Как найти массу соляной кислоты в растворе

Раствор соляной кислоты (HCl) объемом 1,8 мл (плотность 1,18 г/мл) с массовой долей вещества 36 процентов, разбавили водой до 1 литра. Найти pH  раствора полученного?

Решение задачи

Запишем уравнение диссоциации соляной кислоты:

Вычислим массу 1,8 мл 36-процентного раствора соляной кислоты (HCl).

Найдем, массу раствора соляной кислоты (HCl) по формуле, устанавливающей связь между массой и объемом раствора:

m = 1,18 г/мл ∙ 1,8 мл = 2,124 (г).

Найдем, сколько в растворе содержится соляной кислоты (HCl) (в г). Для расчета будем использовать формулу нахождения массовой доли растворенного вещества в растворе:

Массовая доля растворенного вещества в растворе – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Выражается в долях единицы или в %. Следует отметить, что массовая доля растворенного вещества в растворе, выраженная в %, называется процентной концентрацией раствора.

Откуда выразим m (вещества):

Получаем:

m (HCl) = 2,124 ∙ 0,36 = 0,765 (г).

Если раствор соляной кислоты (HCl) 36-процентный, то массовая доля соляной кислоты (HCl) в нем 0,36.

Учитывая, что молярная масса соляной кислоты (HCl) равна 36,5 г/моль, рассчитаем химическое количество соляной кислоты (HCl) в растворе, используя формулу, которая устанавливает связь между химическим количеством вещества и массой:

Получаем:

n (HCl) = 0,765/36,5 = 0,021 (моль).

Учитывая, что объем раствора разбавили водой (H₂O) до 1 л, найдем молярную концентрацию раствора соляной кислоты (HCl) по формуле:

Молярная концентрация показывает количество растворенного вещества (моль), содержащегося в 1 л раствора.

Получаем:

По уравнению диссоциации вычислим, сколько моль ионов водорода (H⁺)образуется при полной диссоциации 0,021  моль раствора соляной кислоты (HCl):

при диссоциации 1  моль HCl образуется 1 моль ионов H⁺

при диссоциации 0,021  моль HCl образуется  моль ионов H⁺

Откуда:

Следовательно, концентрация ионов водорода ([H⁺]) равна 0,021 моль.

Вычислим pH раствора соляной кислоты (HCl) по формуле:

Водородный показатель (pH) раствора численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода в этом растворе.

Получаем:

Ответ:

pH раствора 1,678.

Расчеты массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества

Для расчета массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если данные по одному из веществ представлены в виде раствора с определенной массовой долей этого растворенного вещества, следует воспользоваться нижеследующим алгоритмом:

1) Прежде всего следует найти массу растворенного вещества. Возможны две ситуации:

* В условии даны масса раствора и массовая доля растворенного вещества (концентрация). В этом случае масса растворенного вещества рассчитывается по формуле:

* В условии даны объем раствора вещества, плотность этого раствора и массовая доля растворенного вещества в этом растворе. В таком случае следует воспользоваться формулой для расчета массы раствора:

После чего следует рассчитать массу растворенного вещества по формуле 1.

2) Рассчитать количество вещества (моль) участника реакции, масса которого стала известна из расчетов выше. Для этого воспользоваться формулой:

3) Записать уравнение реакции и убедиться в правильности расставленных коэффициентов.

4) Рассчитать количество моль интересующего участника реакции исходя из известного количества другого участника реакции, зная, что количества веществ любых двух участников реакции A и B относятся друг к другу как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции, то есть:

Если  в условии требовалось рассчитать количество вещества, то действия на этом заканчиваются. Если же требуется найти его массу или объем, следует переходить к следующему пункту.

5) Зная количество вещества, определенное в п.4, мы можем рассчитать его массу по формуле:

Также, если вещество является газообразным и речь идет о нормальных условиях (н.у.), его объем может быть рассчитан по формуле:

Рассмотрим пару примеров расчетных задач по этой теме.

Пример 1

Рассчитайте массу осадка, который образуется при добавлении к 147 г 20%-ного раствора серной кислоты избытка раствора нитрата бария.

Решение:

1) Рассчитаем массу чистой серной кислоты:

m(H₂SO₄) = w(H₂SO₄) ∙ m(р-ра H₂SO₄)/100% = 147 г ∙ 20% /100%  = 29,4 г

2) Рассчитаем количество вещества (моль) серной кислоты:

n(H₂SO₄) = m(H₂SO₄) / M(H₂SO₄) = 29,4 г/98 г/моль =  0,3 моль.

3) Запишем уравнение взаимодействия серной кислоты с нитратом бария:

H₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + 2HNO₃

4) В результате расчетов стало известно количество вещества серной кислоты. Осадок представляет собой сульфат бария. Зная, что:

n(BaSO₄)/n(H₂SO₄) = k(BaSO₄)/k(H₂SO₄), где n — количество вещества, а k — коэффициент в уравнении реакции,

можем записать:

n(BaSO₄) = n(H₂SO₄) ∙ k(H₂SO₄)/k(BaSO₄) = 0,3 моль ∙ 1/1 = 0,3 моль

5) Тогда масса осадка, т.е. сульфата бария, может  быть рассчитана следующим образом:

m(BaSO₄) = M(BaSO₄) ∙ n(BaSO₄) = 233 г/моль ∙ 0,3 моль = 69,9 г

Пример 2

Какой объем газа (н.у.) выделится при растворении необходимого количества сульфида железа (II) в 20%-ном растворе соляной кислоты с плотностью 1,1 г/мл и объемом 83 мл.

Решение:

1) Рассчитаем массу раствора соляной кислоты:

m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) ∙ ρ(р-ра HCl) = 83 мл ∙ 1,1 г/мл = 91,3 г

Далее рассчитаем массу чистого хлороводорода, входящего в состав кислоты:

m(HCl) = m(р-ра HCl) ∙ w(HCl)/100% = 91,3 г ∙ 20%/100% = 18,26 г

2) Рассчитаем количество вещества хлороводорода:

n(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 18,26 г/36,5 г/моль = 0,5 моль;

3) Запишем уравнение реакции сульфида железа (II) с соляной кислотой:

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑

4) Исходя из уравнения реакции следует, что количество прореагировавшей соляной кислоты с количеством выделившегося сероводорода связано соотношением:

n(HCl)/n(H₂S) = 2/1, где 2 и 1 — коэффициенты перед HCl и и H₂S соответственно

Следовательно:

n(H₂S) = n(HCl)/2 = 0,5/2 = 0,25 моль

5) Объем любого газа, находящегося при нормальных условиях, можно рассчитать по формуле V(газа) = V_m ∙ n(газа), тогда:

V(H₂S) = V_m ∙ n(H₂S) = 22,4 л/моль ∙ 0,25 моль = 5,6 л

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/

Как правильно производить расчеты по приготовлению растворов

Задача 435. 
Сколько миллилитров концентрированной соляной кислоты (p = 1,19 г/мл), содержащей 38% (масс.) НСI, нужно взять для приготовления 1 л 2н. раствора?
Решение:
M(НСI) = M_Э(НСI) = 36,5 г/моль. 
Рассчитаем массу НСI в 1 л 2 н раствора её: 2 ^. 36,5 = 72,93 г.
Рассчитаем массу 38%-ного раствора по формуле:

где
– массовая доля растворённого вещества; m_(в-ва) – масса растворённого вещества; m_(р-ра) – масса раствора.

Тогда

Объём раствора, который необходимо взять для приготовления 1 л 2 н раствора рассчитаем по формуле:

m_(p-pa) = p ^. V,

где p – плотность, а V – объём раствора, получим:

Ответ: 161,28 мл.

---

Задача 436.
К 100 мл 96%-ной (по массе) H₂SO₄ (плотность 1,84 г/мл) прибавили 400 мл воды. Получился раствор плотностью 1,220 г/мл. Вычислить его эквивалентную концентрацию и массовую долю  H₂SO₄.
Решение:
Массу раствора 100 мл 96%-ного раствора найдём по формуле: 

m(p-pa) = p ^. V,                          

где p – плотность, а V – объём раствора, получим:

m_(p-pa) = 1,84 ^. 100 = 184 г.                           

Массу серной кислоты в данном растворе находим по формуле:  

где
– массовая доля растворённого вещества; m_(в-ва) – масса растворённого вещества; m_(р-ра) – масса раствора.

Тогда

Рассчитаем массу раствора полученного при смешении 100 мл 96%-ного раствора   с 400 мл воды, получим: 

m’_(p-pa) = (100 + 400) ^. 1,220 = 610 г.                          

Определим молярную массу эквивалента H₂SO₄ из соотношения:

M_Э(В) – молярная масса эквивалента кислоты, г/моль; М(В) – молярная масса кислоты; Z(B) – эквивалентное число;  Z_{(кислоты)} равно числу ионов  Н⁺, H₂SO₄ – 2. 

Отсюда

Тогда эквивалентную концентрацию раствора найдём по формуле:

где
m(B)- масса растворённого вещества, M_Э(В) – молярная масса эквивалента растворённого вещества, V – объём раствора (в л или мл).

Отсюда

Рассчитаем массовую долю полученного раствора:

Ответ: 7,2н; 28,96%.

---

Задача 437.
Рассчитать нормальность концентрированной соляной кислоты (плотность 1,18г/мл), содержащей 36,5% (масс.) НСI.
Решение:
Массу 96%-ного раствора найдём по формуле:                       

m(p-pa) = p ^. V,                          

где p – плотность, а V – объём раствора, получим:

m_(p-pa) = 1,18 ^. 1000 = 1180 г.                        

Рассчитаем массу соляной кислоты в растворе по формуле:

где
– массовая доля растворённого вещества; m_(в-ва) – масса растворённого вещества; m_(р-ра) – масса раствора.

Тогда

Определим молярную массу эквивалента HCl из соотношения:

M_Э(В) – молярная масса эквивалента кислоты, г/моль; М(В) – молярная масса кислоты; Z(B) – эквивалентное число;  Z_{(кислоты)} равно числу ионов  Н⁺, H₂SO₄ → 2. 

Отсюда

Ответ: 11,8н.

---

Задача 438.
Какой объем 10%-ной (по массе) серной кислоты (p = 1,07 г/мл) потребуется для нейтрализации раствора, содержащего 16,0 г  NaOH?
Решение:
Уравнение реакции нейтрализации раствора  NaOH раствором H₂SO₄ имеет вид:

H₂SO₄ + 2NaOH ↔ Na₂SO4 + 2H₂O                    

Из уравнения реакции следует, что на нейтрализацию 1 моля NaOH затрачивается 0,5 молей  NaOH, значит, эквивалентная масса серной кислоты в данной реакции равна 49 г/моль (М/2 = 98/2 = 49).

Теперь рассчитаем массу серной кислоты, необходимую для нейтрализации 16 г NaOH из пропорции:

Массу раствора, содержащего 19,6 г  H₂SO₄, рассчитаем по формуле:

где
– массовая доля растворённого вещества; m_(в-ва) – масса растворённого вещества; m_(р-ра) – масса раствора.

Тогда

Объём раствора рассчитаем по формуле: 

m_(p-pa) = p ^. V,                             

где   – плотность, а V – объём раствора, получим:

Ответ: 183,18 мл.

---