Как сделать одномолярный раствор
Обновлено: 07.07.2024
РАСТВОРЫ, однофазные системы, состоящие из двух или более компонентов. По своему агрегатному состоянию растворы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Так, воздух – это газообразный раствор, гомогенная смесь газов; водка – жидкий раствор, смесь нескольких веществ, образующих одну жидкую фазу; морская вода – жидкий раствор, смесь твердого (соль) и жидкого (вода) веществ, образующих одну жидкую фазу; латунь – твердый раствор, смесь двух твердых веществ (меди и цинка), образующих одну твердую фазу. Смесь бензина и воды не является раствором, поскольку эти жидкости не растворяются друг в друге, оставаясь в виде двух жидких фаз с границей раздела. Компоненты растворов сохраняют свои уникальные свойства и не вступают в химические реакции между собой с образованием новых соединений. Так, при смешивании двух объемов водорода с одним объемом кислорода получается газообразный раствор. Если эту газовую смесь поджечь, то образуется новое вещество – вода, которая сама по себе раствором не является. Компонент, присутствующий в растворе в большем количестве, принято называть растворителем, остальные компоненты – растворенными веществами.
Однако иногда бывает трудно провести грань между физическим перемешиванием веществ и их химическим взаимодействием. Например, при смешивании газообразного хлороводорода HCl с водой H2O образуются ионы H3O + и Cl – . Они притягивают к себе соседние молекулы воды, образуя гидраты. Таким образом, исходные компоненты – HCl и H2O – после смешивания претерпевают существенные изменения. Тем не менее ионизация и гидратация (в общем случае – сольватация) рассматриваются как физические процессы, происходящие при образовании растворов.
Одним из важнейших типов смесей, представляющих собой гомогенную фазу, являются коллоидные растворы: гели, золи, эмульсии и аэрозоли. Размер частиц в коллоидных растворах составляет 1–1000 нм, в истинных растворах ~0,1 нм (порядка размера молекул).
Основные понятия.
Два вещества, растворяющиеся друг в друге в любых пропорциях с образованием истинных растворов, называют полностью взаиморастворимыми. Такими веществами являются все газы, многие жидкости (например, этиловый спирт – вода, глицерин – вода, бензол – бензин), некоторые твердые вещества (например, серебро – золото). Для получения твердых растворов необходимо сначала расплавить исходные вещества, затем смешать их и дать затвердеть. При их полной взаиморастворимости образуется одна твердая фаза; если же растворимость частичная, то в образовавшемся твердом веществе сохраняются мелкие кристаллы одного из исходных компонентов.
Если два компонента образуют одну фазу при смешивании только в определенных пропорциях, а в других случаях возникают две фазы, то они называются частично взаиморастворимыми. Таковы, например, вода и бензол: истинные растворы получаются из них только при добавлении незначительного количества воды к большому объему бензола или незначительного количества бензола к большому объему воды. Если же смешать равные количества воды и бензола, то образуется двухфазная жидкая система. Нижний ее слой – это вода с небольшим количеством бензола, а верхний – бензол с малой примесью воды. Известны также вещества, совсем не растворяющиеся одно в другом, например, вода и ртуть. Если два вещества лишь частично взаиморастворимы, то при данных температуре и давлении существует предельное количество одного вещества, которое способно образовать истинный раствор с другим в равновесных условиях. Раствор с предельной концентрацией растворенного вещества называют насыщенным. Можно приготовить и так называемый пересыщенный раствор, в котором концентрация растворенного вещества даже больше, чем в насыщенном. Однако пересыщенные растворы неустойчивы, и при малейшем изменении условий, например при перемешивании, попадании частичек пыли или добавлении кристалликов растворяемого вещества, избыток растворенного вещества выпадает в осадок.
Всякая жидкость начинает кипеть при той температуре, при которой давление ее насыщенного пара достигает величины внешнего давления. Например, вода под давлением 101,3 кПа кипит при 100° С потому, что при этой температуре давление водяного пара как раз равно 101,3 кПа. Если же растворить в воде какое-нибудь нелетучее вещество, то давление ее пара понизится. Чтобы довести давление пара полученного раствора до 101,3 кПа, нужно нагреть раствор выше 100° С. Отсюда следует, что температура кипения раствора всегда выше температуры кипения чистого растворителя. Аналогично объясняется и понижение температуры замерзания растворов.
Закон Рауля.
В 1887 французский физик Ф.Рауль, изучая растворы различных нелетучих жидкостей и твердых веществ, установил закон, связывающий понижение давления пара над разбавленными растворами неэлектролитов с концентрацией: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества. Из закона Рауля следует, что повышение температуры кипения или понижение температуры замерзания разбавленного раствора по сравнению с чистым растворителем пропорционально молярной концентрации (или мольной доле) растворенного вещества и может быть использовано для определения его молекулярной массы.
Раствор, поведение которого подчиняется закону Рауля, называется идеальным. Наиболее близки к идеальным растворы неполярных газов и жидкостей (молекулы которых не меняют ориентации в электрическом поле). В этом случае теплота растворения равна нулю, а свойства растворов можно прямо предсказать, зная свойства исходных компонентов и пропорции, в которых они смешиваются. Для реальных растворов сделать такое предсказание нельзя. При образовании реальных растворов обычно выделяется или поглощается тепло. Процессы с выделением тепла называются экзотермическими, а с поглощением – эндотермическими.
