Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Формула концентрации раствора

Определение и формула концентрации раствора

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Концентрацией раствора называют отношение количества (моль) или массы (г) вещества, содержащегося в растворе, к объему или массе раствора либо растворителя.

Наиболее распространены следующие способы выражения концентрации раствора.

Массовая доля – отношение (обычно – процентное) массы растворенного вещества к массе раствора:

w = msolute / msolution× 100%.

Например, 15: (масс.) водный раствор хлорида натрия – это такой раствор, в 100 единицах массы которого содержится 15 единиц массы NaCl и 85 единиц массы воды.

Молярная доля – это отношение количества растворенного вещества (или растворителя) к сумме количеств всех веществ, составляющих раствор. В случае раствора одного вещества в другом молярная доля растворенного вещества (N2) равна:

N2 = n2 / (n1 + n2),

а молярная доля растворителя (N1):

N1 = n1 / (n1 + n2),

где n1иn2 – соответственно количество вещества растворителя и растворенного вещества.

Молярная концентрация, или молярность – отношение количества растворенного вещества к объему раствора:

СМ = n / V.

Обычно молярность обозначается СМили (после численного значения молярности) М. Так, 2М H2SO4 означает раствор, в каждом литре которого содержится 2 моля серной кислоты, т.е. СМ = 2 моль/л.

Моляльная концентрация, или моляльность – это отношение количества растворенного вещества к массе растворителя:

m = nsolute / msolvent.

Обычно моляльность обозначается буквой m. Так, для раствора серной кислоты запись m = 2 моль/кг (воды) означает, что в этом растворе на каждый килограмм растворителя (воды) приходится 2 моля серной кислоты. Моляльность раствора в отличие от его молярности не изменяется при изменении температуры.

Нормальность раствора (нормальная концентрация, молярная концентрация эквивалента) СН(Х) – это отношение количества вещества эквивалента, содержащегося в растворе, к объему этого раствора [моль / м3]. На практике нормальность раствора по аналогии с молярной концентрацией выражают в моль/л. Так, например, с(H2SO4) = 1 моль/л, с(KOH) = 0,01 моль/л. При с(В) = 1 моль/л раствор называют нормальным, при с(В) = 0,01 моль/л – сантимолярным и т.д. Приняты и такие обозначения: 1 н. раствор H2SO4; 0,01 н. раствор KOH.

Эквивалентом называется реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Моль вещества эквивалента содержит 6,02×1023 эквивалентов.

Титр раствора – это масса вещества, содержащаяся в одном кубическом сантиметре (одном миллилитре) раствора [г/мл]. Обычно обозначается буквой Т. Например, T(HCl) = 0,02 г/мл означает, что в 1 мл раствора содержится 0,02 г соляной кислоты.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Оксид хрома (VI) массой 2 г растворили в воде массой 500 г. Рассчитайте массовую долю хромовой кислоты H2CrO4 в полученном растворе.
Решение Запишем уравнение реакции получения хромовой кислоты из оксида хрома (VI):

CrO3 + H2O = H2CrO4.

Найдем массу раствора:

msolution = m(CrO3) + m (H2O) = 2 + 500 = 502 г.

Для того, чтобы рассчитать массу растворенного вещества хромовой кислоты, определим количество вещества оксида хрома (VI) (молярная масса – 100 г/моль):

n = m / M;

n (CrO3) = m (CrO3) / M (CrO3);

n (CrO3) = 2 / 100 = 0,02 моль.

Согласно уравнению реакции n(CrO3) :n(H2CrO4) = 1:1, значит,

n(CrO3) = n(H2CrO4) = 0,02 моль.

Тогда масса хромовой кислоты будет равна (молярная масса – 118 г/моль):

m = n × M;

m (H2CrO4) = n (H2CrO4) × M (H2CrO4);

m (H2CrO4) = 0,02 × 118 = 2,36 г.

Массовая доля хромовой кислоты в растворе составляет:

ω = msolute / msolution × 100%;

ω(H2CrO4)=msolute(H2CrO4)/ msolution × 100%;

ω (H2CrO4)=2,36 / 502 × 100% = 0,47 %.

Ответ Массовая доля хромовой кислоты равна 0,47 %
ПРИМЕР 2
Задание Железная окалина Fe3O4массой 10 г была сначала обработана 150 мл соляной кислоты (плотность 1,1 г/мл) с массовой долей хлороводорода 20%, а затем в полученный раствор добавили избыток железа. Определите состав раствора (в % по массе).
Решение Запишем уравнения реакций, которые протекают согласно условию задачи:

8HCl + Fe3O4 = FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O (1);

2FeCl3 + Fe = 3FeCl2 (2).

Определим количество вещества хлороводорода (молярная масса равна 36,5 г/моль):

msolution (HCl) = Vsolution (HCl) × ρ;

msolution (HCl) = 150 × 1,1 = 165 г.

ω = msolute / msolution × 100%.

msolute = ω / 100% ×msolution;

msolute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×msolution (HCl);

msolute (HCl) = 20 / 100% × 165 = 33 г.

n = m / M;

n(HCl) = msolute (HCl) / M (HCl);

n (HCl) = 33 / 36,5 = 0,904 моль.

Рассчитаем количество вещества Fe3O4(молярная масса равна 232 г/моль) и вещество, находящееся в избытке:

n(Fe3O4) = m (Fe3O4) / M (Fe3O4);

n (Fe3O4) = 10 / 232 = 0,043 моль.

n (Fe3O4) :n (HCl) = 1 : 8;

n (HCl) = 8 × n (Fe3O4);

n (HCl) = 8 × 0,043 = 0,344 моль.

По условию, количество вещества хлороводорода равно 0,904 моль. Следовательно, HCl находится в избытке и будет протекать ещё одна реакция:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ (3).

Определяем количество моль FeCl2 и FeCl3, образовавшихся в ходе реакции (1) и количество вещества HCl, прореагировавшее с Fe3O4:

n1 (FeCl2) :n (Fe3O4) = 1:1, значит n1 (FeCl2) = n (Fe3O4) =0,043 моль;

n1 (FeCl3) :n (Fe3O4) = 2:1, значит n1 (FeCl3) = 2 ×n (Fe3O4) =0,086 моль;

n1 (HCl) :n (Fe3O4) = 8:1, значит n1 (HCl) = 8 ×n (Fe3O4) =0,344 моль.

Рассчитаем количество вещества HCl, которое не прореагировало в реакции (1), и количество моль FeCl2, образовавшееся в ходе реакции (3):

nremaining (HCl) = n (HCl) — n1 (HCl);

nremaining (HCl) = 0,904 — 0,344 = 0,53 моль;

n3 (FeCl2) :nremaining (HCl) = 1:2, значит n3 (FeCl2) = 1/2× nremaining (HCl) =0,28 моль.

Определяем количество вещества FeCl2, образовавшееся во второй реакции, общее количество моль и массу FeCl2 (молярная масса равна 127 г/моль):

n2 (FeCl2) = n1 (FeCl3) = 00,086 моль;

n2 (FeCl2) :n2 (FeCl3) = 3:2, значит n2 (FeCl2) = 3/2× n2 (FeCl3) =0,129 моль;

nsum (FeCl2) = 0,043 + 0,129 + 0,28 = 0,452 моль;

m = n×M;

m (FeCl2)=nsum (FeCl2)×M (FeCl2);

m (FeCl2)=0,452 × 127 = 57,404 г.

Определяем количество моль и массу железа (молярная масса равна 56 г/моль) железа, вступившего в реакции (2) и (3):

n2 (Fe) :n2 (FeCl3) = 1:2, значит n2 (Fe)= 1/2× n2 (FeCl3) = 0,043 моль;

n3 (Fe) :nremaining (HCl) = 1:2, значит n2 (Fe)= 1/2× nremaining (HCl) = 0,28 моль;

nsum (Fe) = 0,043 + 0,28 = 0,323 моль;

m (FeCl2)=nsum (Fe)×M (Fe);

m (Fe)= 0,28 × 56 = 18,088 г.

Вычислим количество моль и массу водорода (молярная масса равна 2г/моль), выделившегося в реакции (3):

n3 (H2) = 1/2× nremaining (HCl) = 0,28 моль;

m (H2)=n (H2)×M (H2);

m (H2)=0,28 × 2 = 0,56 г.

Определим массу полученного раствора и массовую долю хлорида железа (II) в нем:

msolution = msolution (HCl) + m(Fe3O4) + msum(Fe) – m(H2);

msolution = 165 + 10 + 18,088 – 0,56 = 192,528 г;

ω(FeCl2)=msum(FeCl2) / msolution × 100%;

ω (FeCl2)=57,404 / 192,528 × 100% = 29,82%.

Ответ Массовая доля хлорида железа (II) равна 29,82%
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.