Как найти массу вещества через нормальность

Отношение количества
или массы вещества, содержащегося в
системе, к объему или массе этой системы
называется концентрацией.

Рассмотрим несколько
способов выражения концентрации.

Процентная
концентрация

(массовая доля растворенного вещества)
(ω) показывает, сколько единиц массы
растворенного вещества содержится в
100 единицах массы раствора. Массовая
доля – безразмерная величина, ее выражают
в долях единицы или процентах:

,

где ω – массовая
доля (%) растворенного вещества; m1
– масса растворенного вещества, г; m
– масса раствора, г.

Масса раствора
равна произведению объема раствора V
(мл) на его плотность r
(г/см3):

,
тогда
.

Молярная
концентрация (молярность)

раствора – показывает, сколько молей
растворенного вещества содержится в
1л раствора.

Молярную концентрацию
(моль на литр) выражают формулой

,

где m1
– масса растворенного вещества, г; М –
молярная масса растворенного вещества,
г/моль; V
– объем раствора, л.

Количество вещества
в молях определяется по формуле:

n
= m1
/М, тогда

Нормальная
концентрация (нормальность раствора)

показывает, сколько грамм-эквивалентов
растворенного вещества содержится в 1
л раствора (моль на литр):

,

где m1
– масса растворенного вещества, г; V
– объем раствора, л.

Э – эквивалентная
масса растворенного вещества (г/моль),
которую рассчитывают по формуле:

Э=(г/моль),

где М – мольная
масса вещества, n
– количество катионов (анионов), В
– валентность. Валентность – это
способность атомов элемента присоединять
определенное число атомов другого
элемента. Эквивалент кислоты можно
определить по формуле: Э = М (кислоты)
/ основность (число атомов водорода).

Например: Э
Н2SO4==49г/моль;
эквивалент основания по формуле: Э = М
(основания) / кислотность (число ОН
групп), так Э
Fe(OH)3==35,6г/моль;
эквивалент соли по формуле: Э = М(соли)
/ число атомов металла * валентность
металла,

Э Al2(SO4)3==114г/моль.

Моляльность
раствора Сm
показывает
количество растворенного вещества,
находящееся в 1 кг растворителя:

,

где m2
– масса растворителя, кг; n
– количество растворенного вещества,
моль.

Пример
1
.
Вычислить молярность и нормальность
40 %-го раствора фосфорной кислоты,
плотность которого 1,25 г/см3.
Объем раствора 1л.

Решение.
Для расчета молярности и нормальности
раствора найдем массу фосфорной кислоты
в 1 л (1000 мл) 40 %-го раствора:

w
= m1
· 100/V
∙ r;

.Молярная
масса Н3РO4
равна 98 г/моль, следовательно,
=
500/98 = 5,1 моль/л.

Молярная
масса эквивалента Н3РO4
равна 98/3 = 32,7 г/моль.

Тогда
СН
= 500/32,7 =
1,53 моль/л.

Пример
2.

Вычислить
массовую долю КОН в 2н. растворе, плотность
которого 1,08 г/см3.

Решение.
Поскольку
нормальность рассчитывается на 1 л
раст­вора, найдем массу растворенного
вещества в 1 л:

СН=
m1/Э∙V;

ЭKOH
= 56 г/моль;

mКОН=2∙56∙1=112
г.

Теперь
вычислим массовую доли КОН в растворе,
содержащем 112
г
гидроксида калия:

w=
m1∙100/V∙r=112∙100/1000∙1,08=10,4
%.

Пример 3.
На нейтрализацию 50 см3
раствора кислоты израсходовано 25 см3
0,5 н. раствора щелочи. Чему равна молярная
концентрация эквивалентов кислоты?

Решение.
Так как вещества взаимодействуют между
собой в эквивалентных соотношениях, то
растворы равной молярной концентрации
эквивалентов реагируют в равных объемах.
При разных молярных концентрациях
эквивалентов объемы растворов реагирующих
веществ обратно пропорциональны их
нормальностям, т.е.