Те характеристики раствора, которые зависят в основном от его концентрации (числа молекул растворенного вещества на единицу объема или массы растворителя), а не от природы растворенного вещества, называют коллигативными. Например, температура кипения чистой воды при нормальном атмосферном давлении равна 100° С, а температура кипения раствора, содержащего 1 моль растворенного (недиссоциирующего) вещества в 1000 г воды, составляет уже 100,52° С независимо от природы этого вещества. Если же вещество диссоциирует, образуя ионы, то температура кипения увеличивается пропорционально росту общего числа частиц растворенного вещества, которое благодаря диссоциации превышает число молекул вещества, добавленных в раствор. Другими важными коллигативными величинами являются температура замерзания раствора, осмотическое давление и парциальное давление паров растворителя.
Концентрация раствора
Единицы концентраций, используемые в научной литературе, основаны на таких понятиях, как моль и эквивалент, поскольку все химические расчеты и уравнения химических реакций должны основываться на том, что вещества вступают в реакции между собой в определенных соотношениях. Например, 1 экв. NaCl, равный 58,5 г, взаимодействует с 1 экв. AgNO3, равным 170 г. Ясно, что растворы, содержащие по 1 экв. этих веществ, имеют совершенно разные процентные концентрации.
Молярность
(M или моль/л) – число молей растворенного веществ, содержащихся в 1 л раствора.
Моляльность
(м) – число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.
Нормальность
(н.) – число химических эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.
Мольная доля
(безразмерная величина) – число молей данного компонента, отнесенное к общему числу молей растворенного вещества и растворителя. (Мольный процент – мольная доля, умноженная на 100.)
Наиболее распространенная единица – молярность, но при ее расчете следует учитывать некоторые неоднозначности. Например, чтобы получить 1M раствор данного вещества, растворяют в заведомо небольшом количестве воды точную его навеску, равную мол. массе в граммах, и доводят объем раствора до 1 л. Количество воды, необходимое для приготовления данного раствора, может слегка различаться в зависимости от температуры и давления. Поэтому два одномолярных раствора, приготовленных в разных условиях, в действительности имеют не совсем одинаковые концентрации. Моляльность вычисляется исходя из определенной массы растворителя (1000 г), которая не зависит от температуры и давления. В лабораторной практике гораздо удобнее отмеривать определенные объемы жидкостей (для этого существуют бюретки, пипетки, мерные колбы), чем взвешивать их, поэтому в научной литературе концентрации чаще выражают в молях, а моляльность обычно применяют только при особо точных измерениях.
Нормальность используется для упрощения расчетов. Как мы уже говорили, вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, соответствующих их эквивалентам. Приготовив растворы разных веществ одинаковой нормальности и взяв равные их объемы, мы можем быть уверены в том, что они содержат одно и то же количество эквивалентов.
В тех случаях, когда трудно (или нет необходимости) делать различие между растворителем и растворенным веществом, концентрацию измеряют в мольных долях. Мольные доли, как и моляльности, не зависят от температуры и давления.
Зная плотности растворенного вещества и раствора, можно пересчитать одну концентрацию в другую: молярность в моляльность, мольную долю и наоборот. Для разбавленных растворов данного растворенного вещества и растворителя эти три величины пропорциональны друг другу.
Растворимость
данного вещества – это его способность образовывать растворы с другими веществами. Количественно растворимость газа, жидкости или твердого тела измеряется концентрацией их насыщенного раствора при данной температуре. Это важная характеристика вещества, помогающая понять его природу, а также влиять на ход реакций, в которых это вещество участвует.
В отсутствие химического взаимодействия газы смешиваются друг с другом в любых пропорциях, и в этом случае говорить о насыщении нет смысла. Однако при растворении газа в жидкости существует некая предельная концентрация, зависящая от давления и температуры. Растворимость газов в некоторых жидкостях коррелирует с их способностью к сжижению. Наиболее легко сжижаемые газы, например NH3, HCl, SO2, более растворимы, чем трудно сжижаемые газы, например O2, H2 и He. При наличии химического взаимодействия между растворителем и газом (например, между водой и NH3 или HCl) растворимость увеличивается. Растворимость данного газа изменяется с природой растворителя, однако порядок, в котором располагаются газы в соответствии с увеличением их растворимости, остается примерно одинаковым для разных растворителей.
С ростом давления растворимость газов увеличивается. Согласно закону Генри (1803), масса газа, который может раствориться в данном объеме жидкости при постоянной температуре, пропорциональна его давлению. Это свойство используется для приготовления газированных напитков. Углекислый газ растворяют в жидкости при давлении 3–4 атм.; в этих условиях в данном объеме может раствориться в 3–4 раза больше газа (по массе), чем при 1 атм. Когда емкость с такой жидкостью открывают, давление в ней падает, и часть растворенного газа выделяется в виде пузырьков. Аналогичный эффект наблюдается при открывании бутылки шампанского или выходе на поверхность подземных вод, насыщенных на большой глубине углекислым газом.
