Примеры решения задач. Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя.

Концентрацией называется содержание растворенного вещества в единице массы или объема раствора.

Существует много способов выражения концентрации растворов: массовая доля, молярность, моляльность, нормальность и др.

Массовая доля вещества в растворе (w) – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

w = m вещества / m раствора

Массовая доля вещества, выраженная в %, называется процентной концентрацией.

Молярность – число молей растворенного вещества в 1 л раствора. На практике ее выражают в моль/л.

С = n / V,

где n - количество вещества, моль;

V - общий объем раствора, л.

Моляльность – число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг.

C_m = n / m,

где n - количество растворенного вещества, моль;

m – масса растворителя, кг.

Нормальность – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора. Нормальность выражают в моль-экв./л.

С_н = n _{грамм-экв.} / V_р-ра,

где

n _{грамм - экв.} – число грамм – экв., г/ моль;

V _р-ра - объем раствора, мл.

Пример 1. В 150 г воды растворили 50 г KCl. Найти % концентрацию соли.

Решение. Масса раствора складывается из массы растворенного вещества (KCl) и растворителя (воды).

m _{раствора} = m _KCl + m _воды = 5 + 150 = 200 г

Находим массовую доля KCl в растворе

W = m _KCl / m р-ра

W =50 /200 = 0,25 или 25%-ый раствор.

Пример 2. При взаимодействии 16 г раствора H₂SO₄ с избытком раствора BaCl₂ выделяется осадок массой 5,7 г. Определить массовую долю H₂SO₄, вступившую в реакцию.

Решение. Запишем уравнение реакции. Надпишем над формулами веществ, что дано и что неизвестно (с единицами измерения). Переведем количества веществ в те величины, которые указаны в условии задачи.

х г 5,7 г

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl

1 моль/л 1 моль/л

молярная масса М: 98 г/моль 233 г/моль

По условию задачи BaCl₂ взят в избытке. Поэтому расчет ведем по H₂SO₄ (по недостатку вещества).

Найдем массу H₂SO₄, необходимую для получения 5,7 г BaCl₂.

Составим пропорцию:

Из 98 г H₂SO₄ получаем 233 г BaSO₄ по уравнению реакции

Из х г H₂SO₄ - 5,7 г BaSO₄

Тогда х = 98 × 5,7 = 2,4 г

Найдем массовую долю H₂SO₄ в растворе

w = m вещества = 2.4 = 0,15 или 15%-ый раствор.

m раствора 16

Пример 3. Нанейтрализацию 50 мл раствора кислоты израсходовано 25 мл 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальная концентрация раствора кислоты?

Решение. Согласно закону эквивалентов вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных отношениях.

В реакции нейтрализации в точке эквивалентности действует равенство:

(С_н × V)_{кислоты} = (С_н ×V)_щелочи

Отсюда С_{н. кислоты} = (С_н ×V)_щелочи / V_{кислоты} = 25 × 0,5/ 50 = 0,25 н

Пример 4. При разложении 42 г карбоната магния MgCO₃ образовалось 19 г оксида магния MgO. Чему равен выход MgO?

Решение. Если химические реакции по каким-либо причинам проходят не до конца и часть вещества не вступает в химическое взаимодействие, например, при обратимых реакциях или при наличии примесей, то количество продуктов реакции будет меньше теоретического, то есть рассчитанного по химическому уравнению. Количество продукта реакции, выраженное в % к теоретически ожидаемому, называется выходом продукта.

1). Составляем химическое уравнение:

42 г х г

MgCO₃ ® MgO + CO₂

n 1 моль 1 моль

M 84 г/моль 40 г/моль

m 84 г 40 г

2). Теоретическое количество MgO, выделяющееся при разложении 42 г MgCO₃, вычисляем на основе химического уравнения из пропорции

84 г MgCO₃ - 40 г MgO

42 г MgCO₃ - х г MgO

Отсюда: х = 42 × 40 = 20 г

3). Принимая 20 г MgO за 100%, определяем выход MgO

Выход продукта = m(теор) × 100% = 19 ×100 = 95 %

m(практ) 20

Ответ: выход MgО cоставляет 95 %.

Приложения

Таблица 1

Термодинамические константы веществ

Вещество	DH^0298, кДж/моль	S^0298, Дж/(моль×К)	DG^0298, кДж/моль
Ag(к)	0,0	42,7	0,0
Al2O3(к)	-1676,0	51,0	-1582,0
AgNO3 (к)	-124,6	141,0	-33,6
Cграфит	0,0	5,7	0,0
СН4(г)	-74,9	186,2	-50,8
С2Н2(г)	226,8	200,8	209,2
С6Н6(г)	82,9	269,2	129,7
С6Н6(ж)	49,0	124,5	173,2
С6Н12О6(к)	-1273,0	-	-919,5
С2Н4(г)	52,3	219,4	68,1
СО(г)	-110,5	197,5	-137,1
СО2(г)	-393,5	213,7	-394,4
С2Н5ОН(ж)	-277,6	160,7	-174,8
С2Н5ОН(г)	-235,3	282,1	-167,9
Cграфит		5,7
С7Н8(ж)	50,0	122,0	320,6
СаСО3(к)	-1207	88,7	-1127,7
СаО(к)	-635,5	39,7	-604,2
Са(ОН)2(к)	-986,6	76,1	-896,8
СаSO4(к)	-1431,2	106,6	-1798,7
Cl2(г)	0,0	222,9	0,0
Fe(к)	0,0	27,2	0,0
FeO(к)	-264,8	60,8	-244,3
Fe2O3(к)	-822,2	87,4	-740,3
Fe3O4(к)	-1117,3	146,2	-1014,2
H2	0,0	130,5	0,0
H2O(г)	-241,8	188,7	-228,6
H2O(ж)	-285,8	70,1	-237,3
H2SO4(ж)	-814,0	157,0	690,7
KClO3(к)	-391,2	143,0	-289,9
KCl(к)	-435,9	82,6	-408,0
Mg(ОН)2	-924,7	63,1	-833,7
MgSO4(к)	-1307,4	91,6	-1158,7
MgO(к)	-601,8	26,9	-569,6
NH3(г)	-46,2	192,6	-16,7
NO(г)	90,3	210,6	86,6
NO2(г)	33,5	240,2	51,5
O2	0,0	205,0	0,0
S(к)		31,9
SO2(г)	-296,9	248,1	-300,2
SO3(г)	-395,8	256,7	-371,2
Ti(к)		30,6
TiO2(к)	-943,9	50,3	-888,6
WO3	-842,7	75,9	-763,9
SiO2(к)	-859,3	41,8	-805,0

Таблица 2

Константы диссоциации некоторых слабых электролитов

Название	Химическая формула	Константа диссоциации   К1 К2 К3
Азотистая кислота	HNO2	5,1×10^-4
Борная	H3BO4	5,6×10^-10
Кремниевая	H2SiO3	1,3×10^-11
Муравьиная	HCOOH	1,8×10^-4
Мышьяковая	H3AsO4	6,0×10^-3	1×10^-7	3,0×10^-12
Плавиковая	HF	6,8×10^-4
Сероводородная	H2S	1×10^-7	1×10^-14
Синильная	HCN	6,2×10^-10
Угольная	H2CO3	4,5×10^-7	4,8×10^-11
Уксусная	CH3COOH	1,8×10^-5
Фосфорная	H3PO4	7,6×10^-3	6,2×10^-8	4,2×10^-13
Хромовая	H2CrO4	1,1×10^-1	3,2×10^-7
Гидроксид аммония	NH4OH	1,8×10^-5

Таблица 3

Дата добавления: 2015-07-13