V1:
V2
= С2
: С1
или V1
С1
= V2

С2

50С1
= 25 • 0,5; откуда С1
= 25 • 0,5 / 50 = 0,25н.

Задание:
решить следующие задачи, принимая объем
раствора равным
1 л:

Вариант

Вещество

Концентрация
раствора

Плотность
раствора, г/см3

Вычислить

121

Na2CO3

0,30
М

1,030

Процентную
концентрацию

122

HNO3

9,0
н

1,275

Процентную
концентрацию

123

NH4Cl

10
%

1,028

Молярную
концентрацию

124

Al2(SO4)3

0,55
М

1,176

Процентную
концентрацию

125

HNO3

2
м

Нормальную
концентрацию

126

HCl

15,0
%

1,073

Нормальную
концентрацию

127

H2SO4

13,0
М

1,680

Процентную
концентрацию

128

H3PO4

44,0
%

1,285

Нормальную
концентрацию

129

HClO4

9,0
н

1,150

Процентную
концентрацию

130

H2SO4

2
М

Нормальную
концентрацию

131

CH3COOH

34,0
%

1,043

Молярную
концентрацию

132

BaCl2

2,30
н

1,203

Процентную
концентрацию

133

K2CO3

4
М

Нормальную
концентрацию

134

CuSO4

14,0
%

1,155

Нормальную
концентрацию

135

FeCl3

1,90
М

Нормальную
концентрацию

136

K2CO3

6,0
М

1,567

Процентную
концентрацию

137

NaCl

3
н

Молярную
концентрацию

138

NaCl

20
%

1,148

Молярную
концентрацию

139

HClO4

4,0
н

1,230

Процентную
концентрацию

140

K2CO3

3
М

Нормальную
концентрацию

Задание: решить
следующие задачи

№ задачи

141

На
нейтрализацию 31 см3
0,16 н.
раствора щелочи требуется 217 см3
раствора H2SO4.
Чему равны молярная концентрация
эквивалента и титр раствора H2SO4?
Ответ: 0,023 н.

142

Смешали
300 г 20%-ного раствора и 500 г 40%-ного
раствора NaCl.
Чему равна массовая доля полученного
раствора: Ответ: 32,5%.

143

Определить
массовую долю сульфата натрия в
растворе, полученном при растворении
0,3 моль соли в 150 г воды.

144

Смешали
100 г 15% и 200 г 30% раствора глюкозы.
Определить процентную концентрацию
полученного раствора.

145

Для
осаждения в виде AgCl
всего серебра, содержащегося в 100 см3
раствора AgNO3,
потребуется 50 см3
0,2 н. раствора НС1. Какова молярная
концентрация эквивалента раствора
AgNO3?
Ответ: 0,1 н.

146

Смешали
247 г 62 %-ного и 145 г 18 %-ного раствора
серной кислоты. Какова массовая доля
полученного раствора? Ответ: 45,7%.

147

На
нейтрализацию 20 см3
0,2 н.
раствора щелочи требуется 40 см3
раствора H2SO4.
Чему равна молярная концентрация
эквивалента H2SO4?

148

Смешали
300 г 10% и 500 г 20% раствора хлорида натрия.
Определить процентную концентрацию
полученного раствора.

149

На
нейтрализацию 60 см3
0,16 н.
раствора щелочи требуется 250 см3
раствора H2SO4.
Чему равна молярная концентрация
эквивалента H2SO4?

150

Вычислить
объем 0,1 н раствора КОН, необходимый
для нейтрализации 40 мл 0,18 н раствора
азотной кислоты.

151

Определить
массу воды, в которой необходимо
растворить навеску хлорида натрия,
чтобы получить 200 г 40 % раствора.

152

Вычислить
объем 0,3 н раствора NaОН,
необходимый для нейтрализации 60 мл
0,20 н раствора хлороводородной кислоты.