При растворении в одной жидкости смеси газов растворимость каждого из них остается такой же, как и в отсутствие других компонентов при таком же давлении, как в случае смеси (закон Дальтона).
Жидкости.
В некоторых случаях взаимная растворимость двух частично смешивающихся жидкостей увеличивается при понижении температуры. Этот эффект наблюдается в том случае, когда при смешивании выделяется тепло, обычно в результате химической реакции. При значительном понижении температуры, но не ниже точки замерзания, можно достичь нижней критической температуры растворения (НКТР). Можно предположить, что все системы, имеющие НКТР, имеют и ВКТР (обратное не обязательно). Однако в большинстве случаев одна из смешивающихся жидкостей кипит при температуре ниже ВКТР. У системы никотин–вода НКТР равна 61° С, а ВКТР составляет 208° C. В интервале 61–208° C эти жидкости ограниченно растворимы, а вне этого интервала обладают полной взаимной растворимостью.
Твердые вещества.
Все твердые вещества проявляют ограниченную растворимость в жидкостях. Их насыщенные растворы имеют при данной температуре определенный состав, который зависит от природы растворенного вещества и растворителя. Так, растворимость хлорида натрия в воде в несколько миллионов раз выше растворимости нафталина в воде, а при растворении их в бензоле наблюдается обратная картина. Этот пример иллюстрирует общее правило, согласно которому твердое вещество легко растворяется в жидкости, имеющей с ним сходные химические и физические свойства, но не растворяется в жидкости с противоположными свойствами.
Соли обычно легко растворяются в воде и хуже – в других полярных растворителях, например в спирте и жидком аммиаке. Однако растворимость солей тоже существенно различается: например, нитрат аммония обладает в миллионы раз большей растворимостью в воде, чем хлорид серебра.
Растворение твердых веществ в жидкостях обычно сопровождается поглощением тепла, и в соответствии с принципом Ле Шателье их растворимость должна увеличиваться при нагревании. Этот эффект можно использовать для очистки веществ методом перекристаллизации. Для этого их растворяют при высокой температуре до получения насыщенного раствора, затем раствор охлаждают и после выпадения растворенного вещества в осадок профильтровывают. Есть вещества (например, гидроксид, сульфат и ацетат кальция), растворимость которых в воде с ростом температуры уменьшается.
Твердые вещества, как и жидкости, тоже могут растворяться друг в друге полностью, образуя гомогенную смесь – истинный твердый раствор, аналогичный жидкому раствору. Частично растворимые друг в друге вещества образуют два равновесных сопряженных твердых раствора, составы которых изменяются с температурой.
Коэффициент распределения.
Если к равновесной системе двух несмешивающихся или частично смешивающихся жидкостей добавить раствор какого-либо вещества, то оно распределяется между жидкостями в определенной пропорции, не зависящей от общего количества вещества, в отсутствие химических взаимодействий в системе. Это правило получило название закона распределения, а отношение концентраций растворенного вещества в жидкостях – коэффициента распределения. Коэффициент распределения примерно равен отношению растворимостей данного вещества в двух жидкостях, т.е. вещество распределяется между жидкостями соответственно его растворимостям. Это свойство используется для экстракции данного вещества из его раствора в одном растворителе с помощью другого растворителя. Еще одним примером его применения является процесс экстракции серебра из руд, в состав которых оно часто входит вместе со свинцом. Для этого в расплавленную руду добавляют цинк, который не смешивается со свинцом. Серебро распределяется между расплавленным свинцом и цинком, преимущественно в верхнем слое последнего. Этот слой собирают и отделяют серебро дистилляцией цинка.
Произведение растворимости
(ПР). Между избытком (осадком) твердого вещества MxBy и его насыщенным раствором устанавливается динамическое равновесие, описываемое уравнением
Константа равновесия этой реакции равна
и называется произведением растворимости. Она постоянна при данных температуре и давлении и является величиной, на основании которой рассчитывают растворимость осадка и изменяют ее. Если в раствор добавить соединение, диссоциирующее на ионы, одноименные с ионами малорастворимой соли, то в соответствии с выражением для ПР растворимость соли уменьшается. При добавлении же соединения, реагирующего с одним из ионов, она, напротив, увеличится.
О некоторых свойствах растворов ионных соединений см. также ЭЛЕКТРОЛИТЫ.
Шахпаронов М.И. Введение в молекулярную теорию растворов. М., 1956
Реми И. Курс неорганической химии, тт. 1–2. М., 1963, 1966
Для того, чтобы изучение курса Химии воды согласовывалось с действующими нормативными документами промышленности и учебной литературой, в данных методических указания сохранены эквивалентные единицы.
Следует отметить также, что при выражении концентраций имеются расхождения, связанные с отношением к кубическому дециметру, килограмму, литру. При плотности раствора, близкой к 1 кг/дм 3 , значения массовой и объёмной концентрации одинаковы. Поэтому принято с достаточной степенью точности в практике водоподготовки считать, что 1 кг = 1 дм 3 по массе.
Концентрацией называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.
В водоподготовке наиболее употребляются следующие способы выражения концентраций: объемная, процентная, молярная, эквивалентная.
Объёмная концентрация С, г/дм 3 , показывает количество граммов вещества, содержащихся в единице объёма (дм 3 ).
