вещество, а не дополнительные продукты, которое оно содержит: примеси, если это не чистое вещество, компоненты растворителя, или инертные для данного химического процесса компоненты смеси (если это смесь веществ).

Если мы работаем с 500 граммами раствора, в котором всего 10 грамм чистого вещества, то в расчеты мы берем 10 грамм, а не 500! – пример, почему необходимо уметь вычислять количественные характеристики чистого вещества.

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения концентраций растворов. В задачах могут встретиться любые из них. Рассмотрим основные из них более подробно.

I. Массовая доля вещества

Массовая доля – отношение массы чистого вещества к массе всего раствора. Данная величина безразмерная (говорят доля от единицы, всегда меньше 1, или равна единице для чистого вещества), или выражается в %.

Очень часто можно встретить запись запись, например NaOH, 15% – это значит, что из всей массы раствора на долю гидроксида натрия (NaOH) приходится только 15 %.

Следует не забывать, что масса раствора = масса растворителя + масса чистого вещества.

Зная массовую долю вещества, нетрудно выразить формулу для расчета массы чистого вещества:

В некоторых задачах масса раствора может быть не дана в условии. В этом случае мы сами можем её задать. Как правило в таких случаях, мы задаём массу раствора как 100 г. Дальнейший расчет ведется уже исходя из заданной массы (если требуется перевести одну концентрацию в другую).

Приведем примеры задач:

Мы специально делаем подробное решение, чтобы отследить ход мыслей.

Решим аналогичную задачу:

Более часто встречаются задачи, в которых требуется приготовить раствор из другого раствора путем добавления чистого вещества (в этом случае концентрация увеличится), растворителя (концентрация уменьшится) или другого раствора (концентрация займёт промежуточное значение).

Рассчитайте массу соли, которую необходимо добавить к 150 г 10% -го раствора, чтобы концентрация полученного раствора стала 15%?

Данную задачу можно решать различными способами. В настоящий момент приведем только один (более длинный, но более понятный). Для решения таких задач другим способом мы подготовим видео.

Задачи, в которых добавляется растворитель – решаются проще.

Какое количество воды необходимо добавить к 200 г 15%-го раствора, чтобы его концентрация стала 10%?

Для решения задач, в которых смешиваются два раствора, имеющих различные концентрации, можно использовать следующий алгоритм:

1. Рассчитать количество чистого вещества в обоих растворах и сложить их.

2. Поделить полученное число на сумму масс растворов. Домножить на 100 %.

Решим для примера следующую задачу

Смешали 200 г 10%-го раствора серной кислоты и 100 г 20-% го. Какая массовая доля стала у получившегося раствора?

II. Молярная концентрация вещества

Молярная концентрация вещества – отношение количества вещества к объему раствора. Данная величина показывает нам, сколько (моль) вещества растворено в 1 литре раствора. Единица измерения – моль/л.

Обозначается молярная концентрация заглавной буквой C

В химической лаборатории очень часто для обозначения концентрации используется именно данная величина.

Очень часто, на химических склянках можно увидеть следующие обозначения:

Таким способом также обозначается молярная концентрация. Число перед буквой М обозначает концентрацию: 1 моль/л; 0,1 моль/л; 0,02 моль/л; 3 моль/л; 0,5 моль/л.

Можно также встретить в задачах такое обозначение, связанное с данной формой записи: молярный раствор (1 М) – раствор, концентрация которого составляет 1 моль/л. Децимолярный раствор (0,1 М) – 0,1 моль/л; сантимолярный раствор (0,01 М) – 0,01 моль/л.

Решим некоторые задачи, в которых используется молярная концентрация:

Для приготовления раствора сульфата натрия навеску, содержащую 14,2 г соли растворили в 500 мл воды и довели до метки.

Доведение до метки обозначает, что объем приготовленного раствора составляет (в данном случае) 500 мл.

Часто требуется рассчитать количество вещества:

Прежде чем проводить расчет по уравнению химических реакций, необходимо найти количество вещества.

III. Моляльная концентрация

Моляльная концентрация – отношение количества (моль) растворенного вещества к массе растворителя. Данная концентрация показывает нам, сколько моль вещества необходимо добавить к 1 кг растворителя (воды, например), чтобы получить нужную концентрации. Обозначается данная концентрация См, а измеряется в моль/кг(растворителя).

IV. Мольная доля

Мольная доля – отношение количества вещества к сумме количеств всех компонентов раствора. Данная физическая величина не имеет размерности.

Сумма всех мольных долей раствора равна “1”.

Данная физическая величина нашла широкое применение в химической химии для описания равновесных термодинамических процессов.

V. Титр

Титр – отношение массы вещества к единице объема (выраженного в миллилитрах). Титр показывает, сколько грамм вещества находится в каждом миллилитре раствора. обозначается как “Т” и измеряется в г/мл.

Титр – очень маленькая величина, так как в в 1 миллилитре раствора может находиться незначительное количество вещества.

Титр нашел широкое применение в аналитической химии.

В заключении

По данной теме существует огромное количество расчетных задач. Многие из них мы рассмотрим в следующих статьях. О пока…

Проверьте, как Вы усвоили материал.

Задание №1. Перейдите к гугл-форме и ответьте на вопросы (базовый уровень):

https://forms.gle/7u32uLfxRk1Yug7a8

Задание №2. Решите расчетные задачи: https://vk.com/page-205267346_56951920 (повышенный уровень)

Задание №3. Решите следующую задачу:

Какова молярная концентрация 12%-ного раствора серной кислоты (H2S04) с плотностью р = 1,08 г/см3. Рассчитайте титр данного вещества, моляльную концентрацию, мольную долю.

Отчет о решении задач пришли в беседу “Учебный класс”:

https://vk.me/join/DKsyQe2p0hJ2Wdoch1XOTwi_qZEJow1udOM=

1. вычисление массовой доли растворённого вещества (в процентах) и массы растворенного вещества;

2. вычисление молярной концентрации и массы вещества в растворе определённой молярной концентрации;

3. разбавление растворов с массовой долей растворённого вещества и молярной концентрацией;

4. смещение растворов с массовой долей растворённого вещества и молярной концентрацией;

5. расчёты по химическим уравнениям с применением растворов различной концентрации.

Необходимо знать условные обозначения физических величин, которые используются при решение задачи:

·        m(р.в.), или m, – масса растворённого вещества в растворе, например, m(CACL₂);

·        m(р-ра.), или m(р.),  – масса раствора;

·        w(р.в.), или  w, – массовая доля растворённого вещества.

Растворённое вещество является  частью целого – раствора. Следовательно, масса раствора представляет собой сумму масс растворённого вещества и растворителя (воды):

w(р.в.) = m(р.в.)/m(р-ра.)*100%

Задача 1: Какова массовая доля растворённого вещества в растворе, полученном  растворением хлорида кальция массой 10г в воде 70г?

Дано m (CaCL2) =10г m(H2O) = 70г	Решение w(р.в.) = m(р.в.)/m(р-ра.)*100% w(CaCL2) = m(CaCL2) /m(р–ра.)*100% в данном случае нам из формулы не известна масса раствора. Найдём массу раствора. m(р.в.) –это (CaCL2) его10г m(р-ра) = m(р.в.) + m(H2O) m(р-ра) =10г +70г =80г w(CaCL2) =10г :80г = 0.125*100%=12.5%
Найти : w(CaCL2) – ?
Ответ:	Массовая доля CaCL2 в полученном растворе 12,5%

2. Приготовление раствора с заданной массовой долей растворённого вещества.