153

Определить
массовую долю сульфата калия в растворе,
полученном при растворении 0,2 моль
соли в 150 г воды.

154

Определить
массу воды, в которой необходимо
растворить навеску сульфата калия,
чтобы получить 500 г 10 % раствора.

155

Вычислить
объем 0,2 н раствора NaОН,
необходимый для нейтрализации 40 мл
0,35 н раствора азотной кислоты.

156

Вычислить
объем 0,4 н раствора КОН, необходимый
для нейтрализации 15 мл 0,3 н раствора
азотной кислоты.

157

Определить
массу воды, в которой необходимо
растворить навеску сульфата натрия,
чтобы получить 200 г 30 % раствора.

158

Смешали
100 г 10% и 250 г 20% раствора хлорида натрия.
Определить процентную концентрацию
полученного раствора.

159

Определить
массовую долю нитрата натрия в растворе,
полученном при растворении 0,5 моль
соли в 200 г воды.

160

Вычислить
объем 0,4 н раствора КОН, необходимый
для нейтрализации 20 мл 0,25 н раствора
азотной кислоты.

Соседние файлы в папке му по химии

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #


Загрузить PDF


Загрузить PDF

Нормальность отображает концентрацию кислоты или щелочи в растворе. Чтобы узнать нормальность раствора, в расчетах можно использовать как молярность, так и эквивалентную массу молекулы. Если вы решили использовать молярность, используйте формулу N = M(n), где M — это молярность, а n — количество молекул водорода или гидроксида. Если же вы решили использовать эквивалентную массу, используйте формулу N = eq ÷ V, где eq — это количество эквивалентов, а V — объем раствора.

  1. Изображение с названием Calculate Normality Step 1

    1

    Сложите молярную массу всех компонентов раствора. Найдите элементы химической формулы на периодической таблице, чтобы узнать их атомную массу, которая соответствует молярной. Запишите молярную массу каждого элемента и умножьте ее на количество этих элементов. Сложите молярную массу всех компонентов, чтобы узнать общую молярную массу.[1]

    • Например, если необходимо узнать молярную массу серной кислоты (H2SO4), узнайте молярную массу водорода (1 г), серы (3 г) и кислорода (16 г).
    • Умножьте массу на количество компонентов в составе. В нашем примере присутствует 2 атома водорода и 4 атома кислорода. Общая молярная масса водорода равна 2 x 1 г = 2 г. Молярная масса кислорода в этом растворе будет равна 4 x 16 г = 64 г.
    • Сложите все молярные массы вместе. У вас получится 2 г + 32 г + 64 г = 98 г/моль.
    • Если вы уже знаете молярность искомого раствора, перейдите сразу к Шагу 4.
  2. Изображение с названием Calculate Normality Step 2

    2

    Разделите фактическую массу раствора на молярную массу. Узнайте фактическую массу раствора. Она будет указана либо на емкости с раствором, либо в самой задаче. После этого разделите массу раствора на общую молярную массу, найденную ранее. Результатом станет количество молей в растворе, после которого должно быть написано «моль».[2]

    • Например, если вы пытаетесь узнать нормальность 100 г H2SO4, которую растворили в 12 литрах жидкости, используйте фактическую массу и разделите ее на молярную. В результате у вас выйдет: 100 г ÷ 98 г/моль = 1,02 моль.
    • 1 моль равен 6.02 x 1023 атомам или молекулам раствора.
  3. Изображение с названием Calculate Normality Step 3

    3

    Разделите результат на объем раствора в литрах, чтобы узнать молярность. Возьмите только что вычисленное количество молей в растворе и разделите его на общий объем измеряемого раствора. В результате вы узнаете молярность (M), с помощью которой можно узнать концентрацию раствора.[3]

    • Исходя из нашего примера, получится такая формула: 1.02 моль ÷ 12 л = 0.085 M.

    Совет: обязательно переведите объем раствора в литры, если еще этого не сделали. В противном случае вы получите неправильный ответ.