Процентная концентрация раствора Р, %, показывает число единиц массы (например, число граммов) растворенного вещества, содержащееся в 100 единицах массы (например, в 100 граммах) раствора. Например, 15% раствор хлорида натрия — это такой раствор, в 100 г которого содержится 15 г NaС1 и 85 г воды.
Молярная концентрация раствора М, моль/дм 3 , показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 дм 3 раствора. Концентрация, выраженная этим способом, называется мольно-объемной концентрацией или молярностью. Так, 2М Н2SO4 обозначает раствор серной кислоты, в каждом дм 3 которого содержится два моля, т. е. 196 г.
Так как нормальность может быть определена только для данной реакции, то в разных реакциях величина нормальности одного и того же раствора может оказаться неодинаковой. Так, одномолярный раствор Н2SO4 будет однонормальным (1 н Н2SO4), когда он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата NaHSO4, и двухнормальным (2 н Н2SO4) в реакции с образованием Na2SO4.
Автор: Филиппова Наталья Викторовна
Должность: преподаватель химии
Учебное заведение: ГБПОУ "Соликамский технологический колледж"
Населённый пункт: г.Соликамск Пермский край
Наименование материала: МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
Тема: РАСТВОРЫ.СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ
Раздел: среднее образование
Министерство образования и науки Пермского края
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для выполнения контрольной работы
для студентов специальности
250405 Технология комплексной переработки древесины
Способы выражения концентрации растворов.
– это гомогенная система, состоящая из двух или более
компонентов, содержание которых можно изменять в
определенных пределах без нарушения однородности.
показывает, сколько вещества растворено в данном
растворе или растворители.
Концентрации вещества можно выразить:
показывает сколько единиц массы вещества растворено в 100 единицах
массы раствора (количество грамм растворенного вещества в 100 граммах
Нахождение массы растворенного вещества:
1. Приготовить 5% раствор поваренной соли.
Это значит, что в 100 грамм этого раствора содержится 5 грамм
поваренной соли и 95 грамм воды.
2.Какова массовая доля соли в растворе, если в 200 г воды растворили 50 г
m соли = 50 грамм
m воды = 200 грамм
Ответ: 20 % раствор
1.Какие массы поваренной соли и воды надо взять для приготовления 500 г
раствора с массовой долей соли в нем 4%.
2.В 100 г воды растворили 31,6 г нитрата калия. Рассчитайте массовую долю
растворенного вещества в растворе этой соли.
приготовления 600 г сиропа с массовой долей сахара в нем 10%.
4.В 800 г раствора
сульфата меди содержится
40 г сульфата меди.
Вычислите массовую долю сульфата меди в растворе.
приготовления 2% - ного раствора.
6.Нитрат калия массой 10 г растворили в 80 г воды. Определите процентную
концентрацию полученного раствора.
7.Для получения в лаборатории водорода применяют цинк и раствор серной
кислоты приготовленный из 1 объёма кислоты с плотностью ρ= 1,84 г/см
объёмов воды. Какова С% этого раствора кислоты?
приготовления 250 мл 4 % - ного раствора ZnSO
(плотность раствора 1,04
9.Определите массу азотной кислоты в объеме 2 л с массовой долей 10 % и
плотностью = 1,05 г/см
растворенного в 1000 мл раствора (1 л) (выражается числом молей в одном
1 М одномолярный раствор = 1 моль/л
2 М двумолярный раствор =2 моль/л
0,1 М децимолярный раствор
0,2 М двудецимолярный раствор
0,01 М сантимолярный раствор
0,001 М милимолярный раствор
Нахождение массы растворенного вещества:
1. Приготовить децимолярный раствор сульфата натрия.
Отвешиваем 14,2 г сульфата натрия, высыпаем в мерную колбу и доливаем
воды до 1 литра.
2.Приготовить 600 мл 2 М раствора карбоната натрия.
Найти: m соли (Na
Отвесить 127,2 г соли, высыпать в
мерную колбу и долить воды до
приготовления 250 мл 0,1 М раствора.
молярную концентрацию если раствор с плотностью 1,25 гр/см
3.Вычислите молярность раствора, приготовленного в мерной колбе на 500
приготовленном в мерной колбе на 500 мл из 11,25 г кристаллогидрата CuSO
6.Какая масса сульфата бария ВаSO
получится при сливании 200 мл 0,5 М
раствора сульфата алюминия Al
и 150 мл 2 М раствора хлорида бария
выражается числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора.
Нахождение массы растворенного вещества:
– реальная или условная частица вещества, которая
химически равноценна одному иону водорода (для обменных реакций) или
одному электрону (для окислительно – восстановительных реакций).
Фактически это частица, обладающая одной единицей валентности или
оперирующая одним электроном.
Эквиваленты сложных веществ находятся:
1.Приготовить 400 мл сантинормального раствора сульфата натрия.
)=142 г/моль преобразуем формулу
2. Определить нормальную концентрацию раствора содержащего 30 г
хлорида алюминия в 500 мл раствора.
1.Сколько грамм азотной кислоты содержится в 2 л ее 0,1 Н раствора?
