Учебное пособие Санкт-Петербург 2010


Способы выражения концентраций



страница5/23
Дата09.08.2019
Размер0.87 Mb.
#127483
ТипУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23



3. Способы выражения концентраций

растворов


Концентрация растворов – это доля растворенного вещества в составе растворителя или раствора. В зависимости от способа выражения единиц измерения можно различать следующие виды концентраций растворов: процентная (С%), массовая доля (ω), мольная доля (ni), молярная (См), моляльная (Сm), нормальная или эквивалентная (Сн), титр (Т), концентрация, выраженная в г/л и т.п.

Для перевода одного вида концентрации раствора в другой можно воспользоваться следующими соображениями:

1. Каждому виду концентрации соответствует определенная доля вещества, выраженная в соответствующих единицах измерения, отнесенная к массе или объему растворителя или раствора. Что позволяет использовать их в различных областях знаний.

2. Любые виды концентраций можно сопоставить.



ПРИМЕР 1:

Пусть требуется перевести С % в СМ. Поскольку, С % численно равна массе вещества, которая содержится в 100 г раствора, то в 10 %-м растворе, 10 г вещества содержится в 100 г раствора.




Вид концентрации,

размерность



Содержание

Расчет концентрации

Растворенного

вещества


в растворе или

растворителе



процентная (с %), %

С % = mв, г

в 100 г р-ра

С % = (mв / mр-ра).100

массовая доля (ω), б/р

ω = mв, г

в 1 г р-ра

ω = mв / mр-ра

мольная доля (ni), б/р

nр-ля = νр-ля,

nв = νв, моль



в 1 моль р-ра

nв = νв / (νв + ν р-ля)

nр-ля = νр-ля / (νр-ля + νв)



молярная (СМ), моль/л

См = νв, моль

в 1000 мл

р-ра


См = νв / Vр-ра (Л)

моляльная (Сm), моль/кг р-ля

Сm = νв, моль

в 1000 г р-ля

Сm = νв / mр-ля (КГ)

эквивалентная (Сн), экв/л

Сн = zв, экв

в 1000 мл

р-ра


Сн = zв / Vр-ра (Л)

титр (Т), г/мл

Т = mв, г

в 1 мл р-ра

Т = mв / Vр-ра (мЛ)

выраженная в г/л (Сг/л), г/л

Cг/л = mв, г

в 1000 мл

р-ра


Cг/л = mв / Vр-ра (Л)



СМ численно равна количеству моль вещества в 1000 мл раствора. Следовательно, первым делом, нужно определить, какому количеству моль соответствует 10 г вещества:

νВ = mB / МВ = С % / МВ = 10 / МВ.

Но полученное количество моль содержится в 100 г раствора, а не в 1 л (1000 мл), поэтому нужно определить, какой объем будет занимать 100 г раствора:

Vр = mр /ρ, (ρ - плотность раствора, г/см3). Vр = 100/ρ.

Откуда

СМ = νВ·1000 / V

3. В случае моляльной концентрации или мольной доли необходимо учесть различие между объемом или массой раствора и растворителя. Так mр = mр-ля + mв, но Vр не равен сумме объемов вещества и растворителя, так как они имеют разные плотности, поэтому объем раствора можно рассчитать только как

Vр = (mр-ля + mВ) /ρ.

Если же мы сливаем вместе два раствора с различной концентрацией, то общий объем растворов также не будет равен сумме объемов.

Пример 2:

Пусть слили два раствора с соответствующими параметрами: С %1, ρ1, V1 и С%2, ρ2, V2. Общая масса смеси будет составлять: ρ1 · V1 + ρ2 · V2 = mр(1+2). Для определения общего объема смеси необходимо знать ее плотность ρ3, тогда

VР(1+2) = mр(1+2) / ρ3 = (ρ1 · V1 + ρ2 · V2) / ρ3.

Аналогичным образом выводятся любые другие формулы для пересчета масс, объемов, концентраций и т. п.

4. Для перевода мольной доли в любую другую концентрацию необходимо принимать во внимание следующие соображения:

ni – мольная доля может относиться к веществу nв или к растворителю nр-ля, поэтому сумма этих мольных долей равна 1. А отсюда можно сделать следующие выводы: 1 моль смеси содержит νВ = nв, моль и νр-ля = nр-ля, моль, следовательно можно найти массу этих количеств веществ, как

mВ = МВ·νВ и mр-ляр-ля· νр-ля, а также массу 1 моль этой смеси как

МВ · νВ + Мр-ля · νр-ля = mР-РА или МВ · nВ + Мр-ля · nр-ля = mР.

Из полученного соотношения легко вывести формулу любой другой концентрации.

