3. До 200 г олеуму з масовою часткою вільного сульфур триоксиду 20% додати 4,5 г води. Визначити масову частку речовини в одержаному розчині. Олеум-розчин сульфур триоксиду у безводнiй сульфатнiй кислоті. Застосовують для приготування розчинів сульфатної кислоти, на умовах реакції оксиду з водою.
Ответы
Важливою характеристикою розчинів є їх концентрація – це вміст розчиненої речовини в певному об’ємі (масі) розчину або розчинника. Її виражають наведеними нижче способами.
Молярна концентрація (СМ) – це кількість молів розчиненої речовини в 1 л розчину;
Моляльна концентрація компоненту (Сm) – це кількість молів розчиненої речовини в 1 кг (1000 г) розчинника, наприклад, води:
, (7.1)
де m1 і m2 – маса розчинника і розчиненої речовини відповідно, М2 – молярна маса розчиненої речовини;
Молярна частка (N2) – це відношення кількості молів розчиненої речовини (n2) до загальної кількості молів у системі, тобто до суми молів розчинника (n1) і всіх розчинених у ньому речовин. Для бінарного розчину:
(7.2); або (7.3)
Масова частка (W) – це відношення маси розчиненої речовини до маси розчину:
або (7.4)
де m1 – маса розчинника, г; m2 – маса розчиненої речовини, г;
Молярна концентрація еквіваленту (СН) – це кількість молів еквівалентів розчиненої речовини в 1 л розчину, (мольeкв)/л:
(7.5)
де me – еквівалентна маса, г/(мольекв); m – маса розчиненої речовини (г) в 1 л розчину; V – об’єм розчину в літрах.
Титр розчину (Т) – це маса розчиненої речовини, яка міститься у 1 мл розчину.
Приклади розв’язування типових задач
Приклад 1 У 450 г води розчинили 50 г CuSO4 5H2O. Обчислити масову частку кристалогідрату та безводної солі у розчині.
Розв’язування: Масова частка W = mречовини/mрозчину
W1 = mкристалогідр./mрозчину; W2 = /
mрозчину = 450+50 = 500 г; W1=50/500=0,1
W2 = де W3 =
Звідки W2 = або у відсотках: W1 = 0,1 100% = 10%;
W2 = 0,064100%=6,4%.
Приклад 2 Обчислити: а) відсоткову, б) СМ, СН, Сm концентрації розчину H3PO4, одержаного при розчиненні 18 г кислоти у 282 мл води, якщо густина розчину 1,031 г/см3.
Розв’язування: W=; CM = ν/V , моль/л;
СН = νекв/V, моль/л; m(р-ну) = 18+282=300 г
V(р-ну) = 300/1,031=291 мл або 0,291 л
Тоді W = ;
Звідки:
СМ = 0,184/0,290=0,63; СН = 0,552/0,291=1,90;
Приклад 3 Скільки грамів 32%-ного розчину нітратної кислоти необхідно додати до 600 г 80%-ного розчину тієї самої кислоти, щоб одержати 64%-ний розчин?
Розв’язування: Для розв’язання такого типу задач можна застосувати метод змішування (“правило хреста”). Записують концентрації вихідних розчинів і розчину, який потрібно одержати, як це показано на схемі:
80 32 ч (80%)
64
16 ч (32%)
48 ч (64%)
Як видно із наведеної схеми, на 32 частини 80%-ного розчину, необхідно взяти 16 ч 32%-ного розчину, тоді:
32 ч – 16 ч
600 ч – х г (32%-ного р-ну)
Маса нового розчину складає: m = 600 + 300 = 900 ч
Перевірка: в 900 ч 64%-ного розчину складає:
m = 900 0,64 = 576 г
Маса HNO3 в 600 г 80%-ного і 300 г 32%-ного розчинів дорівнює:
m = (600 0,8) + (300 0,32) = 480 + 96 = 576 г
Приклад 4 На нейтралізацію 20 мл розчину кислоти витрачено 10 мл розчину лугу (СН = 0,5). Чому дорівнює СН кислоти?
Розв’язування: Речовини взаємодіють між собою в однакових кількостях еквівалентів:
СН(лугу) V(лугу) = СН(к-та) V(к-та)
Тоді:
Приклад 5 Скільки грамів сульфатної кислоти міститься в 23,5 см3 розчину з СН = 0,542, враховуючи, що еквівалент сульфатної кислоти взято відносно до реакції повного заміщення водню в кислоті?
Розв’язування:
Контрольні завдання
Скільки грамів калій хлориду потрібно додати до 450 г 8%-ного розчину тієї самої солі, щоб одержати 12%-ний розчин?
Відповідь: 20,45 г.
Із 10 кг 20%-ного розчину при охолодженні виділилося 400 г солі. Чому дорівнює відсоткова концентрація охолодженого розчину?
Відповідь: 16,7%.
У якій масі води необхідно розчинити 40 г калій броміду для одержання 4%-ного розчину?
Відповідь: 960 г.
Із 400 г 50%-ного розчину сульфатної кислоти випарували 100 г води. Чому дорівнює відсоткова концентрація цього розчину?
Відповідь: 66,7%.
До 3 л 10%-ного розчину HNO3 (густиною 1,054 г/см3) додали 5 л 2%-ного розчину тієї самої кислоти (густиною 1,009 г/см3). Обчислити відсоткову і молярну концентрації одержаного розчину, об’єм якого дорівнює 8 л.
Відповідь: 5%; СМ = 0,82.
У якій масі води потрібно розчинити 67,2 л гідроген хлориду (н.у.), щоб одержати 9%-ний розчин хлоридної (соляної) кислоти?
Відповідь: 1107 г.
Змішали 300 г 20%-ного розчину і 500 г 40%-ного розчину натрій хлориду. Чому дорівнює відсоткова концентрація одержаного розчину?
Відповідь: 32,5%.
Який об’єм води необхідно додати до 100 мл 20%-ного розчину сульфатної кислоти (густина 1,14 г/см3), щоб одержати 5%-ний розчин?
Відповідь: 342 мл.
Яку масу натрій нітрату необхідно розчинити у 400 г води, щоб приготувати 20%-ний розчин?
Відповідь: 100 г.
До 950 г води додали 50 мл 48%-ного розчину сульфатної кислоти (густина 1,38 г/см3). Обчислити відсотковий вміст сульфатної кислоти в одержаному розчині.
Відповідь: 3,25%.
Скільки грамів Na2SO4 10H2O необхідно розчинити у 250 г води, щоб одержати розчин, який містить 5%-тів безводної солі?
Відповідь: 32 г.