Способы выражения концентрации растворов

Что обозначается этими величинами в химии?

ω , См, X

Выполнила учитель химии МБОУ Климовской СОШ№1 Буданкова Валентина Михайловна

Тема урока:

Цели урока:

• расширить и систематизировать представления о способах выражения концентрации растворов;
• изучить новые способы выражения концентраций растворов;
• учиться применять полученные теоретические знания при решении задач;
• развивать интеллектуальные умения и навыки.

Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора .

Согласно правилам ИЮПАК , концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это соотношение неоднородных величин. Те величины, которые являются отношением однотипных величин (отношение массы растворённого вещества к массе раствора, отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора) правильно называть долями.

Однако на практике для обоих видов выражения состава применяют термин концентрация и говорят о концентрации растворов.

• Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора . Согласно правилам ИЮПАК , концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это соотношение неоднородных величин. Те величины, которые являются отношением однотипных величин (отношение массы растворённого вещества к массе раствора, отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора) правильно называть долями. Однако на практике для обоих видов выражения состава применяют термин концентрация и говорят о концентрации растворов.

Способы выражения концентрации растворов

• 1 Массовая доля (весовые проценты,

процентная концентрация)

• 2 Объёмная доля
• 3 Молярность (молярная концентрация)
• 4 Мольная доля
• 5 Моляльность ( моляльная концентрация)
• 6 Титр раствора
• 7 Нормальность (молярная концентрация эквивалента)
• 8 Растворимость вещества

Процентная концентрация, массовая доля растворённого вещества

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

Для расчёта процентной концентрации используется формула:

Раствор состоит из растворённого вещества и растворителя. Массу раствора можно определить по формуле:

В бинарных растворах часто существует однозначная зависимость между плотностью раствора и его концентрацией (при данной температуре). Это даёт возможность определять на практике концентрации важных растворов с помощью денсиметра ( спиртометра , сахариметра , лактометра ). Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора ( спирта , жира в молоке, сахара). Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в аккумуляторах) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры предназначенные для определения концентрации растворов веществ.

Зависимость плотности растворов H 2 SO 4 от её массовой доли в водном растворе при 20°C

ω, %

10

ρ H 2 SO 4 , г/мл

30

1,066

50

1,219

70

1,395

80

1,611

90

1,727

1,814

Объёмная доля

Объемная доля — отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

где: V (в-ва) — объём растворённого вещества, л;

V(р-ра) — общий объём раствора, л.

Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора.

φ =

V(в-ва)

V(р-ра)

Молярность (молярная концентрация)

Молярность — число молей растворённого

вещества в единице объёма раствора.

где ν - количество растворённого вещества, моль;

V - объём раствора, л

Молярность чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Возможны следующие обозначения молярной концентрации - С, См, М.

Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным (0,5М).

ν

Мольная доля

Мольная доля ( X ) — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы.

X = ν (в-ва) \ ∑ ν (в-в)

ν — количество компонента, моль;

∑ ν — сумма количеств всех компонентов,

моль.

Моляльность (моляльная концентрация)

Моляльность — число молей растворённого вещества в 1кг

растворителя.

Измеряется в моль/кг, Так, раствор с концентрацией

0,5 моль/кг называют 0,5-моляльным.

Св = ν / m( р-ля),

где: ν — количество растворённого вещества, моль;

m (р-ля) — масса растворителя, кг.

Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярность и моляльность величины различные. Прежде всего, при выражении концентрации в моляльности, в отличие от молярности, расчёт ведут на массу растворителя , а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярности, не зависит от температуры.

Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в

1 мл раствора.

Т= m (в-ва)/ V (р-ра),

где: m (в-ва) — масса растворённого вещества, г;

V(р-ра) — общий объём раствора, мл;

В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.

Нормальность (молярная концентрация эквивалента)

Нормальность (Сн) — число эквивалентов данного вещества в одном литре раствора. Нормальность выражают в моль-экв/л. Часто концентрацию таких растворов выражают как «н». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв/л называют децинормальным и записывают как 0,1н.

Сн =Э/ V (р-ра), где:

Э — эквивалент, моль-экв;

V — общий объём раствора, л;

Сн(щёлочи) ∙V(щёлочи)= Сн(кислоты)∙ V(кислоты)

Коэффициент растворимости

Очень часто концентрацию насыщенного раствора, наряду с вышеперечисленными характеристиками, выражают через так называемый коэффициент растворимости или просто растворимость вещества.

Отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при данной температуре, к массе растворителя называют коэффициентом растворимости :

Кр = m (в-ва) / m (р-ля)                      

Растворимость вещества показывает максимальную массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя:

р = (m в-ва / m р-ля ) ∙ 100%               

Задачи

1.Определите молярную концентрацию хлорида натрия в 24%-ном растворе его плотностью

1,18 г/мл. (Ответ - 4,84 М )

2. Определите молярную концентрацию соляной кислоты в 20%-ном растворе плотностью 1,098. (Ответ - 6М)

3. Определите молярную концентрацию азотной кислоты в 30%-ном растворе ее плотностью 1,18 г/мл. (Ответ - 5,62 М )

4. Вычислите массовую долю гидроксида калия в водном растворе с концентрацией 3М и плотностью 1,138 г/мл. (Ответ - 15 %)

5. Сколько мл 56 %-ного раствора серной кислоты ( плотность-1,46г/мл) нужно для приготовления 3 л 1М раствора? (Ответ - 360 мл)

• 6. К воде массой 200 г прилили 2М раствор хлорида калия объемом 40 мл и плотностью 1,09 г/мл. Определите молярную концентрацию и массовую долю соли в полученном растворе, если его плотность оказалась равна 1,015 г/мл. (Ответ - 0,33М, 2,45%)
• 7. Сколько г гидроксида калия нужно для нейтрализации 300 мл 0,5 М раствора серной кислоты? ( Ответ - 16,8 г )
• 8. Какой объем 2 М раствора гидроксида калия вступит в реакцию: а) с 49 г серной кислоты б) с 200 г 24,5%-ного раствора серной кислоты? В) с 50 г 6,3%-ного раствора азотной кислоты?
• 9. Какой объем 3М раствора хлорида натрия плотностью 1,12 г/мл надо прилить к воде массой 200 г , чтобы получить раствор с массовой долей соли 10%? (Ответ - 315 мл)
• 10. Какой объем 3М раствора хлорида калия потребуется для приготовления 200 мл 8%-ного раствора соли с плотностью 1,05 г/мл? (Ответ - 75,2 мл)
• 11. 2,8 л аммиака растворили в воде, объем раствора довели до 500 мл. Какое количество вещества аммиака содержится в 1 л такого раствора? (Ответ - 0,25 моль)