  4. Изображение с названием Calculate Normality Step 4

    4

    Умножьте молярность на количество молекул водорода или гидроксида. Взгляните на химическую формулу, чтобы узнать количество атомов водорода (H) в кислоте или молекул гидроксида в (ОН) в основании. Затем умножьте молярность раствора на количество молекул водорода или гидроксида в этом растворе, чтобы узнать нормальную концентрацию, или нормальность. В конце ответа напишите сокращение «N».[4]

    • В нашем примере у серной кислоты (H2SO4) 2 атома водорода. Значит формула будет такой: 0,085 M x 2 = 0,17 N.
    • В другом примере у гидроксида натрия (NaOH) с молярностью 2 M всего 1 молекула гидроксида. Следовательно, формула будет следующей: 2 M x 1 = 2 N.

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Normality Step 5

    1

    Узнайте общую молярную массу раствора. Взгляните на химическую формулу раствора и найдите каждый элемент в периодической таблице. Запишите молярную массу каждого элемента и умножьте ее на количество этих элементов в формуле. Сложите вместе все молярные массы, чтобы узнать общую молярную массу в граммах.[5]

    • Например, если вы хотите узнать молярную массу Ca(OH)2,тогда узнайте молярную массу кальция (40 г), кислорода (16 г) и водорода (1 г).
    • В формуле 2 атома кислорода и водорода. Общая масса кислорода будет следующей: 2 x 16 г = 32 г. Молярная масса водорода будет равна: 2 x 1 г = 2 г.
    • Сложите вместе все молярные массы, чтобы получить 40 г + 32 г + 2 г = 74 г/моль.
  2. Изображение с названием Calculate Normality Step 6

    2

    Разделите молярную массу на количество молекул водорода или гидроксида. Узнайте количество атомов водорода (H) в кислоте или молекул гидроксида (ОН) в основании. Разделите только что полученную общую молярную массу на количество атомов или молекул, чтобы узнать вес 1 эквивалента, который будет равен массе 1 моли водорода или гидроксида. В конце ответа напишите сокращение «Г.-э.», означающее массу эквивалента.[6]

    • В нашем примере у Ca(OH)2 2 две молекулы водорода, значит, масса эквивалента будет равна 74 г/моль ÷ 2 = 37 Г.-э.
  3. Изображение с названием Calculate Normality Step 7

    3

    Разделите фактическую массу раствора на массу эквивалента. После того, как вы узнаете массу эквивалента, разделите ее на массу раствора, которая указана на емкости с раствором или в решаемой задаче. Ответом станет количество эквивалентов в растворе, чтобы вы потом смогли рассчитать нормальность. В конце ответа поставьте сокращение «э.»[7]

    • Если в нашем примере 75 г Ca(OH)2, то формула будет такой: 75 г ÷ 37 Г.-э = 2,027 э.
  4. Изображение с названием Calculate Normality Step 8

    4

    Разделите число эквивалентов на объем раствора в литрах. Узнайте общий объем раствора и запишите ответ в литрах. Возьмите только что полученное количество эквивалентов и разделите его на объем раствора, чтобы узнать нормальность. В конце ответа поставьте сокращение «N».[8]

    • Если в растворе объемом 8 л находится 75 г Ca(OH)2, тогда разделите количество эквивалентов на объем следующим способом: 2,027 э. ÷ 8 л = 0,253 N.

    Реклама

Советы

  • Нормальная концентрация, или нормальность, обычно используется для измерения кислот и оснований. Если вам нужно определить концентрацию другого раствора, для этого, как правило, измеряют молярность.

Реклама

Что вам понадобится

  • Периодическая таблица
  • Калькулятор

Об этой статье

Эту страницу просматривали 92 095 раз.

Была ли эта статья полезной?

Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля ω компонента раствора определяется как отношение массы данного компонента Х, содержащегося в данной массе раствора к массе всего раствора m. Массовая доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

ωр.в. = mр.в./mр-ра (0 < ωр.в. < 1)                (1)

Массовый процент представляет собой массовую долю, умноженную на 100:

ω(Х) = m(Х)/m · 100% (0% < ω(Х) < 100%)                (2)

где ω(X) – массовая доля компонента раствора X; m(X) – масса компонента раствора X; m – общая масса раствора.

Мольная доля χ компонента раствора равна отношению количества вещества данного компонента X к суммарному количеству вещества всех компонентов в растворе.

Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества Х и растворителя (например, Н2О), мольная доля растворённого вещества равна:

χ(X) = n(X)/(n(X) + n(H2O))                (3)

Мольный процент представляет мольную долю, умноженную на 100:

χ(X), % = (χ(X)·100)%                (4)

Объёмная доля φ компонента раствора определяется как отношение объёма данного компонента Х к общему объёму раствора V. Объёмная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

φ(Х) = V(Х)/V  (0 < φ(Х) < 1)             (5)

Объёмный процент представляет собой объёмную долю, умноженную на 100.

φ(X), % = (φ(X)·100)%                

Молярность (молярная концентрация) C или Cм определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:

Cм(Х) = n(Х)/V                   (6)

Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: Cм(H2SO4) = 0,8 моль/л или 0,8М.

Нормальность Сн определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:

Cн(Х) = nэкв.(Х)/V                   (7)

Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: Сн(H2SO4) = 0,8 моль-экв/л или 0,8н.

Титр Т показывает, сколько граммов растворённого вещества X содержится в 1 мл или в 1 см3 раствора:

T(Х) = m(Х)/V                   (8)

где m(X) – масса растворённого вещества X, V – объём раствора в мл.

Моляльность раствора μ показывает количество растворённого вещества X в 1 кг растворителя:

μ(Х) = n(Х)/mр-ля                   (9)

где n(X) – число моль растворённого вещества X, mр-ля – масса растворителя в кг.

Мольное (массовое и объёмное) отношение – это отношение количеств (масс и объёмов соответственно) компонентов в растворе.

Необходимо иметь ввиду, что нормальность Сн всегда больше или равна молярности См. Связь между ними описывается выражением:

См = Сн · f(Х)               (10)

Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности См, которые необходимо пересчитать в нормальность Сн и величины нормальности Сн, которые следует пересчитать в молярность См.

Пересчёт осуществляем по уравнению (10). При этом нормальность раствора находим по уравнению:

Сн = См/f(Х)                   (11)

Результаты расчётов приведены в табл. 2.

Таблица 1. К определению молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения См Сн Сн См
Реакции обмена 0,2 M Na2SO4 ? 6 н FeCl3 ?
1,5 M Fe2(SO4)3 ? 0,1 н Ва(ОН)2 ?
Реакции окисления-восстановления 0,05 М KMnO4

в кислой среде

? 0,03 М KMnO4

в нейтральной среде

?

Таблица 2

Значения молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения См Сн Сн См
Реакции обмена 0,2M Ma2SO4 0,4н 6н FeCl3
1,5M Fe2(SO4)3 0,1н Ва(ОН)2 0,05М
Реакции окисления-восстановления 0,05М KMnOв кислой среде 0,25н 0,03М KMnO4

в нейтральной среде

0,01М

Между объёмами V и нормальностями Сн реагирующих веществ существует соотношение:

V1 Сн,1 =VСн,2                    (12)

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте молярность, нормальность, моляльность, титр, мольную долю и мольное отношение для 40 мас.% раствора серной кислоты, если плотность этого раствора равна 1,303 г/см3.

Решение.

Масса 1 литра раствора равна М = 1000·1,303 = 1303,0 г.

Масса серной кислоты в этом растворе: m = 1303·0,4 = 521,2 г.

Молярность раствора См = 521,2/98 = 5,32 М.

Нормальность раствора Сн = 5,32/(1/2) = 10,64 н.

Титр раствора Т = 521,2/1000 = 0,5212 г/см3.

