Как найти водный раствор

“Водный” перенаправляется сюда. Для жидкости в глазу см. Водный юмор.

An водный раствор это решение в которой растворитель является воды. В основном это показано в химические уравнения добавив (aq) к соответствующему химическая формула. Например, раствор столовая соль, или хлорид натрия (NaCl), в воде будет представлен как Na⁺(водн.) + Cl⁻(водн.). Слово водный (который исходит из аква) означает относящиеся к, связанные с, аналогичные, или растворенный в воде. Поскольку вода является отличным растворителем и ее естественным образом много, она является повсеместным растворителем в химия. Водный раствор – вода с pH 7,0, где ионы водорода (H⁺) и гидроксид-ионы (OH⁻) находятся в Аррениус баланс (10⁻⁷).

А неводный раствор представляет собой раствор, в котором растворителем является жидкость, но не вода.^[1] (Смотрите также Растворитель и Неорганический неводный растворитель.)

Вещества, которые гидрофобный («водобоязнь») плохо растворяются в воде, тогда как те, которые гидрофильный («водный») делать. Пример гидрофильного вещества – хлорид натрия. Кислоты и базы водные растворы, в составе их Определения Аррениуса.

Способность вещества растворяться в воде определяется тем, может ли вещество соответствовать или превосходить сильные силы притяжения молекулы воды образуют между собой. Если вещество не растворяется в воде, молекулы образуют осадок.

Реакции в водных растворах обычно являются реакциями метатезиса. Реакции метатезиса – это еще один термин для двойного вытеснения; то есть, когда катион смещается с образованием ионной связи с другим анионом. Катион, связанный с последним анионом, будет диссоциировать и связываться с другим анионом.

Водные растворы, проводящие электрический ток эффективно сдерживать сильные электролиты, а плохо проводящие считаются со слабыми электролитами. Эти сильные электролиты – это вещества, которые полностью ионизированный в воде, тогда как слабые электролиты проявляют лишь небольшую степень ионизации в воде.

Неэлектролиты – это вещества, которые растворяются в воде, но сохраняют свою молекулярную целостность (не диссоциируют на ионы). Примеры включают сахар, мочевина, глицерин, и метилсульфонилметан (МСМ).

При написании уравнений водных реакций важно определить осадок. Чтобы определить осадок, нужно обратиться к таблице растворимости. Растворимые соединения являются водными, а нерастворимые – осадками. Не всегда может быть осадок.

При проведении расчетов относительно реагируя одного или нескольких водных растворов, как правило, необходимо знать концентрация, или молярность, водных растворов. Концентрация раствора дана с точки зрения формы растворенного вещества до его растворения.

Водные растворы могут содержать, особенно в щелочной зоне или подвергнутые радиолизу, гидратированный атомарный водород и гидратированные электроны.

Смотрите также

• Кислотно-основная реакция
• Функция кислотности
• Диссоциация (химия)
• Ионы металлов в водном растворе
• Свойства воды
• Растворимость
• Сольватированный электрон

использованная литература

эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью от добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: “Водный раствор”  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Апрель 2011 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

1. ^ «Решения». Химический факультет Вашингтонского университета. Вашингтонский университет. Получено 13 апреля 2018.

• Зумдаль С. 1997. Химия. 4-е изд. Бостон: Компания Houghton Mifflin. С. 133–145.

Расчеты при приготовлении водных растворов

Приблизительные
растворы. При
приготовлении приблизительных растворов количества веществ, которые должны быть
взяты для этого, вычисляют с небольшой точностью. Атомные веса элементов для
упрощения расчетов допускается брать округленными иногда до целых единиц. Так,
для грубого подсчета атомный вес железа можно принять равным 56 вместо точного
—55,847; для серы — 32 вместо точного 32,064 и т. д.

Вещества для приготовления
приблизительных растворов взвешивают на технохимических или технических весах.

Принципиально расчеты при
приготовлении растворов совершенно одинаковы для всех веществ.

