5.2 Количественная характеристика состава растворов

5.2.  Количественная характеристика состава растворов

Для качественной характеристики растворов используют понятия «разбавленный раствор» (содержит мало растворенного вещества) и «концентрированный раствор» (содержит много растворенного вещества).

При работе с растворами необходимо знать их количественный состав. Количественный состав растворов выражается различными способами. Мы изучим два способа: а) массовая доля растворенного вещества;   б) молярная концентрация (молярность).

Массовая доля растворенного вещества

Массовая доля растворённого вещества -это отношение массы растворённого вещества к массе раствора.

Для расчёта процентной концентрации используется формула:

Массовая доля растворённого вещества w_{растворённого вещества} - это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества m_{растворённого вещества}  к общей массе раствора m_{раствора} :

m_{раствора} =  m_{растворённого вещества} + m_{растворителя}

Массовую долю растворённого вещества (процентная концентрация)  обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, массовая доля растворённого вещества – CaCl₂ в воде равна 0,06 или 6%. Это означает, что в растворе хлорида кальция массой 100 г содержится хлорид кальция массой 6 г и вода массой 94 г.

ЗАПОМНИТЕ!

Молярная концентрация

Молярная концентрация С – это отношение количества растворенного вещества v (в молях) к объему раствора V в литрах.

Единица молярной концентрации – моль/л. Зная число молей вещества в 1 л раствора, легко отмерить нужное количество молей для реакции с помощью подходящей мерной посуды.

В качестве примера рассмотрим получение нерастворимого в воде хлорида серебра (AgCl) с помощью реакции обмена:

AgNO₃ + NaCl = AgCl (осадок) + NaNO₃

Допустим, в лаборатории имеется раствор AgNO₃, концентрация которого 1 моль/л. Это означает, что в 1 л такого раствора содержится 1 моль нитрата серебра.

По уравнению реакции на 1 моль AgNO₃ нужен 1 моль NaCl. Следовательно, если мы смешаем одинаковые объемы растворов AgNO₃ и NaCl одинаковой концентрации 1 моль/л, то реакция пройдет до конца и в реакционной колбе окажется только раствор нитрата натрия (NaNO₃) в воде, а на дно сосуда выпадет осадок хлорида серебра AgCl. При этом исходных соединений в сосуде не останется.

** Молярную концентрацию (или МОЛЯРНОСТЬ растворов) принято обозначать буквой М. Например, раствор концентрации 1 М содержит 1 моль вещества на литр раствора. Такой раствор называют МОЛЯРНЫМ. Раствор концентрации 0,1 М содержит 0,1 моль вещества на литр раствора и называется ДЕЦИМОЛЯРНЫМ. Растворы концентрации 0,01 М (или 0,01 моль на литр) иногда называют САНТИМОЛЯРНЫМИ.

УПРАЖНЕНИЯ

1.      Сколько грамм соли и воды нужно для приготовления 300 г 5% раствора?

Решение:

1. Запишем формулу для расчёта массовой доли:

2. Преобразуем формулу и вычислим массу растворённого вещества в растворе

m _{растворённого вещества} = (w_{растворённого вещества} · m_{раствора}) / 100%

m _{растворённого вещества} = (5 % · 300 г) / 100% = 15 г

3. Вычислим массу растворителя – воды:

m _{раствора} =  m _{растворённого вещества} + m (H₂O)

m (H₂O) =  m _{раствора} - m _{растворённого вещества} = 300 г - 15 г = 285 г

Ответ: Для приготовления 300 г 5% раствора надо взять 15 г  соли и 285 г воды.

__________________________________________________________________

2.      Сахар массой 12,5г растворили в 112,5г воды.

Определите массовую долю сахара в полученном растворе.

Решение:

1. Запишем формулу для расчёта массовой доли:

2. Вычислим массу раствора:

m _{раствора} =  m _{растворённого вещества} + m (H₂O)

m _{раствора} = 12,5 г + 112,5 г = 125 г

2. Вычислим массовую долю сахара:

w_% = (12,5 г · 100%) / 125 г = 10 % или 0,1

Ответ: w_% = 10 %

__________________________________________________________________

3.      Смешали два раствора соли: 120г 5%-ного раствора и 130г 15%-ного раствора. Вычислите массовую долю соли в образовавшемся растворе.