Моляльность μ = 5,32/(1,303 – 0,5212) = 6,8 моль/кг воды.

Обратите внимание на то, что в концентрированных растворах моляльность (μ) всегда больше молярности (См). В разбавленных растворах наоборот.

Масса воды в растворе: m = 1303,0 – 521,2 = 781,8 г.

Количество вещества воды: n = 781,8/18 = 43,43 моль.

Мольная доля серной кислоты: χ = 5,32/(5,32+43,43) = 0,109. Мольная доля воды равна 1– 0,109 = 0,891.

Мольное отношение равно 5,32/43,43 = 0,1225.

Задача 2. Определите объём 70 мас.% раствора серной кислоты (r = 1,611 г/см3), который потребуется для приготовления 2 л 0,1 н раствора этой кислоты.

Решение.

2 л 0,1н раствора серной кислоты содержат 0,2 моль-экв, т.е. 0,1 моль или 9,8 г.

Масса 70%-го раствора кислоты m = 9,8/0,7 = 14 г.

Объём раствора кислоты V = 14/1,611 = 8,69 мл.

Задача 3. В 5 л воды растворили 100 л аммиака (н.у.). Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию NH3 в полученном растворе, если его плотность равна 0,992 г/см3.

Решение.

Масса 100 л аммиака (н.у.) m = 17·100/22,4 = 75,9 г.

Масса раствора m = 5000 + 75,9 = 5075,9 г.

Массовая доля NH3 равна 75,9/5075,9 = 0,0149 или 1,49 %.

Количество вещества NH3 равно 100/22,4 = 4,46 моль.

Объём раствора V = 5,0759/0,992 = 5,12 л.

Молярность раствора См = 4,46/5,1168 = 0,872 моль/л.

Задача 4. Сколько мл 0,1М раствора ортофосфорной кислоты потребуется для нейтрализации 10 мл 0,3М раствора гидроксида бария?

Решение.

Переводим молярность в нормальность:

0,1 М Н3РО4  0,3 н; 0,3 М Ва(ОН)2  0,6 н.

Используя выражение (12), получаем: V(H3P04)=10·0,6/0,3 = 20 мл.

Задача 5. Какой объем, мл  2 и 14 мас.% растворов NaCl потребуется для приготовления 150 мл 6,2 мас.% раствора хлорида натрия?

Плотности растворов NaCl:

С, мас.% 2 6 7 14
ρ, г/см3 2,012 1,041 1,049 1,101

Решение.

Методом интерполяции рассчитываем плотность 6,2 мас.% раствора NaCl:

6,2% =6% + 0,2(7% —6% )/(7 – 6) = 1,0410 + 0,0016 = 1,0426 г/см3.

Определяем массу раствора: m = 150·1,0426 = 156,39 г.

Находим массу NaCl в этом растворе: m = 156,39·0,062 = 9,70 г.

Для расчёта объёмов 2 мас.% раствора (V1) и 14 мас.% раствора (V2) составляем два уравнения с двумя неизвестными (баланс по массе раствора и по массе хлорида натрия):

156,39 = V1 1,012 + V2 1,101 ,

9,70 = V1·1,012·0,02 + V2·1,101·0,14 .

Решение системы этих двух уравнений дает V1 =100,45 мл и V2 = 49,71 мл.

Задачи для самостоятельного решения

3.1. Рассчитайте нормальность 2 М раствора сульфата железа (III), взаимодействующего со щёлочью в водном растворе.

12 н.

3.2. Определите молярность 0,2 н раствора сульфата магния, взаимодействующего с ортофосфатом натрия в водном растворе.

0,1 M.

3.3. Рассчитайте нормальность 0,02 М раствора KMnO4, взаимодействующего с восстановителем в нейтральной среде.

0,06 н.

3.4. Определите молярность 0,1 н раствора KMnO4, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

0,02 M.

3.5. Рассчитать нормальность 0,2 М раствора K2Cr2O7, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

1,2 M.

