6. Расчет концентраций растворов

Количественный анализ вещества это экспериментальное определение (измерение) содержания химических элементов, соединений или их форм в анализируемом веществе, выраженное в численном виде. Цель количественного анализа – определение содержания (концентрации) компонентов в образце. Его можно осуществлять, используя различные методы: химические, физико-химические, физические, биологические. При проведении количественного анализа используют чаще всего реагенты и анализируемые вещества в виде точно или приближенно приготовленных растворов, которые удобно дозировать. Приготовление таких растворов важный этап в проведении любого вида анализов. В зависимости от выбранной методики применяют самые разнообразные концентрации (Приложение 1). Чаще всего растворы готовят методами разведения концентрированных, растворением точной навески и смешением 2-х растворов, используя при необходимости справочные данные.

Пример 1. Какой объем концентрированной азотной кислоты ( = 1,31 г/см³) потребуется для приготовления 500 мл раствора с концентрацией 0,25моль-экв/л (нормальность)? Чему равен титр концентрированной кислоты?

Решение:

1. По справочнику Лурье определим массовую долю концентрированного раствора HNO₃ плотностью 1,33 г/см³:  = 53,41%.

2. Рассчитаем массу безводной кислоты в заданном растворе по формуле нормальности:

где М_экв(HNO₃) = ; и М_экв(HNO₃) = 63г/моль.

3. В формулу массовой доли: подставим массу вещества и раствора концентрированной кислоты выраженную через его объем и плотность и найдем V_К:

;

;

4. Рассчитаем титр концентрированной кислоты:

Т_к(HNO₃) = m(HNO₃)/ V_к;

Т_к(HNO₃) = 7,875 : 11,52 = 0,6837 г/мл

Ответ: V_к = 11,52 мл – объем HNO₃ с  = 1,33 г/см³; Т_к(HNO₃) = 0,6837 г/мл  титр концентрированной азотной кислоты.

Пример 2. Какие объемы 2,6н. и 0,8н. HCl необходимо смешать для приготовления 400 мл 1,2н. раствора кислоты.

Решение: Так как число моль-эквивалентов HCl полученного раствора равно сумме моль-эквивалентов, содержащихся в исходных растворах.

Обозначим V₁ через х (мл) - объем раствора с концентрацией С₁ = 2,6 н., тогда объем второго раствора с концентрацией С₂ = 0,8н. равен V₂ = V – V₁ = 400 – х.

Найдем количество кислоты в полученном растворе и подставим в него значения n, n₁ и n₂ через соответствующие объемы и концентрации растворов:

n = n₁ + n₂; откуда следует, что СV = C₁x + C₂(V – x)

Подставим численные значения концентраций и объема V и рассчитаем х:

1,2 400 = 2,6х + 0,8(400 – х)

откуда имеем: V₁ =; иV₂ = 400 – 88,9 = 311,1 мл.

Ответ: необходимо смешать 88,9мл с концентрацией 2,6н. и 311,1 мл раствора HCl с концентрацией 0,8н.

Задание 3. Выполните следующие расчеты на основе концентраций

растворов.

3.1. Сколько мл воды необходимо добавить к 150 мл серной кислоты с массовой долей 60,62% (= 1,505г/мл), чтобы получить 4М раствор? Чему равен объем такого раствора?

3.2. Сколько мл воды необходимо прибавить к 125мл 6М раствора карбоната калия, чтобы получить раствор с концентрацией моля эквивалента 2н. Чему равен объем полученного раствора?

3.3. Какой объем (мл) концентрированной серной кислоты (= 85,74% и= 1,785г/мл) необходимо взять для приготовления 300мл ее раствора с= 10,56% и= 1,07г/мл

3.4. Сколько мл воды и 12н. раствора H₂SO₄необходимо взять для приготовления 500 мл 20% раствора (= 1,14 г/см³).

3.5. Для приготовления 400мл 3,5н. раствора азотной кислоты смешали 6н. и 2М HNO₃. Определите объемы каждого из смешиваемых растворов.

3.6. Чему равна молярность и нормальность раствора серной кислоты, полученного разбавлением 100мл 5М H₂SO₄в 300мл воды.

3.7. Какие объемы 1,5М и 0,6М растворов карбоната натрия необходимо смешать, чтобы приготовить 600 мл 2,5н. раствора Na₂CO₃.

3.8. Навеску перманганата калия массой 4,2г растворили в 750 мл воды. Определите массовую долю этого раствора. Чему станет равна концентрация раствора KMnO₄, если из него выпарить 200 мл воды (плотность растворов принять за 1г/мл)?

3.9. Чему равны молярность и титр раствора HCl, полученного смешением 25 мл 4н. и 150 мл 2н.HCl.

3.10. Сколько грамм аммиака надо растворить, чтобы получить 250мл его раствора с массовой долей 4,27% (= 0,98 г/мл)? Какова молярность полученного раствора?

3.11. Какова молярность раствора HCl, полученного смешением 30 мл раствора с массовой долей 30,14% (= 1,15г/мл) и 400 мл с массовой долей 8,49% (= 1,04г/мл).

3.12. Сколько воды и 8н. раствора H₂SO₄потребуется для приготовления 450 мл 18,09% раствораH₂SO₄ плотностью 1,125 г/мл.

3.13. Для получения 800 мл раствора H₂SO₄ cконцентрацией моля эквивалента 2,2н. смешали растворы с концентрациями 2,8н. и 1,2н. Определите объемы смешиваемых растворов.

3.14. Сколько мл воды необходимо для приготовления 0,25н. раствора ортофосфорной кислоты из 10 мл ее концентрацией 6н. ее раствора.

3.15. Сколько мл раствора аммиака с концентрацией 16,06% и плотностью 0,936 г/см³необходимо взять для приготовления 2,5л 4,2н. раствораNH₄OH?

3.16. Сколько воды (мл) надо прибавить к 25 мл 12н. раствора HNO₃, чтобы получить растворHNO₃ с концентрацией 2,5н.

3.17. Сколько мл воды и 65,68% раствора H₃PO₄(=1,478 г/мл) нужно взять для приготовления 250мл 0,25н. раствораH₃PO₄?

3.18. Сколько мл воды и 6н раствора H₂SO₄необходимо взять для приготовления 800мл 1,5М раствораH₂SO₄.

3.19. Смешали 200мл 2,5М раствора H₃PO₄ и 450млH₃PO₄с массовой долей 68,1% (=1,50г/мл). Чему равны молярность и титр полученного раствора?