Пример 3: С % = mВ · 100 / mР = МВ · nВ · 100 / (МВ · nВ + Мр-ля · nр-ля).

Пример 3.

Найти массу воды и медного купороса CuSO4 ∙5Н2O, необходимых для приготовления одного литра раствора, содержащего 8 % (по массе) безводной соли. Плотность 8 % -го раствора равна 1,084 г/мл.



Решение

1. Масса безводной соли, содержащейся в 1 литре 8 %-го раствора составляет: г  CuSO4.

2. Молярная масса МCuSO4 ∙5Н2O = 249,7 г/моль,  а молярная масса МCuSO4 = 159,6 г/моль.

3. Найдём массу кристаллогидрата, содержащего 86,7 г безводной соли:

249,7 г CuSO4 ∙5Н2O  соответствует → 159,6 г CuSO4

mCuSO4 ∙5Н2O          → 86,7 г CuSO4



г.

4. Количество воды, необходимое для приготовления раствора составляет:

mН2O = mр – mCuSO4 ∙5Н2O, mр - масса раствора,

mН2O = 1000 мл  ∙ 1,084 – 135,6 = 948г.

 

ПРИМЕР 4.

Определить См, Сн, Сm, ω и Т, С % растворённого вещества H3PO4 с мольной долей 0,03 (ρ = 1,04 г/мл).


Решение: Так как nH3PO4 = 0,03, а раствор состоит из растворённого вещества и растворителя (H2O), причём

nH3PO4 + nH2O = 1.

1. Определяем массу 1 моль раствора

m H3PO4   =    nH3PO4 ∙ MH3PO4 = 0,03 ∙ 98 = 2,94 г

mH2O = nH2O ∙ MH2O = 0,97 ∙ 18 = 17,46 г

mР = mH2O + m H3PO4 = 2,94 + 17,46 = 20,4 г.

2. Определяем массовую долю вещества в растворе:

, С% = 14,4 %.

3. Сm – моляльная концентрация – количество молей вещества в 1000 г растворителя.


По условию 0,03 моля H3PO4  → содержится в 17,46 г H2O

             ν H3PO4                 →                1000 г H2O.

 Следовательно, Cm = 2,86 моль /1000 г H2O.

Для перехода от содержания вещества в массовых долях к молярной и эквивалентной концентрациям и обратно необходимо учитывать плотность раствора.

4. См – моль/литр, а Сн – экв/литр (моль-экв/литр).

Так как оба способа выражения учитывают стандартный объем 1 литр раствора, то и расчёт нужно вести на этот объём.



, откуда .

  г кислоты будет содержаться в 1000 мл раствора, откуда  = mB/MB = 149,76/98 = 1,53 моль, следовательно, См = 1,53 моль/литр

Сн = См ∙ 3                      Сн = 1,53 ∙ 3 = 4,59 моль-экв/л

5. Титр – количество грамм вещества, содержащегося в 1 мл растворителя.

Рассчитать Т можно по любой концентрации.

a)   nH3PO4, H3PO4

m р-ра  = 20,4 г ; VP = mp / = 20,4/1,04 = 19,61 мл.

Следовательно, 19,61 мл  → 2,94 г

1 мл → Тр = 2,94/19,61 = 0,149 г/мл

б) Исходя из См, Сн



г/мл; СМ = 4,59/3 = 1,53 моль/л
ПРИМЕР 5:

Определить См, Сн, n, ω, Т растворённого вещества в 0,7 моляльном растворе      К2SO4     (ρ = 1,07 г/мл).



Решение: Моляльная концентрация относится к массовым концентрациям, поэтому можно рассчитать nH2SO4 и ω.

Сm = 0,7 моль / 1000 г Н2O

MK2SO4 = 174 г/моль; МН2О = 18 г/моль

nH2O = 1- 0,012 = 0,988

mр = mB + mH2O = 0,012∙174 + 1000 = 2,1+1000 =1002 г .

 = 0,012∙174/1002 = 2,1∙ 10-3



 Далее расчёт подобно расчёту в примере 1.


Каталог: wp-content -> uploads -> 2014
2014 -> Программа профессионального модуля техническое обслуживание и ремонт автомобилей Профессия: 23. 01. 03 Автомеханик
2014 -> Нп «палата судебных экспертов»
2014 -> Памятка по протезированию
2014 -> Маникюр маникюр от opi
2014 -> Cборник заданий тестового типа для контроля знаний учащихся по профессии нпо 190631
2014 -> Аир: Часто используется как связующий элемент в заклинаниях или в заговорах, а сам по себе для контроля над личностью. Растущий в саду, аир принесет удачу садовнику и большой урожай растений поблизости. Акация
2014 -> Разбудить сонную артерию
2014 -> Эльмир мамедов


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   23




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница