Материал: Концентрация растворов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный политехнический университет» (ИВГПУ)

Кафедра химии, экологии и микробиологии

Общая химия

Методические указания к выполнению

контрольных заданий

для студентов первого курса всех специальностей

Иваново 2014

Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения всех специальностей, изучающих химию. В них рассматриваются основные теоретические положения, необходимые для решения задач по разделам «Концентрация растворов», «Химическая термодинамика», «Растворы неэлектролитов и электролитов», «Электрохимия». Кроме этого приводится большое количество примеров решения разнообразных задач по указанным темам.

Методические указания могут быть использованы в процессе выполнения домашних заданий и при подготовке к экзамену по химии.

Составители: канд. хим. наук, проф. В.В. Васильев, канд. техн. наук, доц. А.В. Кольчугин, канд. техн. наук, доц. В.Р. Ополовников, канд. техн. наук, проф. Г.М. Прияткин

Научный редактор канд. хим. наук, проф. В.В. Васильев Редактор Е.Л. Аверьянова Корректор А.В. Николаева

Подписано в печать 23.01.2014 Формат1/16 60 х 84. Бумага писчая

Плоская печать. Усл. печ. л. 3,26. Уч.-изд. л. 3,0 Тираж 100 экз. Заказ №

Редакционно-издательский отдел Ивановского государственного политехнического университета

Отдел оперативной полиграфии Текстильного института ИВГПУ 153000 г.Иваново, Шереметевский проспект,21

2

1. Концентрация растворов

Раствором называется гомогенная (однородная) система, состоящая из нескольких компонентов. В практической деятельности чаще всего приходится иметь дело с жидкими растворами. Поэтому далее именно жидкие растворы и будут рассматриваться.

Простейший раствор состоит из двух компонентов: растворителя и растворенного вещества. Растворителем считается жидкий компонент. Чаще всего растворителем бывает вода.

Важнейшей характеристикой любого раствора является его концентрация. Концентрация раствора показывает, в каком соотношении находятся растворенное вещество и растворитель. Это соотношение может быть показано разными способами.

1.1. Способы выражения концентрации растворов

Массовая доля или процентная концентрация (ω)

Этот вид концентрации показывает соотношение масс растворенного вещества и раствора:

ω = m(вещества) . m( раствора)

Так как масса растворенного вещества всегда меньше массы раствора, это соотношение всегда меньше единицы. Поэтому, как правило, его выражают в процентах:

ω = m(вещества) m( раствора)

В этом случае массовую долю растворенного вещества можно назвать процентной концентрацией раствора и использовать обозначение С%:

С% = m(вещества) ·100%. m( раствора)

Можно сказать, что процентная концентрация показывает,

сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 граммах раствора.

То есть, если имеется, например, 5%-ный раствор хлорида натрия, то это значит, что в 100 граммах раствора содержится 5 граммов хлорида натрия и соответственно 95 граммов воды.

3

На практике при определении количества жидкого растворителя или раствора измеряют их объем (V). Для определения массы жидкости в этом случае используют ее плотность (ρ), то есть

m(раствора) = V(раствора) · ρ(раствора).

Как правило, плотность растворов измеряется в г/мл или, что одно и то же, в г/см3. Поэтому при использовании этой зависимости объем раствора должен измеряться в миллилитрах.

Молярная концентрация или молярность (СМ)

Этот способ выражения концентрации растворов используется в тех случаях, когда речь идет о каких-либо химических закономерностях, например, о зависимости от концентрации скорости химической реакции, состояния равновесия, электродного потенциала и др.

Молярная концентрация показывает, сколько молей растворенного вещества содержится в одном литре раствора.

То есть, если имеется двухмолярный (2М) раствор серной кислоты, то в одном литре этого раствора содержится два моля серной кислоты.

По определению

С = n(вещества) , М V ( раствора)

где n – число молей растворенного вещества; V- объем раствора, л.

Если принять во внимание, что

n = Mm ,

то можно записать:

где М – молярная масса вещества, г/моль.

Вэтой формуле объем раствора обязательно должен измеряться

влитрах.

4

Молярная концентрация эквивалента или нормальная концентрация (Сн)

Этот способ выражения концентрации растворов применяется в тех случаях, когда растворенное вещество участвует в какой-либо реакции, и для выполнения расчетов удобно применить закон эквивалентов.

Нормальная концентрация (нормальность) показывает, сколько эквивалентов вещества содержится в одном литре раствора.

Так, если имеем 0,1н раствор гидроксида натрия, то можно сказать, что в одном литре этого раствора содержится 0,1 эквивалент

NaOH.

По определению:

где nэ – число эквивалентов растворенного вещества; V- объем раствора, л,

где МЭ – молярная масса эквивалента вещества.

В этой формуле объем раствора также должен измеряться в литрах.

Если в задаче речь идет о реакции, в которой реагирующие вещества находятся в растворах, часто бывает удобно использовать закон эквивалентов для растворов:

СН(1) . V(1) = CH(2) . V(2),

где СН и V – нормальность и объем двух взаимодействующих растворов.

Моляльная концентрация или моляльность (Сm)

Этот способ выражения концентрации растворов встречается довольно редко. Обычно необходимость его использования возникает в тех случаях, когда обсуждается влияние концентрации на изменение температуры замерзания или кипения раствора по сравнению с чистым растворителем.

5