Способы выражения концентрации раствора

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Пример 1. Вычислите: а) процентную (С %); б) молярную (С_M); в) эквивалентную (С_н); г) моляльную (С_м) концентрации раствора Н₃РО₄, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см³ воды, если плотность его 1, 031 г/см³. Чему равен титр T этого раствора?

Решение: а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см³ воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно,

100 – С %

б) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения:

300 – 18

Молярность раствора получим делением числа граммов Н₃РО4 в 1 л раствора на мольную массу Н₃РО₄ (97, 99 г/моль):

С_М = 61, 86/97, 99 = 0, 63 М;

в) эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса НзРО₄ = М /3 = 97, 99/3 =32, 66 г/моль, то

С _Н = 61, 86/32, 66 = 1, 89 н.;

г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 100 г растворителя. Массу Н₃РО₄ в 1000 г растворителя находим из соотношения:

1000 – х

Отсюда С _М = 63, 83/97, 99 =0, 65 м.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см³ (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61, 86 г кислоты, то Т = 61, 86/1000 = 0, 06186 г/см³.

Зная нормальность раствора и, эквивалентную массу (m _Э) растворенного вещества, титр легко найти по формуле:

Т = С _Н m _Э/1000.

Пример 2. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходовано 25 см³ 0, 5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.:

V ₁/ V ₂ = C _H2/ C _H1 или V ₁ C _H1 = V ₂ C _H2.

50С_Н1 = 25 • 0, 5, откуда С_H1 = 25 • 0, 5/50 = 0, 25 н.

Пример 3. К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1, 092 г/см³) прибавили 0, 5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1, 045 г/см³). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса одного литра 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092 • 10/100 = 109, 2 г КОН. Масса 0, 5 л 5%-ного раствора 1045 • 0, 5 = 522, 5 г. В этом растворе содержится 522, 5 • 5/100 =26, 125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109, 2 + 26, 125 = 135, 325 г. Отсюда молярность этого раствора С_М = 135, 325/2 • 56, 1 =1, 2 М, где 56, 1 г/моль – мольная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью 1, 84 г/см³ потребуется для приготовления 3 л 0, 4 н. раствора?

Решение. Эквивалентная масса H₂SO₄ = M/ 2= 98, 08/2 = 49, 04 г/моль. Для приготовления 3 л 0, 4 н. раствора требуется 49, 04 • 0, 4 • 3 = 58, 848 г H₂SO₄. Масса 1 см³ 96%-ной кислоты 1, 84 г. В этом растворе содержится 1, 84 • 96/100 = 1, 766 г Н₂SО₄.

Следовательно, для приготовления 3 л 0, 4 н. раствора надо взять 58, 848: 1, 766 = 33, 32 см³ этой кислоты.

Контрольные вопросы

141. Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1, 178 г/см³. Ответ: 2, 1 М; 4, 2 н.

142.Чему равна нормальность 30%-ного раствора NaOH плотностью 1, 328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 9, 96 н.; 6, 3%.

143.К 3 л 10%-ного раствора НNО₃ плотностью 1, 054 г/см прибавили 5 л
2%-ного раствора той же кислоты плотностью 1, 009 г/см³. Вычислите процентную и молярную концентрацию полученного раствора, объем которого равен 8 л. Ответ: 5, 0%; 0, 82 М.

144. Вычислите эквивалентную и меняльную концентрации 20, 8%-ного раствора НNО₃ плотностью 1, 12 г/см³. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3, 70 н.; 4, 17 м; 931, 8 г.

145.Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации
16%-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1, 149 г/см³. Ответ: 1, 38 М; 4, 14 н.; 1, 43 м.

146.Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см³ 0, 3 н. раствора H₂SO₄ прибавить 125 см³ 0, 2 н. раствора КОН? Ответ: 0, 14 г КОН.

147.Для осаждения в виде АgСl всего серебра, содержащегося в 100 см³ раствора АgNО₃, потребовалось 50 см³ 0, 2 н. раствора HCl. Какова нормальность раствора АgNО₃? Какая масса AgCl выпала в осадок? Ответ: 0, 1 н.; 1, 433 г.

148.Какой объем 20, 01%-ного раствора HCl (пл. 1, 100 г/см³) требуется для приготовления 1 л 10, 17%-ного раствора (пл. 1, 050 г/см³)? Ответ: 485, 38 см³.

149. Смешали 10 см³ 10%-ного раствора HNO₃ (пл. 1, 056 г/см³) и 100 см³ 30%-ного раствора HNO₃ (пл. 1, 184 г/см³). Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 28, 38%.

150. Какой объем 50%-ного раствора КОН (пл. 1, 538 г/см³) требуется для приготовления 3 л 6%-ного раствора (пл. 1, 048 г/см³)? Ответ: 245, 5 см³.

151. Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрий (пл. 1, 105 г/см³) требуется для приготовления 5 л 2%-ного раствора (пл. 1, 02 г/см³)? Ответ: 923, 1 см³.

152. На нейтрализацию 31 см³ 0, 16 н. раствора щелочи требуется 217 см³ раствора H₂SО₄. Чему равны нормальность и титр раствора H₂SО₄? Ответ: 0, 023 н.; 1.127х10^-3 г/см³.

153. Какой объем 0, 3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0, 32 г NaOH в 40 см³? Ответ: 26, 6 см³.

154. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1, 4 г КОН, требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты. Ответ: 0, 53 н.

155. Какая масса HNO₃ содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см³ 0, 4 н. раствора NaOH? Каков титр раствора NaOH? Ответ: 0, 882 г, 0, 016 г/см³.

156. Какую массу NаNО₃ нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? Ответ: 100 г.

157. Смешали 300 г 20%-ного раствора и 500 г 40%-ного раствора NaCl. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32, 5%.

158. Смешали 247 г 62%-ного и 145 г 18%-ного раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 45, 72%.

159. Из 700 г 60%-ной серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна процентная концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%.

160. Из 10 кг 20%-ного раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: 16, 7%.