2.Сколько граммов ортофосфорной кислоты нужно для приготовления 10 мл
кристаллогидрата хлорида бария ВаСl
4.Для нейтрализации 25 мл раствора серной кислоты потребовалось 40 мл 0,1
Н раствора гидроксида натрия. Определите С
5.Какую реакцию имеет раствор, полученный при смешивании 100 мл 0,1Н
раствора серной кислоты с 50 мл 0,5 н раствора гидроксида калия? Сколько
грамм образуется сульфата калия?
– выражается числом молей
растворенного вещества в 1000 г растворителя
сколько грамм растворенного вещества содержится в 1 мл
Переходы концентраций.
Переход от процентной концентрации к молярной концентрации:
Переход от процентной концентрации к нормальной концентрации:
Переход от молярной концентрации к процентной концентрации:
Переход от нормальной концентрации к процентной концентрации:
нормальную концентрацию 20 % - ного раствора серной
кислоты , если ρ=1,14 г/см
1.Найти молярную концентрацию 60 % - ного раствора азотной кислоты, если
плотность раствора равна 1,373 г/см
2.Определить С% двунормального
раствора серной кислоты с плотностью
3.Масса 66,8 г серной кислоты плотностью = 1,25 г/см
растворили в 133,2 г
воды. Определите С%, С
4.Какой объём 68% - ного раствора азотной кислоты плотностью 1,4 г/см
требуется для приготовления 50 мл 2 н раствора?
5. Найдите молярную концентрацию вещества Na
в 12% - ном растворе с
плотностью 1,11 г/мл.
6.2 л хлора при (н.у.) растворены в 5 л воды. Определите процентную и
молярную концентрации полученного раствора, если объем раствора принять
равным объему воды.
7.Определить С% двунормального раствора серной кислоты (ρ=1,063 г/см
серной кислоты (ρ=1,44 г/см
Способы вычисления при приготовлении разбавленных растворов из
концентрированных.
Для получения суперфосфата применяют 65%-ный раствор серной кислоты.
Сколько 92%-ного раствора серной кислоты и воды потребуется для
приготовления 1 т этого раствора?
из формулы выражает
приготовления 1 л 10 % раствора (ρ=1,049 г/см
2.Какие объёмы 95% раствора серной кислоты (ρ=1835 г/л) и воды нужно для
приготовления 1 л 25% раствора (ρ=1180 г/л).
3.Сколько 65% -ного раствора азотной кислоты и воды нужно взять для
приготовления 500г 15%-ного раствора этой кислоты?
4.Какие объемы 30% ортофосфорной кислоты (ρ=1,18 г/см
для приготовления 100 л 8% раствора (ρ=1,04 г/см
5.Сколько 22 н раствора плавиковой кислоты (ρ=1123 г/л) и 10 н раствора
плавиковой кислоты (ρ=1036 г/л) потребуется
Способы вычисления при смешивании растворов.
Используется для решения задач для двух компонентов смеси при условии, что
свойство компонентов поддаются аддитивному сложению.
А- m, масса, объем или количество первого компонента;
В- m, масса, объем или количество второго компонента;
А+В , m, масса, объем или количество смеси;
- свойство первого компонента;
- свойство второго компонента;
Х – свойство смеси.
Свойства: плотность твердого вещества, относительная плотность,
относительно атомная масса, относительно молекулярная масса, молярная
масса, концентрации (С%, С
отношение компонентов обратно пропорционально разности величин свойств
(концентраций) компонентов и смеси
Правило смешения не применимо к расчету объемов растворов, концентрация
которых выражается через отношение к объему (кроме слабо разбавленных)
В каком отношении должны быть взяты объемы 0,5 н раствора и 0,1 раствора,
чтобы получить 0,2 н раствор?
А- V 0,5 н раствора
В - V 0,1 н раствора
Составляем диагональную схему:
60% раствора с 250 т 96% раствора.
2.Сколько грамм воды и 87% раствора серной кислоты необходимо взять для
приготовления 600 г 55% раствора?
3.Сколько граммов 8% и 75% растворов необходимо взять для приготовления
400 г 42 % раствора?
4.Уксусная эссенция – 80% раствор уксусной кислоты (СН
граммов этой эссенции и воды необходимо взять для приготовления 200 мл 3
% раствора уксуса применяемого как приправа к пище? Плотность эссенции
можно принять равной 1 г/см
5.Сколько грамм нужно взять 20% и 32,1 % растворов соляной кислоты,
чтобы приготовить 242 г 26,7% раствора соляной кислоты?
получить 4% раствор?
7.Сколько воды надо испарить из 800 г 10% раствора, чтобы получить 25%
8.Для нейтрализации щелочи, попавшей в глаза, применяется 2% раствор
борной кислоты. Сколько граммов насыщенного раствора, содержащего 4,7%
этой кислоты понадобится для приготовления 0,5 л 2 % раствора?
Расчет массы воды, которая прибавляется к раствору для разбавления
С – получившаяся концентрация,
m – масса раствора,
V – объем раствора.
Преобразованная формула нахождения концентрации
Расчет концентрации раствора при добавлении к раствору вещества.
К 327,5 г 50% – ного раствора вещества добавили 140 г воды. Массовая доля
вещества в конечном растворе равна?
m раствора =327,5 г
Ответ получившаяся концентрация 35
Р.S. можно формулу преобразовать
2.В 200 г 2%-ного раствора поваренной соли растворили 20 г хлорида натрия.