Количество приготовляемого
раствора выражают или в единицах массы (г, кг), или в единицах объема (мл, л),
причем для каждого из этих случаев вычисление количества растворяемого вещества
проводят по-разному.

Пример. Пусть требуется
приготовить 1,5 кг 15%-ного раствора хлористого натрия; предварительно
вычисляем требуемое количе-ство соли. Расчет проводится согласно пропорции:

т. е. если в 100 г раствора
содержится 15 г соли (15%), то сколько ее потребуется для приготовления 1500 г
раствора?

Расчет показывает, что
нужно отвесить 225 г соли, тогда воды иужио взять 1500 — 225 = 1275 г.

Если же задано получить 1,5
л того же раствора, то в этом случае по справочнику узнают его плотность,
умножают последнюю на заданный объем и таким образом находят массу требуемого
количества раствора. Так, плотность 15%-нoro раствора хлористого натрия при 15
0C равна 1,184 г/см3. Следовательно, 1500 мл составляет

Следовательно, количество
вещества для приготовления 1,5 кг и 1,5 л раствора различно.

Расчет, приведенный выше,
применим только для приготовления растворов безводных веществ. Если взята
водная соль, например Na2SO4-IOH2O1 то расчет несколько видоизменяется, так как
нужно принимать во внимание и кристаллизационную воду.

Пример. Пусть нужно
приготовить 2 кг 10%-ного раствора Na2SO4, исходя из Na2SO4 *10H2O.

Молекулярный вес Na2SO4
равен 142,041, a Na2SO4*10H2O 322,195, или округленно 322,20.

Расчет ведут вначале па
безводную соль:

Следовательно, нужно взять
200 г безводной соли. Количество десятиводной соли находят из расчета:

Воды в этом, случае нужно
взять: 2000 — 453,7 =1546,3 г.

Так как раствор не всегда
готовят с пересчетом на безводную соль, то на этикетке, которую обязательно
следует наклеивать на сосуд с раствором, нужно указать, из какой соли
приготовлен раствор, например 10%-ный раствор Na2SO4 или 25%-ный Na2SO4*10H2O.

Часто случается, что
приготовленный ранее раствор нужно разбавить, т. е. уменьшить его концентрацию;
растворы разбавляют или по объему, или по массе.

Пример. Нужно разбавить
20%-ный раствор сернокислого аммония так, чтобы получить 2 л 5%-иого раствора.
Расчет ведем следующим путем. По справочнику узнаем, что плотность 5%-ного
раствора (NH4)2SO4 равна 1,0287 г/см3. Следовательно, 2 л его должны весить
1,0287*2000 = 2057,4 г. В этом количестве должно находиться сернокислого
аммония:

Теперь можно подсчитать,
сколько нужно взять 20%-ного рас* твора, чтобы получить 2 л 5%-ного раствора.

Полученную массу раствора
можно пересчитать на объем его. Для этого массу раствора делят на его плотность
(плотность 20%-ного раствора равна 1.1149 г/см3), т. е.

Учитывая,
что при отмеривании могут произойти потери, нужно взять 462 мл и довести их до
2 л, т. е. добавить к ним 2000—462 = = 1538 мл воды.

Если
же разбавление проводить по массе, расчет упрощается. Но вообще разбавление
проводят из расчета на объем, так как жидкости, особенно в больших количествах,
легче отмерить по объему, чем взвесить.

Нужно
помнить, что при всякой работе как с растворением, так и с разбавлением никогда
не следует выливать сразу всю воду в сосуд. Водой ополаскивают несколько раз ту
посуду, в которой проводилось взвешивание или отмеривание нужного вещества, и
каждый раз добавляют эту воду в сосуд для раствора.

Когда
не требуется особенной точности, при разбавлении растворов или смешивании их
для получения растворов другой концентрации можно пользоваться следующим
простым и быстрым способом.

Разберем
несколько важнейших случаев.