3.6. 15 г CuSO4·5H2O растворили в 200 г 6 мас.% раствора CuSO4. Чему равна массовая доля сульфата меди, а также молярность, моляльность и титр полученного раствора, если его плотность составляет 1,107 г/мл?

0,1; 0,695М; 0,698 моль/кг; 0,111 г/мл.

3.7. При выпаривании 400 мл 12 мас.% раствора KNO3 (плотность раствора 1,076 г/мл) получили 2М раствор нитрата калия. Определить объём полученного раствора, его нормальную концентрацию и титр.

255 мл; 2 н; 0,203 г/мл.

3.8. В 3 л воды растворили 67,2 л хлороводорода, измеренного при нормальных условиях. Плотность полученного раствора равна 1,016 г/мл. Вычислить массовую, мольную долю растворённого вещества и мольное отношение растворённого вещества и воды в приготовленном растворе.

0,035; 0,0177; 1:55,6.

3.9. Сколько граммов NaCl надо добавить к 250 г 6 мас.% раствору NaCl, чтобы приготовить 500 мл раствора хлорида натрия, содержащего 16 мас.% NaCl? Плотность полученного раствора составляет 1,116 г/мл. Определить молярную концентрацию и титр полученного раствора.

74,28 г; 3,05 М; 0,179 г/мл.

3.10. Определить массу воды, в которой следует растворить 26 г ВaCl2·2H2O для получения 0,55М раствора ВaCl2 (плотность раствора 1,092 г/мл). Вычислить титр и моляльность полученного раствора.

192,4 г; 0,111 г/мл; 0,56 моль/кг.

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:

формула расчета массы растворенного вещества, зная массу раствора и его концентрацию

* 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:

m(р-ра) = ρ(р-ра) ∙V(р-ра)

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:

n(в-ва) = m(в-ва)/M(в-ва), где М - молярная масса вещества

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:

n(A)/n(B) = k(A)/k(B)

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:

Расчет количества продукта по данным раствора другого вещества

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

V(газа) = Vm ∙ n(газа) = n(газа) ∙ 22,4 л/моль

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) = Vm ∙ n(газа), тогда:

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

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

В лабораторной практике одна из самых популярных задач – приготовление раствора заданной концентрации. В данной статье мы рассмотрим несколько способов определения необходимой массы растворяемого вещества, в зависимости от набора исходных параметров.

1. Допустим требуется приготовить m1 граммов раствора с массовой концентрацией W (%). Для этого нам необходимы две формулы:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

где х—масса растворяемого вещества, г; m2 — масса воды, г.

2. Если нужно приготовить определенный объем V (мл) раствора концентрации W, находят по таблицам плотность р (в г/см3) раствора данного вещества c требуемой концентрации. Поскольку А = V*p, для расчета получим следующую формулу:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

Необходимая масса воды вычисляется, как и в первом примере по формуле:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

3. Если растворяемое вещество является кристаллогидратом, т. е. содержит кристаллизационную воду, для расчета необходимого его количества используют формулу:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

где X— необходимая масса кристаллогидрата, г; M1—мольная масса кристаллогидрата; М2—мольная масса вещества без кристаллизационной воды.

Необходимая масса воды вычисляется, как и в первом примере по формуле:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

4. При приготовлении раствора объемом V (в мл) заданной нормальности N, вычисляют значение эквивалентной массы Э растворяемого вещества, после чего находят необходимую его навеску (в г) по формуле:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

5. При приготовлении раствора с молярной концентрацией применяют аналогичную формулу:

Как приготовить раствор с нужной концентрацией?

где C — молярная концентрация раствора; Mv— молярная масса растворяемого вещества; V — объем раствора, мл.

Данные формулы будут полезны не только для водных растворов, но и для растворения в других растворителях.

В следующих статьях мы рассмотри другие варианты разбавления. Следите за нашими обновлениями!

 Фото автора RF._.studio: Pexels
Фото автора RF._.studio: Pexels

Добавить комментарий