Какова массовая доля хлорида натрия в полученном растворе?
3.К 450 г 15 %-ного раствора гидроксида кальция добавили 60 г того же
вещества. Массовая доля в конечном растворе равна?
4.Какую массу воды надо добавить к 200 г 70%-ного раствора уксусной
кислоты, чтобы получить 9%-ный раствор?
5.К 300 г 10%-ного раствора
сахарозы добавили 150 мл воды. Какова
массовая доля сахарозы в полученном растворе?
6.Какую массу гидроксида калия надо добавить к 400 г 5%-ного раствора
КОН, чтобы довести массовую долю до 40%?
7.Какую массу оксида серы (VI) надо добавить к 400 г 20%-ного раствора
серной кислоты, чтобы повысить ее массовую долю до 30%?
раствора добавили 100 л воды. Какова С
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Раствор серной кислоты плотностью 1,335 г/см
имеет концентрацию 577 г/л.
Вычислить молярность раствора.
Раствор хлорида калия плотностью 1,131 г/см
содержит 245,7 г соли на 1000 г воды.
Вычислить моляльность раствора.
Вычислите молярность и мольную концентрацию эквивалента 20%-го раствора
хлорида кальция плотностью 1,178 г/см
Сколько граммов вещества содержится в 75 см
0,3Н раствора серной кислоты?
5. В результате установки титра раствора KMnO
получены данные (г/см
Обработать данные методом математической статистики
6. Перечислить основные правила работы в химической лаборатории.
7. Определение плотности с помощью пикнометров, ареометров и гидростатическим
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Определить моляльность 30%-го раствора нафталина (С
) в ацетоне. Плотность
раствора 0,9 г/см
Определить мольные доли компонентов в растворе тригидроксибензола в воде, если
концентрация раствора 80 %, плотность 1,208 г/см
Чему равна мольная концентрация эквивалента 30%-го раствора гидроксида натрия
плотностью 1,328 г/см
Сколько граммов вещества содержится в 50 см
0,2Н раствора соляной кислоты?
При определении мольной концентрации эквивалента NaOH получены данные
Обработать данные методом математической статистики.
Назначение и классификация химической посуды, правила обращения с химической
посудой, хранения, сушка, правила мытья химической посуды, механические и
химические методы очистки химической посуды;
азеотропный, денситометрический, химический.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Плотность раствора 1,252 г/см
Вычислить мольную концентрацию эквивалента 91%-го раствора серной кислоты.
Плотность раствора 1,825 г/см
Имеется 3 л 10%-го раствора азотной кислоты плотностью 1,054 г/см
молярную концентрацию раствора.
Сколько граммов вещества содержится в 31 см
0,16Н раствора гидроксида калия?
В результате определения зольности бумаги (%):
Обработать данные методом математической статистики.
6. Отбор проб твердых веществ, жидкостей и газов
7. Косвенные методы определения влажности – психрометрический, гигрометрический,
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Определить моляльность 91%-го раствора серной кислоты. Плотность раствора 1,825
Вычислить мольные доли спирта и воды в 96% растворе этанола.
азотной кислоты плотностью 1,12 г/см
Какова молярная концентрация раствора, содержащего 0,32 г гидроксида натрия в 40
5.В результате определения содержания серебра в сплаве получены данные (%)
Обработать данные методом математической статистики.
6. Взвешивание. Технические и аналитические весы. Правила взвешивания
7. Вязкость жидкостей. Вискозиметры. Определение кинетической, динамической и
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Вычислить моляльность 10%-го раствора серной кислоты.
Рассчитать мольные доли воды и спирта в 40% растворе этанола.
Вычислите молярность, моляльность и мольную концентрацию эквивалента 16%- го
раствора хлорида аммония плотностью 1,149 г/см
На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г гидроксида калия, требуется 50
раствора серной кислоты. Вычислите мольную концентрацию эквивалента раствора
При определении мольной концентрации эквивалента раствора серной кислоты
получены данные (моль/дм
Обработать данные методом математической статистики.
6.Устройства для нагревания, сушки, прокаливания и охлаждения.
7.Методы определения температуры плавления – в капилляре, на нагреваемой
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Вычислить моляльность 47%-го раствора этанола. Плотность раствора 0,9204 г/см
Вычислить мольные доли гидроксида натрия и воды в 40% растворе щелочи.
Какой объем 20,01%-го раствора соляной кислоты плотностью 1,1 г/ см
Сколько граммов вещества содержалось в 35 см
0,4 Н раствора гидроксида натрия?
Чему равен титр раствора гидроксида натрия?
При определении содержания железа в руде получены данные (%):
Обработать данные методом математической статист
6.Вакуумная техника. Измерение и регулирование давления.
7.Хроматография на бумаге и в тонком слое – применение, оборудование, технология и
методика выполнения анализа.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по учебной практике
Выполнение работ по профессии
Раствор серной кислоты имеет концентрацию 577 г/л. Вычислить содержание серной
кислоты в массовых долях. Плотность раствора 1,335 г/см
Определить мольные доли спирта и воды в 60% растворе этанола.