Задача 2

Сколько безводного карбоната натрия и воды надо взять, чтобы приготовить раствор массой 70 г с массовой долей карбоната натрия 10%

Дано: m(р-ра) – 70г w(р.в.) – 9% = 0,09	Решение w(р.в.) = m(р.в.) / m (р-ра) нам не известно из  формулы m(р.в.) следует m(р.в.)=w(р.в.) * m (р-ра) m (р-ра)  = m(р.в.)  + m(H2O), отсюда, m(H2O) = m (р-ра) – m(р.в.) ; m(р.в.)  = 0,09 * 70г = 6.3г m(H2O)  = 70г – 6.3г = 63,7г
Найти: m(H2O) -? m(Na2CO3) -?
Ответ:	Для приготовления раствора надо взять 6,3г карбоната натрия (Na2CO3) и 63,7г или 63,7 мл. воды (H2O)

3. Вычисление молярной концентрации раствора.

Исходные уравнение для вычислений:

с(р.в.) = n(р.в) / V(р-ра) или с(р.в.) = v(р.в.) / V(р-ра)

с(р.в.) – молярная концентрация растворённого вещества,

n(р.в) или v(р.в.) – количество растворенного вещества,

V(р-ра) – объём раствора.

Задача 3

В воде растворили гидроксид натрия массой 21,4г . Объём раствора довели до 300 мл.. Определите молярную концентрацию полеченного раствора.

Дано: m(NaOH) = 21.4г V(р-ра) –300мл.= 0.3л	Решение: с(р.в.) = n(р.в) / V(р-ра) n(р.в) =m / M; M(NaOH) = 40г/моль n(NaOH) =21,2г :40г/моль = 0,53моль c(NaOH)  = 0.53моль : 0,3л = 1,77моль/литр или 1,8M
Найти: c(NaOH)-?
Ответ:	Концентрация полученного растворённого 1.8 моль/л

4, Приготовление раствора заданной молярной концентрации

Растворы молярной концентрации можно готовит из твёрдых, жидких и газообразных веществ. В случае жидкого вещества необходимо знать его плотность; если раствор готовится из газообразного вещества, то применяется молярный объём газов (при н.у.)

Вычисления, связанные с приготовлением молярного раствора, часто  являются составным компонентом в расчётах по химическим уравнениям (комбинированные задачи).

Задача 4   Какая масса хлорида цинка потребуется для приготовления раствора этой соли объёмом 500 мл. и с концентрацией 1.15 моль/л

Дано: V(р-ра) = 500мл или 0,5 c(ZnCL2) = 1.15моль/л	Решение: m(ZnCL2) = n(ZnCL2) * M(ZnCL2) M(ZnCL2) =136г/моль c(р.в.) = n(р.в.) / V(р-ра)концентрация хлорида цинка нам дана в задаче, а количество вещества нам не известна n(р.в.) =c(р.в.) * V(р-ра)  n(ZnCL2) = 1.15моль/л * 0,5 =0,575моль m(ZnCL2) = n(ZnCL2) * M(ZnCL2) m(ZnCL2) =0,575моль * 136г/моль =78г
Найти: m(ZnCL2) = ?
Ответ:	Для приготовления 500мл 1.15Mраствора потребуется 78г хлорида цинка

Вычислениие концентрации растворов веществ (моляльность, молярность, мольная доля, массовая доля раствора)

Вычисление моляльности и мольной доли раствора хлорида цинка

Задача 187.
Вычислите моляльность и мольную долю 0,2 моль/л раствора ZnCl₂, плотность = 1,02 г/мл.
Решение:
р(р-ра) = 1,02 г/мл;
См = 0,2 моль/л;
M(H₂O) = 18 г/моль;
M(ZnCl₂) = 135 г/моль.

1. Вычисление моляльности раствора

Моляльная концентрация (моляльность, молярная весовая концентрация) — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг.
Формула вычисления моляльности раствора:

Сm(B) = n(B)/m(A), где
Сm(B) – моляльность раствора;
n(B) — количество растворённого вещества, моль;
m(A) — масса растворителя, кг.

2. Вычисление моляльности раствора

Моляльность (Сm) – показывает сколько моль растворенного вещества растворено в 1 кг растворителя. 
Формула вычисления моляльности раствора:

Cm = (m₁ • 1000)/(M • m₂), где
m₁ – масса растворенного в растворе вещества, г;
М – молярная масса растворенного вещества, г/моль; 
m₂ – масса растворителя, г.

а) Рассчитаем массу растворенного в растворе ZnCl₂, получим:

m₁ = См • M(ZnCl₂) = 0,2 • 135 = 27 г.

б) Рассчитаем массу раствора, получим:

m(p-pa) = р(р-ра) • 1000 = 1,02 • 1000 = 1020 г.

в) Рассчитаем массу воды, получим:

m₂ = m(p-pa) – m₁ = 1020 – 27 = 993 г.

г) Рассчитаем моляльность (Сm), получим:

Cm = (m₁ • 1000)/(M • m₂) = (27 • 1000)/(135 •993) = 0,201 кг/моль.

2. Вычисление мольной доли ZnCl₂ и Н₂О в растворе

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы. 
Формула вычисления моляльной доли:

х(B) = n(B)/∑(n_i), где
х(B) – мольная доля компонента B;
n(B) – количество компонента B, моль;
∑(n_i) – сумма количеств всех компонентов.

а) Количество ZnCl₂ в растворе равно:

n(B) = m₁/M(ZnCl₂) = 27/135 = 0,2 моль.

б) Количество воды в растворе равно:

n(А) = m₂/M(H2O) = 993/18 =  55,17 моль.

в) Сумма количеств всех компонентов:

∑(n_i) = n(B) + n(А = 0,2 + 55,17 = 55,37 моль.

г) Мольная доля ZnCl₂ в растворе равна:

х(B) = n(B)/∑(n_i) = 0,2/55,37 = 0,0036.

д) Мольная доля Н₂О в растворе равна:

х(А) = n(А)/∑(n_i) = 55,17/55,17 = 0,9964.

---

Получение объема раствора с молярной концентрацией эквивалента

Задача 188.
Какой объём раствора с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л можно получить из 0,6 кг раствора кальций нитрата с массовой долей соли 3,4% (р = 1,01 г/мл)?
Дано:
w% = 3,4% или 0,034;
m(p-pa) = 0,6 кг или 600 г;
М_Э[Ca(NO₃)₂] = 82,044 г/моль;
C_Э[Ca(NO₃)₂] = 2 моль/л;
V(p-pa) = ?
Решение:
Эквивалент – это условная или реальная частица, которая в данной химической реакции эквивалентна одному атому или иону водорода, или одному протону, или одному электрону (по – другому, способна замещать или присоединять 1 грамм водорода).
Эквивалент – есть 1/z часть частицы (молекулы, атома).

У соли Z равно произведению валентности (степени окисления) металла на число атомов металла. Например,
Z[Ca(NO₃)₂] = (+2) · 1 = 2.
Z для (Al2(SO₄)₃) = 3·2 = 6.

Так как М[Ca(NO₃)₂] = 164,088 г/моль, то молярная масса эквивалента нитрата кальция равна молярной массе соли поделенной на влентность кильция, получим:

М_Э[Ca(NO₃)₂] = 164,088/2 = 82,044 г/моль.

Молярная концентрация эквивалентов вещества B C_Э(B) (нормальность – устаревшее) определяется числом эквивалентов растворенного вещества в единице объема раствора, моль/л:

C_Э(B) = m(В)/[М_Э(B) • V(p-pa), где
M_Э – молярная масса эквивалента, m(В) – масса вещества в растворе, V(p-pa) – объем раствора вещества.

Отсюда

C_Э[Ca(NO₃)₂] = m[Ca(NO₃)₂]/{М_Э[Ca(NO₃)₂] • V(p-pa).

Закон эквивалентов для индивидуальных веществ, например для раствора Ca(NO₃)₂ записывается так:

m(B)/М_Э(В) = [C_Э(B) • V(p-pa)] или m[Ca(NO₃)₂]/М_Э[Ca(NO₃)₂] = {[Ca(NO₃)₂] • V(p-pa).

Отсюда

V(p-pa) = m(B)/[М_Э(В) • C_Э(B)] = m[Ca(NO₃)₂]/{М_Э[Ca(NO₃)₂] • C_Э[Ca(NO₃)₂]}.

Для решения задачи необходимо найти массу нитрата кальция в растворе, получим:

m[Ca(NO₃)₂] = w% • m(p-pa) = 0,034 • 600 = 20,4 г.

Тогда

V(p-pa) = m(B)/[М_Э(В) • C_Э(B)] = m[Ca(NO₃)₂]/{М_Э[Ca(NO₃)₂] • C_Э[Ca(NO₃)₂]} = 20,4 г/82,044 г/моль • 2 моль/л = 0,124 л или 124 мл.

Ответ: 124 мл.

Решение задачи можно представить так:

m[Ca(NO₃)₂] = w% • m(p-pa) = 0,034 • (600 • 1,01) = 20,604 г.

Тогда

V(p-pa) = m(B)/[М_Э(В) • C_Э(B)] = m[Ca(NO₃)₂]/{М_Э[Ca(NO₃)₂] • C_Э[Ca(NO₃)₂]} = 20,604 г/82,044 г/моль • 2 моль/л = 0,1256 л или 125,6 мл.

Ответ: 125,6 мл.
 

---

Вычисление массовой доли спиртов в смеси этанола и метанола

Задача 189.
Для окисления смеси этанола и метанола в кислой среде потребовалось добавить 0,64 моль перманганата калия и при этом выделилось 8,96 л. газа. Вычислите массовые доли спиртов в исходной смеси.
Решение:

1. Процессы окисления спиртов протекают по-разному:

5С₂H₅OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5CH₃COOH + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O
5СH₃OH + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ = 5CО₂ + 6MnSO₄ + 3K₂SO4 + 19H₂O

2. Определим количество вещества СО₂, образовавшегося при окислении метанола, получим:

n(СО₂) = V(СО₂)/Vm(СО₂) = 8,96 л/22,4 л/моль = 0,4 моль.
n(СH₃OH) = n(СО₂) = 0,4 моль.
m(СH₃OH) = 32 г/моль • 0,4 = 12,8 г.

3. Определим количество вещества KMnO₄, затраченное на окисление метанола получим:

n1(KMnO₄) = 6/5n(СО₂) = 1,2•0,4 = 0,48 моль.

4. Определим количество вещества KMnO₄, затраченное на окисление этанола получим:

n₂(KMnO₄) = n(KMnO₄) – n₁(KMnO₄) = 0,64 – 0,48 = 0,16 моль.

Тогда

n(С₂H₅OH) = 5/4n(KMnO₄) = 1,25 • 0,16 = 0,2 моль.

 m(С₂H₅OH) = 46 г/моль • 0,2 = 9,2 г.

Отсюда

m_(смеси) = 12,8 + 9,2 = + 22 г.

5. Вычислим массовые доли веществ, получим:

w%(СH₃OH) = [m(СH₃OH) • 100%]/m(смеси) = (9,2 • 100%)/22 = 41,82%.

w%(С₂H₅OH) = 100% – 41,82 = 58,18%.

Ответ: w%(СH₃OH) = 41,82% • w%(С₂H₅OH) = 58,18%.

---

Определение объемных долей метана и этана в смеси газов

Задача 190.
На сжигание природного газа объемом 200 л, содержащего метан, этан и негорючие примеси, затратили кислород объемом 395 л. Объемы газов измерены при нормальных условиях. Определите объемные доли метана и этана в газе, если объемная доля негорючих примесей составляет 5%.
Решение:

1. Расчет объемов метана и этана в горючей смеси

Уравнения реакции горения веществ будут иметь вид:

1) CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O
2) C₂H₆ + 3,5O₂ = 2CO₂ + 3H₂O

Рассчитаем обем чистой газовой смеси, получим:

V(смеси) – 200 • (1 -0,05) = 190 л.

Из уравнений горения газов вытекает, что на сгорание 1 моль метана затрачивается 2 моль кислорода, а на сгорание этана – 3,5 моль.

Примем объм метана и этана в газовой смеси за “х” и “у” соответственно, 2х и 3,5Y.

