Лабораторная работа №2 способы выражения содержания растворенного вещества в растворе

(Глинка Н.Л., 2000, 7.2.2, Коровин Н.В., 2000, §4.1)

Цель занятия: изучить методику приготовления растворов, экспериментально определить плотности растворов.

Теоретические сведения

Раствор – гомогенная система состоящая из двух или нескольких компонентов. Чаще раствор состоит из двух компонентов растворителя и растворенного вещества.

Отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе (например, в растворе), к объему или массе этой системы называют концентрацией. Известно несколько способов выражения концентрации.

Молярная концентрация (С_М) или молярность – это отношение количества растворенного вещества (n), содержащегося в растворе, к объему (V) этого раствора. Единица измерения – моль/л.

C_M = , =, .

Раствор, имеющий концентрацию 1 моль/л, называют молярным раствором и обозначают 1М раствор; соответственно, раствор, имеющий концентрацию 0,5 моль/л, обозначают 0,5 М.

Нормальная (эквивалентная) концентрация (С_Н) или нормальность – это отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора. Единица измерения – моль-экв./л

, , .

Раствор, в 1 литре которого содержится 1 моль-эквивалент вещества, называют нормальным и обозначают 1 н. Соответственно, могут быть 1 н., 0,01 н. и т.п. растворы.

Моляльная концентрация (С_m) или моляльность - это отношение количества растворенного вещества к массе (m) растворителя. Единица измерения – моль/кг.

,

Массовая доля (ω)- отношение массы растворенного вещества к общей массе всего раствора. Массовая доля может быть выражена в долях единицы, процентах (%).

.

Массовая доля, выраженная в процентах, показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 граммах раствора.

Пример: запись 35% раствор HCl означает, что в 100 г раствора содержится 35 г растворенного вещества (HCl) и 65 г растворителя (воды).

Мольная доля (N) –это отношение количества растворенного вещества к общему сумме количеств растворенного вещества и растворителя.

,

Титр раствора (Т) – это масса вещества, содержащегося в 1 см³ или в 1 мл раствора. Единица измерения титра – г/см³, г/мл.

, .

Правило смешивания (правило «креста»)

Применяют для быстрого расчета масс или объемов при приготовлении раствора из двух растворов различной концентрации

Задача: Рассчитать и приготовить 3 кг 30% раствора H₂SO₄ из 98% раствора H₂SO₄ (ρ=1,86 г/мл) и воды. Рассчитать объем 98% раствора и объем воды необходимые для приготовления заданного раствора.

Составляем крест:

H₂SO₄ 98% 30 г H₂SO₄

30%

H₂O 0 % 68 г H₂O

98 г 30% р-ра

В левый столбик записываем исходные растворы и их процентные концентрации, причем процентная концентрация воды равна 0%. Далее между ними посередине записываем ту концентрацию, которую необходимо приготовить, и по направлению стрелок вычитаем из большего значения меньшее и по диагонали записываем полученное число. В правой части получили весовые соотношения двух исходных растворов. Общая масса полученного 30%-го раствора равна сумме 30 г 98% H₂SO₄ + 68 г H₂O = 98 г.

Для приготовления 98 г (30%) р-ра необходимо взять 30 г H₂SO₄ (98%) и добавить 68 г воды.

Затем находим массу m 98% р-ра H₂SO₄, необходимую для приготовления 3 кг 30 % р-ра H₂SO₄. Составляем пропорцию:

1. Для приготовления

98 г (30%) нужно взять - 30 г (98%) р-ра H₂SO₄

3000 г (30%) - X г

X = г (98 % р-ра H₂SO₄).

Рассчитываем объем: мл (98 % р-ра H₂SO₄)

2) г

=1 г/мл, следовательно, V=2080 мл = 2,08 л.

Итак, для приготовления 3 кг 30% р-ра H₂SO₄ нужно отмерить 2,08 л дистиллированной воды и добавить 0,495 л 98% H₂SO₄.