10%-го раствора азотной кислоты плотностью 1,065 г/ см
массу вещества, содержащуюся в данном объеме раствора.
Какой объем соляной кислоты с массовой долей 20% и плотностью 1,1 г/ см
200 вещества? Какова мольная концентрация эквивалента этого раствора?
При определении влажности древесины получены данные (%):
Обработать данные методом математической статистики.
Устройства для нагревания, сушки, прокаливания и охлаждения
7.Методы определения температуры кипения – по Сиволобову, по ГОСТ 18995-73,
Коммуникативный педагогический тренинг: способы взаимодействия с разными категориями учащихся
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Государственное автономное профессиональное
образовательное учреждение Саратовской области
"Энгельсский медицинский колледж Святого Луки (Войно-Ясенецкого)"
Методическое пособие
Расчеты по приготовлению растворов точной и неточной концентрации
Рассмотрено на заседании
____________ Е А. Пащенко
преподавателем аналитической химии, к.т.н. Шаповаловой Ю.Б.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В методическом пособии даны характеристика и классификация растворов, представлены способы выражения концентрации растворов и их математическое описание.
Практическая часть пособия содержит практические задания по приготовлению растворов различных концентраций, а также решения задач для расчета концентраций растворов и задачи для самостоятельной работы.
Методическое пособие содержит также контролирующий материал и список рекомендованное литературы.
Мотивация изучения темы:
В титриметрии в качестве рабочих и установочных веществ применяются растворы точной концентрации, в качестве вспомогательных часто используются растворы неточной концентрации. Умение решения задач по приготовлению растворов необходимо для и проведения внутриаптечного контроля.
Ожидаемый результат:
Знать:
сущность процесса растворения;
способы выражения состава раствора;
особенности при приготовлении растворов различных веществ;
Уметь:
проводить расчеты для приготовления растворов различной концентрации,
готовить раствор заданной концентрации.
Владеть:
. техникой работ с аптечными и аналитическими весами, навыками работы с аналитической посудой.
Растворы играют громадную роль в жизни и практической деятельности человека. Все важнейшие биологические системы (цитоплазма, кровь, лимфа, слюна и др.) являются водными растворами солей, белков, углеводов, липидов. Усвоение пищи, транспорт метаболитов, большинство биохимических реакций в живых организмах протекают в растворах.
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РАСТВОРАХ
Растворы — это гомогенные (однородные) смеси, состоящие из двух или более компонентов (составных частей). Отличие раствора от других смесей в том, что молекулы веществ распределяются в нем равномерно и в любом микрообъеме такой смеси состав ее одинаков.
Процесс образования раствора — растворение — заключается в разрушении взаимодействия между молекулами индивидуальных веществ и образовании новых межмолекулярных связей между компонентами раствора. В процессе растворения частицы (ионы или молекулы) растворяемого вещества под действием хаотически движущихся частиц растворителя переходят в раствор, образуя в результате беспорядочного движения частиц качественно новую однородную систему.
Компонентами, составляющими раствор, являются растворитель и растворенные вещества. Растворителем условно принято считать компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, и который содержится в большем количестве.
В зависимости от агрегатного состояния растворителя различают газообразные , жидкие и твердые растворы.
Газообразные растворы - воздух и другие смеси газов.
Жидкие растворы делятся на:
растворы газообразных веществ в жидкостях – нашатырный спирт,
растворы твердых веществ в жидкостях,
растворы жидких веществ в жидкостях,
Твердые растворы – сплавы металлов, стёкла.
Наибольшее значение имеют жидкие смеси, в которых растворителем является жидкость. В зависимости от используемого растворителя растворы классифицируют:
неводные растворы: на летучем растворителе и на нелетучем растворителе.
В зависимости от размера частиц распределенного вещества различаю истинные, коллоидные и грубодисперсные растворы.
Некоторые характеристики растворов и суспензий
Истинный раствор
Коллоидный раствор
Размер частиц м
Частицы нельзя обнаружить оптическими
Размер частиц м
Частицы можно обнаружить с помощью
Размер частиц м
Частицы можно обнаружить визуально или с помощью микроскопа
Частицы проходят через бумажный фильтр
Частицы задерживаются бумажным фильтром
По концентрации растворенного вещества растворы делятся на:
1. Насыщенные – на 100 г растворителя приходиться масса растворенного вещества, равная его растворимости.
2. Ненасыщенные - на 100 г растворителя приходиться растворенного вещества меньше, чем его растворимость
3. Пересыщенные - на 100 г растворителя приходиться растворенного вещества больше, чем его растворимость.
По относительным количествам растворенного вещества и растворителя растворы подразделяют на разбавленные и концентрированные .
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ
Концентрацией называется величина, показывающая сколько растворенного вещества ( в граммах, молях,, моль-эквивалентах) содержится в определенном количестве раствора (литре. миллилитре, граммах) или растворено в определенном количестве растворителя (килограмме).
Существует много способов выражения концентрации растворов.
1. Массовая доля (также называют процентной концентрацией)
Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы.
2. Объёмная доля
Объёмная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.
3. Молярность (молярная объёмная концентрация)
где: — количество растворённого вещества, моль; V — общий объём раствора, л.
4. Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента)
где n число эквивалентов растворенного вещества, г/экв.; m – масса растворенного вещества, г; Э– Эквивалентная масса растворенного вещества, г/экв; V – объем раствора, л.
Массу 1 моля эквивалентов называют эквивалентной массой. Исходя из понятия моля эквивалентов для расчета молярной массы эквивалентов вещества можно использовать формулы:
для простого вещества:
где М А – атомная масса элемента, В - валентность элемента или функциональной группы
для сложного вещества:
где М – молярная масса вещества; z – для кислот – основность кислоты, для оснований – заряд металла, для соли произведение заряда металла и количество ионов металла.
5. Титр раствора
Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.
В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.
ФОРМУЛЫ ПЕРЕХОДА ОТ ОДНИХ ВЫРАЖЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ
РАСТВОРОВ К ДРУГИМ
При пересчете процентной концентрации в молярную и наоборот, необходимо помнить, что процентная концентрация рассчитывается на определенную массу раствора, а молярная и нормальная - на объем, поэтому для пересчета необходимо знать плотность раствора.
От массовой доли к молярности:
где: ρ — плотность раствора, г/л; ω — массовая доля растворенного вещества в %; M — молярная масса растворенного вещества, г/моль.
От массовой доли к нормальности:
где: Э — эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль∙экв.
От молярности к нормальности:
где: Cm — молярность, моль/л; z – для кислот – основность кислоты, для оснований – заряд металла, для соли произведение заряда металла и количество ионов металла.
От массовой доли к титру:
От молярности к титру:
где: Cm — молярность, моль/л; M — молярная масса растворенного вещества, г/моль.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ ТОЧНОЙ И НЕТОЧНОЙ
КОНЦЕНТРАЦИИ
По точности выражения концентрации растворы делят на неточные и точные.
К растворам неточной концентрации относят растворы, концентрация которых выражена в процентах.
Перед приготовлением раствора неточной концентрации необходимо произвести расчет количества растворяемого вещества и количества растворителя. При этом количество растворяемого вещества рассчитывают с точностью до десятых долей, значения молекулярных масс берут округленно до целых чисел, а при расчете количества жидкости доли миллилитра не учитывают. При приготовлении любого раствора неточной концентрации навеску растворяемого вещества взвешивают на технических весах, а жидкость отмеряют цилиндром.
Пример №1: Вычислить массу соли и воды, необходимые для приготовления 40 г раствора NаСl с массовой долей 5%. Приготовьте раствор.
1. Рассчитайте массу растворенного вещества по формуле:
2. Найдите массу воды по разности между массой раствора и массой растворенного вещества:
m растворителя = m раствора – m вещества
m Н2О = 40г – 2г = 38 г.
Ответ: для приготовления раствора необходимо взять 2г соли и 38г воды.
Схема приготовления раствора неточной концентрации:
2. Концентрацию точных растворов выражают в виде молярной или нормальной концентрации или титром. Эти растворы обычно употребляются при аналитических работах; в физико-химических и биохимических исследованиях их применяют нечасто.
Навески для приготовления точных растворов рассчитывают с точностью до четвертого десятичного знака, а точность молекулярных масс соответствует той точности, с которой они приведены в справочных таблицах. Навеску берут на аналитических весах; раствор готовят в мерной колбе, т. е. количество растворителя не рассчитывают. Приготовленные растворы не следует хранить в мерных колбах, их переливают в бутыль с хорошо подобранной пробкой. Если точный раствор нужно перелить в бутыль или в другую колбу, то поступают следующим образом. Бутыль или колбу, в которую будут переливать раствор, тщательно моют, ополаскивают несколько раз дистиллированной водой и дают постоять в перевернутом виде, чтобы вода стекла, или сушат. Ополаскивают бутыль 2-3 раза небольшими порциями того раствора, который собираются переливать, а затем переливают сам раствор. Каждый точный раствор имеет свой предельный срок хранения.
Пример №2. Требуется приготовить 2 л 0,5 М раствора Na 2 CO 3 . Рассчитайте количество соли, необходимые для приготовления раствора. Приготовьте раствор.
Расчеты: молярная масса Na 2 CO 3 равна 106.
1л 1M раствора Na 2 CO 3 содержит 106 г Na 2 CO 3
1 л одномолярного раствора соли содержит - 106 г
2 л одномолярного раствора соли содержит – х г
Следовательно, 2 л 1М раствора Na 2 CO 3 содержит 212 г Na 2 CO 3
Два литра 1М раствора соли содержит - 212 г
Два литра 0,5 М раствора соли содержит - х г
Следовательно для приготовления 2 л 0,5M раствора Na 2 CO 3 необходимо взять 106 г Na 2 CO 3 и приготовить раствор в мерной колбе вместимостью 2 л.
Пример 2. Требуется приготовить 500 мл 0,1 н. раствора Na 2 SO 4 . Рассчитайте необходимое количество соли и приготовьте раствор.
1000 мл – 0,1 эквивалента
500 мл – Х эквивалентов
Подсчитывают эквивалентную массу соли:
Э Na2SO4 = M:2 = 142,04:2 = 71,02 г/экв.
Для приготовления требуемого раствора необходимо взять 3,551 г Na 2 SO 4 и приготовить раствор в мерной колбе вместимостью 500 мл.
Читайте также: