Пример решения 5.1

Моляльность раствора.

Нормальность.

Молярность.

Процентную концентрацию (%, масс.).

Для примера рассмотрим водный раствор соли Pb(NO₃)₂ объемом V = 0,5 л, плотность которого ρ = 1016 кг/м³ = 1016 г/л. Масса растворенного вещества m = 10 г. Необходимо выразить концентрацию раствора в разных вариантах.

Концентрация растворов обозначается: c, или [ ], например с (KCl), или [KCl]. Чаще всего используется второй вариант. Для концентрированных растворов вместо концентрации используется активность раствора (а), где а = γ · с. Величина γ – коэффициент активности – представляет собой поправочный коэффициент, учитывающий взаимодействие частиц реального раствора, приводящее к изменению концентрации. Для разбавленных растворов γ → 1, и вместо активности используется значение концентрации. При выполнении требуемых заданий коэффициент активности не учитывается.

5.1.1. Определим процентную концентрацию раствора. Процентная концентрация (% масс.) показывает, сколько граммов вещества содержится в 100 г раствора. Сначала вычислим массу раствора, содержащегося в 0,5 л:

m _р-ра = V · ρ = 0,5 л × 1016 г/л = 508 г.

Если в 508 г раствора содержится 10 г Pb(NO₃)₂,

то в 100 г раствора содержится х -"- -"- -"-

х = = 1,97,

т. е. раствор имеет концентрацию равную 1,97 % масс.

5.1.2. Определяем молярную концентрацию раствора. Молярная концентрация (молярность) раствора с_М (моль/л) показывает, какое число молей растворенного вещества содержится в 1 л раствора.

Рассчитаем молярную массу растворенного вещества – Pb(NO₃)₂:

М (Pb(NO₃)₂) = 207,2 + 2(14+3·16) = 331,2 г.

Определим число молей Pb(NO₃)₂, которое содержится в 0,5 л раствора:

1 моль Pb(NO₃)₂ содержит 331,2 г Pb(NO₃)₂

х молей Pb(NO₃)₂ содержит 10 г Pb(NO₃)₂

х = = 0,0302 моля.

Затем выясним, сколько молей соли находится в 1 л раствора, если известно, что в 0,5 л содержится 0,0302 моля Pb(NO₃)₂.

0,5 л раствора содержит 0,0302 моля

1 л раствора содержит х моль

х = = 0,0604 моля.

Таким образом, молярность раствора с _М равна 0,0604 моль/л.

5.1.3. Определяем нормальность раствора (молярную концентрацию эквивалента).

Молярная концентрация эквивалента, с _экв. или нормальность, н, (моль-экв./л) показывает, какое число молярных масс эквивалента растворенного вещества содержится в 1 л раствора.

Сначала рассчитаем молярную массу эквивалента M_экв. Pb(NO₃)₂. Она определяется как отношение молярной массы соли к произведению числа ионов металла на его валентность.

M_экв. (Pb(NO₃)₂) = = 165,6 г.

Затем находим молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора:

так как в 0,5 л раствора содержится 10 г Pb(NO₃)₂,

то в 1 л раствора содержится х г Pb(NO₃)₂

х = = 20 г.

В этой массе число молярных эквивалентов составляет:

с _экв. = = 0,121 моль-экв.

Таким образом, молярная концентрация эквивалента (нормальность) раствора Pb(NO₃)₂ с _экв составляет 0,121 моль-экв.

5.1.4. Определяем моляльность раствора.

Моляльность раствора с_m (моль/кг) показывает, какое число молей растворенного вещества приходится на 1 кг растворителя (воды).

Сначала рассчитаем массу воды в 0,5 л раствора:

m (Н₂О) = m (раствора) - m (Pb(NO₃)₂) = 508 г - 10 г = 498 г.

Число молей растворенного вещества в 0,5 л, рассчитанное ранее в 5.1.2, составляет 0,0302.

Далее, если в 498 г воды содержится 0,0302 моля Pb(NO₃)₂,

то в 1000 г воды содержится х моль Pb(NO₃)₂.

х = = 0,061 моль/г.

Таким образом моляльность раствора с_m составляет 0,061 моль/г.

Задание 5.2. Рассчитайте рН раствора кислоты или щелочи, если известна ее молярная концентрация с _М (моль/л) (табл. V.2).

Дата добавления: 2014-10-23