Решение:

1. Запишем формулу для расчёта массовой доли:

2. Преобразуем формулу и вычислим массы растворённого вещества в растворах 1 и 2

4.      m _{растворённого вещества} = (w_{растворённого вещества} · m _{раствора}) / 100%

m _{растворённого вещества 1} = (5 % · 120 г) / 100% = 6 г

m _{растворённого вещества 2}  = (15 % · 130 г) / 100% = 19,5 г

2. Общая масса растворённого вещества в полученном растворе:

m _{растворённого вещества 3} = m _{растворённого вещества 1}+ m_{растворённого вещества 2}  =6 г + 19, 5 г = 25,5 г

3. Вычислим массу раствора, полученного при сливании двух растворов:

m _{раствора 3}  =  m _{раствора 1} + m _{раствора 2} = 120 г + 130 г = 250 г

4. Вычислим массовую долю вещества в полученном растворе:

W_{р.в. 3}= (m _{р.в. 3} · 100%) /m _{раствора 3} = (25,5 г · 100%) /250 г = 10,2 %

Ответ: W_{р.в. 3} = 10,2 %

__________________________________________________________________

4.

__________________________________________________________________

5.     

_____________________________________________________________

6.     

_____________________________________________________________

ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Вычислите массовую долю растворённого вещества, если в 88г воды растворили 12г соли.

2. Рассчитайте массы соли и воды, необходимые для приготовления 400г раствора с массовой долей соли 0,05.

3. Как изменится процентная концентрация раствора, если к 10%-раствору соли массой 100г добавить 20г воды.

4. Как изменится процентная концентрация раствора, если к 10%-раствору соли массой 100г добавить 20г соли.

5. Вычислите  молярную концентрацию раствора поваренной соли, если в 500 мл этого раствора содержится 0,5 моль хлорида натрия.

6. Вычислите молярную массу вещества, если известно, что в 24л раствора с молярной концентрацией 6 моль/л было растворено 2880 г вещества.

7. Поваренную соль массой 5 г растворили в 45 г воды. Определите массовую долю (%) соли в растворе.

1.     Какие растворы могут находится в контакте с кристаллами растворенного вещества:
а) насыщенные	б) разбавленные
в) все ответы верны	г) концентрированные
2.      Растворимость веществ зависит от:
а) их природы	б) природы растворителя
в) все ответы верны	г) температуры
3.     Какие характеристики применимы для описания истинных растворов:
а) однородные системы	б) системы постоянного состава
в) нет верного ответа	г) неоднородные системы
4.     Растворение хлорида аммония в воде можно отразить схемой NH4Cl(к) + Н2О ↔ NH4Cl(ж) –Q. Растворимость этой соли в воде можно повысить:
а) повышая температуру	б) увеличивая степень измельчения соли
в) увеличения объема воды	г) интенсивным перемешиванием раствора
5.     Интенсивный раствор получается при смешивании между собой по 50 г:
а) воды и этанола	б) воды и бензола
в) воды и бензина	г) воды и карбоната кальция
6.     Какие явления происходят при растворении кристаллического хлорида натрия в воде:
а) хаотическое движение гидратированных ионов Na+ и  Cl-	б) разрушение кристаллической решетки соли
в) все ответы верны	г) направленное движение гидратированных ионов соли
7.     Какие утверждения не справедливы для ненасыщенного раствора некоторого вещества:
а) может быть разбавленным	б) может быть концентрированным
в) не может быть концентрированным	г) в таком растворе можно растворить дополнительную порцию этого же вещества
8.     Какие явления отвечают за величину и знак теплового эффекта растворения кристаллических веществ в воде:
а) гидрирование	б) разрушение кристаллической решетки вещества
в) диффузия частиц растворенного вещества в воде	г) все ответы верны
9.     При растворении в воде массой 36 г медного купороса массой 5 г получается раствор с массовой доле CuSO4 (%):
а) 8,7	б) 9,8
в) 7,8	г) 6,8
10.                        В 100 мл воды растворили 2 г CaCl2. Какова масса (г) ионов Са2+ в 20 мл такого раствора (изменением объема при растворении можно пренебречь):
а) 0,400	б) 0,444
в) 0,144	г) 0,288

Ответы:

1	в
2	в
3	а
4	а
5	а
6	в
7	в
8	б
9	в
10	в