Для вычисления состава смеси метана и этана в обьемных частях составим уравнение с двумя паременными, плоучим:

х + y = 190
х + 3,5у = 395

Решим систему линейных уравнений методом подстановки:

Выразим из первого уравнения х + у = 190 данной системы “y” через “x“, получим:

у = (190 – х).

Подставив во второе уравнение х + 3,5у = 395 данной системы вместо “y” выражение (19 – х), получим систему:

х + у = 190
х + 3,5(190 – х) = 395

Полученные системы равносильны. В последней системе второе уравнение содержит только одну переменную. Решим это уравнение, получим:

х + 3,5(190 – х) = 395
х + 665 – 3,5х = 395
“х” = 108

Тогда

“у” = 190 – “х” = 190 – 108 = 82.

V(CH₄) = 108 л;
V(C₂H₆) = 82 л.

2. Расчет объемных долей метана и этана в газе 

w%V(CH₄) = [V(CH₄) • 100%]/V_(смеси) = (108 л • 100%)/190 л = 56,84%;
w%V(C₂H₆) = [V(C₂H₆) • 100%]/V_(смеси) = (82 л • 100%)/190 л = 43,16%.

Ответ: w%V(CH4) = 56,84%; w%V(C2H6) = 43,16% л.

---

В уроке 15 «Моляльность и молярность» из курса «Химия для чайников» рассмотрим понятия растворитель и растворенное вещество научимся выполнять расчет молярной и моляльной концентрации, а также разбавлять растворы. Невозможно объяснить что такое моляльность и молярность, если вы не знакомы с понятием моль вещества, поэтому не поленитесь и прочитайте предыдущие уроки. Кстати, в прошлом уроке мы разбирали задачи на выход реакции, посмотрите если вам интересно.

Химикам нередко приходится работать с жидкими растворами, так как это благоприятная среда для протекания химических реакций. Жидкости легко смешивать, в отличие от кристаллических тел, а также жидкость занимает меньший объем, по сравнению с газом. Благодаря этим достоинствам, химические реакции могут осуществляться гораздо быстрее, так как исходные реагенты в жидкой среде часто сближаются и сталкиваются друг с другом. В прошлых уроках мы отмечали, что вода относится к полярным жидкостям, и потому является неплохим растворителем для проведения химических реакций. Молекулы H₂O, а также ионы H⁺ и OH^—, на которых вода диссоциирована в небольшой степени, могут способствовать запуску химические реакций, благодаря поляризации связей в других молекулах или ослаблению связи между атомами. Вот почему жизнь на Земле зародилась не на суше или в атмосфере, а именно в воде.

Растворитель и растворенное вещество

Раствор может быть образован путем растворения газа в жидкости или твердого тела в жидкости. В обоих случаях жидкость является растворителем, а другой компонент — растворенное вещество. Когда раствор образован путем смешивания двух жидкостей, растворителем считается та жидкость, которая находится в большем количестве, иначе говоря имеет бОльшую концентрацию.

Расчет концентрации раствора

Молярная концентрация

Концентрацию можно выражать по разному, но наиболее распространенный способ — указание его молярности. Молярная концентрация (молярность) — это число молей растворенного вещества в 1 литре раствора. Единица молярности обозначается символом M. Например два моля соляной кислоты на 1 литр раствора обозначается 2 М HCl. Кстати, если на 1 литр раствора приходится 1 моль растворенного вещества, тогда раствор называется одномолярным. Молярная концентрация раствора обозначается различными символами:

• cx, Смx, [x], где x — растворенное вещество

Формула для вычисления молярной концентрации (молярности):

• См = n/V, моль/л

где n — количество растворенного вещества в молях, V — объем раствора в литрах.

