Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Эквивалент в данной химической реакции

Эквивалентные массы кислот, оснований и солей зависят от стехиометрии реакций, в которых они участвуют. Молекулы многоосновных кислот могут участвовать в реакциях различно, например:

Н3РО4 + NaOH ® NaН2РО4 + Н2О.

Здесь каждый моль ортофосфорной кислоты отдает 1 моль ионов Н+ и фактор эквивалентности f (H3PO4) = 1, а эквивалентная масса Э(Н3РО4) = f(Н3РО4) × М(Н3РО4) = 1 × 98 г/моль = 98 г/моль. Но в реакции

Н3РО4 + 2 NaOH ® Na2НРО4 + 2Н2О

один моль кислоты отдает уже два моля ионов водорода, следовательно, фактор эквивалентности f(Н3РО4) = 1/2, а эквивалентная масса Э(Н3РО4) = f(Н3РО4) × М(Н3РО4) = ½ × 98 = =49 г/моль. Наконец, 1 моль этой же кислоты может участвовать в реакции тремя молями ионов водорода:

Н3РО4 + 3 NaOH ® Na3РО4 + 3Н2О.

В этой реакции моль ортофосфорной кислоты соответствует трем молям ионов Н+ и фактор эквивалентности f(H3PO4) = 1/3, а эквивалентная масса Э(Н3РО4) = f(H3PO4) × М(Н3РО4) = 1/3 × 98 = 32,66 г/моль.

 

СОСТАВ РАСТВОРОВ

Состав раствора ( в частности, содержание в нем растворенного вещества) может выражаться разными способами - как с помощью безразмерных величин (долей или процентов), так и через размерные величины - концентрации.

Массовая доля - отношение массы растворенного вещества (mВ) к массе раствора (mР):

w = mВ /mР.

Если w выражать в процентах, то w % = w × 100 %. Массовую долю, выраженную в процентах, не совсем корректно называют процентной концентрацией или процентным содержанием.

Поскольку mp, плотность (r, г/мл) и объем (V, мл) раствора связаны уравнением

mР = V×r,

то

w= mВ/(r×V).

С другой стороны, mР= mВ+ m, где m - масса растворителя, тогда

w = mВ /(mР+ m).

Замечание: наиболее часто встречающаяся ошибка - несоблюдение единой системы размерностей r и V. Для того, чтобы ее избежать, указывайте размерности всех величин в арифметических выражениях.

 

Пример 1

Какая масса хлорида калия содержится в 750 мл 10 % - раствора, r которого 1,063 г/мл?

Решение

mHCl = r×V×(w %/ 100%) = 1,063 г/мл × 750 мл× (10/100) = 79,7 г.

 

Пример 2

Какую массу НС1 следует растворить в 250 г Н2О для получения 10 % - раствора НС1?

Решение:

Способ 1. 250 г Н2О составляют 90 % массы раствора, а масса НС1 - 10 %, поэтому имеем пропорцию

 

250 - 90

х - 10,

откуда х =250×10/90=27,7 г.

Способ 2. По определению w = mВ /(mР+ m), т. е. 0,1=mВ/(250+mВ), откуда mВ = 27,7г.

 

Пример 3

В 450 г воды растворили 50 г CuSO4×5H2O. Вычислить процентное содержание кристаллогидрата и безводной соли в полученном растворе.

Решение

Общая масса раствора составляет 500 г. Процентное содержание кристаллогидрата находим из пропорции

500 г раствора - 100 %

50 г растворенного вещества - х %,

откуда х = (50 г × 100 %) / 500 г = 10 %=w(CuSO4×5H2O)%.

Мольная масса CuSO4×5H2O равна М(CuSO4)+5×M(H2O)= =160+5×18=250 г/моль, а мольная масса CuSO4 - 160 г/моль. Следовательно, массовая доля CuSO4 в CuSO4×5H2O составляет 160/250=0,64, тогда масса СuSO4 в 50г CuSO4×5H2O равна 50×0,64=32 г, а процентное содержание CuSO4 в полученном растворе составляет w(CuSO4)%=(32 г/500 г)×100 % = 6,4 %.

 

Молярная концентрация (молярность, См) - отношение количества растворенного вещества (n, моль) к объему раствора (V, л), в котором содержится это количество вещества:

См = n/V.

В текстах молярную концентрацию сокращенно указывают числом, после которого стоят буква М и формула растворенного вещества. Так, 3 М НС1 означает, что в каждом литре раствора содержится 3 моля НС1, т.е. См = 3 моль/л.

Эквивалентная концентрация (нормальность, Сн или Сэ) - отношение количества эквивалентов растворенного вещества (n, моль экв, или сокращенно экв) к объему раствора, в котором растворено это вещество:

Сн = n/V.

В текстах нормальность сокращенно указывают числом, после которого стоят буква Н (или N) и формула растворенного вещества. Так, 2 Н H2SO4 означает раствор, в каждом литре которого содержится 2 моля эквивалентов H2SO4, т.е. Сн2SO4)= 2экв/л.

Пересчет См в Сн и наоборот

Поскольку Сн = n/V=(m/Э)/V, а Э = М×f, то Сн = (m/M)/(V×f) = См/f, т.е.

Снм/f или Смн×f.

 

Пример 4

Чему равна молярность 0,2 Н раствора Сr2(SO4)3?

Решение

См = Cн×f, f = 1/6 Þ См= 0,2×1/6 = 0,0333 M

 

 

Пересчет Сн и См в массовую долю и обратно

Поскольку w = mВ/mР Þ mВ = w×mР,

n = mВ/M Þ n = w×mР/M (1)

С другой стороны,

См = (mВ/M)/V = n/V Þ n= Cм×V=Cм×(mР/r). (2)

Объединяя формулы (1) и (2), получим

w = См×M/r или Cм = w×r/M

Внимание: в этих формулах плотность r имеет размерность г/л.

 

Пример 5

Рассчитать молярность 36 % раствора НС1, если плотность раствора = 1,18 г/мл

Решение

Сm = w×r/M=0,36×1180 г/л/36,5 г/моль = 11.6 моль/л.

Смешение растворов

Предположим, что имеются два раствора с концентрациями w1 и w2. Требуется приготовить раствор с концентрацией w:

w2<w<w1.

Для этого можно использовать так называемое правило «креста»

m1/m2 = (w-w2)/(w1-w),

где m1 и m2 - массы растворов или

V1/V2 = (r2/r1) × ((w-w2)/(w1-w)),

где V1 и V2 - объемы растворов; r2 и r1 - их плотности. Правило «креста» есть решение системы уравнений, отражающих закон сохранения массы по всему раствору

m=m1+m2

и растворенному веществу

m×w=m1×w1 +m2×w2 .

Этим правилом можно пользоваться и в других случаях: например,

1. необходимо приготовить раствор с меньшей концентрацией путем разбавления исходного раствора чистой водой; в этом случае w2 будет равняться нулю;

2. необходимо приготовить раствор путем растворения чистого вещества (w1=1) в чистой воде (w2=0);

3. необходимо приготовить раствор путем растворения кристаллогидрата (w1= массовой доле соли в кристаллогидрате) в разбавленном растворе соли.

Пример 6.

Сколько граммов 15 % - H2SO4 надо прибавить к 100 г 50 % - H2SO4, чтобы получить 30% - раствор ?

Решение

m1/m2 = (w-w2 )/(w1-w) Þ m1 /100 = (30 - 15)/(50 - 30) = 15/20 Þ m1= 133 г.

 

Эту задачу можно решить иначе по схеме, отражающей правило «креста»:

 

w1 w - w2 = А 50 A=15

w Þ 30

w2 w1 - w = В 15 B=20

 

m1/m2 = 15/20 = 3/4

Пример 7

До какого объема надо разбавить 20 мл 5 % - раствора НС1 с r= =1,1 г/мл, чтобы получить раствор с массовой долей 2 % и r= 1,02 г/мл.

Решение

Масса исходного раствора m1=V1×r1=20мл×1,1г/мл=22 г. Применим правило «креста»:

5 2

2 Þ m1/m2=2/3 Þ m2= 22×3/2=33 г.

0 3

Масса полученного раствора m= m1+m2 =55, а его объем V=m/r= =55г/1,02г/мл=53.9 мл.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 34; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.084 с.) Главная | Обратная связь