Приготовление
разбавленного раствора. Пусть с — количество раствора,
m%—концентрация раствора, который нужно разбавить до концентрации п%.
Получающееся при этом количество разбавленного раствора х вычисляют по формуле:

а объем воды v для разбавления
раствора вычисляют по формуле:

Смешивание
двух растворов одного и того же вещества различной концентрации для получения
раствора заданной концентрации. Пусть
смешиванием а частей m%-ного раствора с х частями п%-ного раствора нужно
получить /%-ный раствор, тогда:

Точные
растворы. При
приготовлении точных растворов вычисление количеств нужных веществ проверят уже
с достаточной степенью точности. Атомные весы элементов берут по таблице, в
которой приведены их точные значения. При сложении (или вычитании) пользуются
точным значением слагаемого с наименьшим числом десятичных знаков. Остальные
слагаемые округляют, оставляя после запятой одним знаком больше, чем в
слагаемом с наименьшим числом знаков. В результате оставляют столько цифр после
запятой, сколько их имеется в слагаемом с наименьшим числом десятичных знаков;
при этом производят необходимое округление. Все расчеты производят, применяя
логарифмы, пятизначные или четырехзначные. Вычисленные количества вещества
отвешивают только на аналитических весах.

Взвешивание
проводят или на часовом стекле, или в бюксе. Отвешенное вещество высыпают в
чисто вымытую мерную колбу через чистую сухую воронку небольшими порциями.
Затем из промывалки несколько раз небольшими порциями воды обмывают над
воронкой бнже или часовое стекло, в котором проводилось взвешивание. Воронку
также несколько раз обмывают из промывалки дистиллированной водой.

Для
пересыпания твердых кристаллов или порошков в мерную колбу очень удобно
пользоваться воронкой, изображенной на рис. 349. Такие воронки изготовляют
емкостью 3, 6, и 10 см3. Взвешивать навеску можно непосредственно в этих
воронках (негигроскопические материалы), предварительно определив их массу.
Навеска из воронки очень легко переводится в мерную колбу. Когда навеска
пересыпается, воронку, не вынимая из горла колбы, хорошо обмывают
дистиллированной водой из промывалки.

Как
правило, при приготовлении точных растворов и переведении растворяемого
вещества в мерную колбу растворитель (например, вода) должен занимать не более
половины емкости колбы. Закрыв пробкой мерную колбу, встряхивают ее до полного
растворения твердого вещества. После этого полученный раствор дополняют водой
до метки и тщательно перемешивают.

Молярные
растворы. Для
приготовления 1 л 1 M раствора какого-либо вещества отвешивают на аналитических
весах 1 моль его и растворяют, как указано выше.

Пример.
Для приготовления 1 л 1 M раствора азотнокислого серебра находят в таблице или
подсчитывают молекулярную массу AgNO3, она равна 169,875. Соль отвешивают и
растворяют в воде.

Если
нужно приготовить более разбавленный раствор (0,1 или 0,01 M), отвешивают
соответственно 0,1 или 0,01 моль соли.

Если
же нужно приготовить меньше 1 л раствора, то растворяют соответственно меньшее
количество соли в соответствущем объеме воды.

Нормальные
растворы готовят аналогично, только отвешивая не 1 моль, а 1 грамм-эквивалент
твердого вещества.

Если нужно приготовить
полунормальный или децинормальный раствор, берут соответственно 0,5 или 0,1
грамм-эквивалента. Когда готовят не 1 л раствора, а меньше, например 100 или
250 мл, то берут1/10 или 1/4 того количества вещества, которое требуется для
приготовления I л, и растворяют в соответствующем объеме воды.

После
приготовления раствора его нужно обязательно проверить титрованием
соответствующим раствором другого вещества с известной нормальностью.
Приготовленный раствор может не отвечать точно той нормальности, которая
задана. В таких случаях иногда вводят поправку.

В
производственных лабораториях иногда готовят точные растворы «по определяемому
веществу». Применение таких растворов облегчает расчеты при анализах, так как
достаточно умножить объем раствора, пошедший на титрование, на титр раствора,
чтобы получить содержание искомого вещества (в г) во взятом для анализа
количестве какого-либо раствора.

Расчет
при приготовлении титрованного раствора по определяемому веществу ведут также
по грамм-эквиваленту растворяемого вещества, пользуясь формулой:

Пример. Пусть нужно
приготовить 3 л раствора марганцовокислого калия с титром по железу 0,0050
г/мл. Грамм-эквивалент KMnO4 равен 31,61., а грамм-эквивалент Fe 55,847.

Вычисляем по приведенной
выше формуле:

Стандартные
растворы. Стандартными
называют растворы с разными, точно определенными концентрациями, применяемые в
колориметрии, например растворы, содержащие в 1 мл 0,1, 0,01, 0,001 мг и т. д.
растворенного вещества.

Кроме колориметрического
анализа, такие растворы бывают нужны при определении рН, при нефелометрических
определениях и пр. Иногда стандартные растворы” хранят в запаянных
ампулах, однако чаще приходится готовить их непосредственно перед применением.
Стандартные растворы готовят в объеме не больше 1 л, а ча ще — меньше. Только
при большом расходе стандартного раствори можно готовить несколько литров его и
то при условии, что стандартный раствор не будет храниться длительный срок.

Количество вещества (в г),
необходимое для получения таких растворов, вычисляют по формуле:

Пример. Нужно приготовить
стандартные растворы CuSO4 • 5H2O для колориметрического определения меди,
причем в 1 мл первого раствора должно содержаться 1 мг меди, второго — 0,1 мг,
третьего —0,01 мг, четвертого — 0,001 мг. Вначале готовят достаточное
количество первого раствора, например 100 мл.

В данном случае Mi =
249,68; АСu = 63,54; следовательно, для приготовления 100 мл раствора, 1 мл
которого содержал бы 1 мг меди (Т = 0,001 г/мл), нужно взять

Навеску соли переносят в
мерную колбу емкостью 100 мл и добавляют воду до метки. Другие растворы готовят
соответствующим разбавлением приготовленного.

Эмпирические
растворы. Концентрацию
этих растворов чаще всего выражают в г/л или г/мл. Для приготовления
эмпирических растворов применяют очищенные перекристаллизацией вещества или
реактивы квалификации ч. д. а. или х. ч.

Пример. Нужно приготовить
0,5 л раствора CuSO4, содержашего Cu 10 мг/мл. Для приготовления раствора
применяют CuSO4 • 5H2O.

Чтобы подсчитать, сколько
следует взять этой солн для приготовления раствора заданного объема,
подсчитывают, сколько Cu должно содержаться в нем. Для этого объем умножают на
заданную концентрацию, т. е.

500*10 = 5000 мг, или
5,0000 г

После этого, зная
молекулярный вес соли, подсчитывают нужное количество ее:

На аналитических весах
отвешивают в бюксе точно 19,648 г чистой соли, переводят ее в мерную колбу
емкостью 0,5 л.

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:

ω_р.в. = m_р.в./m_р-ра (0 < ω_р.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 C_м определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:

C_м(Х) = n(Х)/V                   (6)

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

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

C_н(Х) = n_экв.(Х)/V                   (7)

Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: С_н(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)/m_р-ля                   (9)

где n(X) – число моль растворённого вещества X, m_р-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 С_н всегда больше или равна молярности С_м. Связь между ними описывается выражением:

С_м = С_н · f(Х)               (10)

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

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

С_н = С_м/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	2М
	1,5M Fe2(SO4)3	9н	0,1н Ва(ОН)2	0,05М
Реакции окисления-восстановления	0,05М KMnO4 в кислой среде	0,25н	0,03М KMnO4 в нейтральной среде	0,01М

Между объёмами V и нормальностями С_н реагирующих веществ существует соотношение:

V₁ С_н,1 =V₂ С_н,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 С_м = 521,2/98 = 5,32 М.

Нормальность раствора С_н = 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 (С_м). 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 С_м = 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.

Вода — универсальный растворитель. В воде растворяются твёрдые, жидкие и газообразные вещества, образуя водные растворы.

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=