Пару слов о технике приготовления растворов нужной молярности. Очевидно, что если добавить к одному литру растворителя 1 моль вещества, общий объем раствора будет чуть больше одного литра, и потому будет ошибкой считать полученный раствор одномолярным. Чтобы этого избежать, первым делом добавляем вещество, а только потом доливаем воду, пока суммарный объем раствора не будет равным 1 л. Полезно будет запомнить приближенное правило аддитивности объемов, которое гласит, что объем раствора приближенно равен сумме объемов растворителя и растворенного вещества. Растворы многих солей приближенно подчиняются данному правилу.

Пример 1. Химичка дала задание растворить в литре воды 264 г сульфата аммония (NH₄)₂SO₄, а затем вычислить молярность полученного раствора и его объем, основываясь на предположении об аддитивности объемов. Плотность сульфата аммония равна 1,76 г/мл.

Решение:

Определим объем (NH₄)₂SO₄ до растворения:

• 264 г / 1,76 г/мл = 150 мл = 0,150 л

Пользуясь правилом аддитивности объемов, найдем окончательный объем раствора:

• 1,000 л + 0,150 л = 1,150 л

Число молей растворенного сульфата аммония равно:

• 264 г / 132 г/моль = 2,00 моля (NH4)2SO4

Завершающий шаг! Молярность раствора равна:

• 2,000 / 1,150 л = 1,74 моль/л, т.е 1,74 М (NH₄)₂SO₄

Приближенным правилом аддитивности объемов можно пользоваться только для грубой предварительной оценки молярности раствора. Например, в примере 1, объем полученного раствора на самом деле имеет молярную концентрацию равную 1,8 М, т.е погрешность наших расчетов составляет 3,3%.

Моляльная концентрация

Наряду с молярностью, химики используют моляльность, или моляльную концентрацию, в основе которой учитывается количество использованного растворителя, а не количество образующегося раствора. Моляльная концентрация — это число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя (а не раствора!). Моляльность выражается в моль/кг и обозначается маленькой буквой m. Формула для вычисления моляльной концентрации:

• m = n/m

где n — количество растворенного вещества в молях, m — масса растворителя в кг

Для справки отметим, что 1 л воды = 1 кг воды, и еще, 1 г/мл = 1 кг/л.

Пример 2. Химичка попросила определить моляльность раствора, полученного при растворении 5 г уксусной кислоты C₂H₄O₂ в 1 л этанола. Плотность этанола равна 0,789 г/мл.

Решение:

Число молей уксусной кислоты в 5 г равно:

• 5,00 г / 60,05 г/моль = 0,833 моля C₂H₄O₂

Масса 1 л этанола равна:

• 1,000 л × 0,789 кг/л = 0,789 кг этанола

Последний этап. Найдем моляльность полученного раствора:

• 0,833 моля / 0,789 кг растворителя = 0,106 моль/кг

Единица моляльности обозначается Мл, поэтому ответ также можно записать 0,106 Мл.

Разбавление растворов

В химической практике часто занимаются разбавлением растворов, т.е добавлением растворителя. Просто нужно запомнить, что число молей растворенного вещества при разбавлении раствора остается неизменным. И еще запомните формулу правильного разбавления раствора:

• Число молей растворенного вещества = c1V1 = c2V2

где с1 и V1 — молярная концентрация и объем раствора до разбавления, с2 и V2 — молярная концентрация и объем раствора после разбавления. Рассмотрите задачи на разбавление растворов:

Пример 3. Определите молярность раствора, полученного разбавлением 175 мл 2,00 М раствора до 1,00 л.

Решение:

В условие задача указаны значения с1, V1 и V2, поэтому пользуясь формулой разбавления растворов, выразим молярную концентрацию полученного раствора с2

• с2 = c1V1 / V2 = (2,00 М × 175 мл) / 1000 мл = 0,350 М

Пример 4 самостоятельно. До какого объема следует разбавить 5,00 мл 6,00 М раствора HCl, чтобы его молярность стала 0,1 М?

Ответ: V2 = 300 мл

Без сомнения, вы и сами догадались, что урок 15 «Моляльность и молярность» очень важный, ведь 90% все лабораторных по химии связаны с приготовлением растворов нужной концентрации. Поэтому проштудируйте материал от корки до корки. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.