Как найти концентрацию кислоты в процентах - Avtoru.top

Как определить концентрацию кислоты

Концентрация — размерная величина, посредством которой выражается состав раствора (в частности, содержание в нем растворенного вещества). Порой случается такое, что эта самая величина неизвестна. К примеру, в лаборатории среди множества бутылей может оказаться один, подписанный просто — HCl (соляная кислота). Для проведения же многих опытов информации требуется гораздо больше, нежели только название. Поэтому приходится задействовать экспериментальные методы, такие как титрование или определение плотности.

Вам понадобится

-раствор щелочи точной коцентрации
-бюретка
-конические колбы
-мерные пипетки
-индикатор
-набор ареометров

Инструкция

Одним из наиболее простых способов определения концентрации кислоты является прямое титрование (процесс постепенного добавления раствора с известной концентрацией(титранта) к раствору определяемого вещества с целью зафиксировать точку эквивалентности (конец реакции)). В данном случае удобно использовать нейтрализацию щелочью. Завершение ее можно легко определить с помощью добавления индикатора (к примеру, в кислоте фенолфталеин прозрачен, а при добавлении щелочи становится малиновым; метиловый оранжевый в кислой среде — розовый, а в щелочной — оранжевый).

Возьмите бюретку (объемом 15-20 мл), установите ее в штативе с помощью лапки. Она должна быть четко зафиксирована, иначе с раскачивающего кончика могут упасть несколько лишних капель, которые испортят вам весь процесс. Порой одна капелька меняет цвет индикатора. Этот момент необходимо засечь.

Запаситесь посудой и реактивами: коническими колбами для титрования (4-5 штук небольшого объема), несколькими пипетками (как Мора — без делений, так и размерными), мерной колбой на 1 л, фиксаналом щелочи, индикатором, дистиллированной водой.

Приготовьте раствор щелочи точной концентрации (к примеру, NaOH). Для этого лучше используйте фиксанал (ампула с запаянным в нее веществом, при разведении которого в 1л воды получается 0,1 нормальный раствор). Конечно, можно пустить в ход точную навеску. Но первый вариант точнее и надежнее.

Далее заполните бюретку раствором щелочи. В коническую колбу поместите 15 мл кислоты неизвестной концентрации (возможно, HCl), в нее же добавьте 2-3 капли индикатора. И приступайте непосредственно к титрованию. Как только индикатор изменит цвет и примерно 30 с будет таким оставаться, прекращайте процесс. Запишите, сколько ушло щелочи (к примеру, 2,5 мл).

Затем выполните данный ход работы еще 2-3 раза. Это делается для получения белее точного результата. После подсчитайте средний объем щелочи. Vср = (V1+V2+V3)/3, V1 — результат первого титрования, мл, V2 — результат второго, мл, V3 — объем третьего, мл, 3 — количество проделанных реакций. Например, Vср = (2,5+2,7+2,4)/3 = 2,53 мл.

После проведения эксперимента, можно приступить к основным подсчетам. В данной ситуации справедливо соотношение: C1*V1 = C2*V2, где C1 — концентрация раствора щелочи, нормальная (н), V1 — средний объем израсходованной на реакцию щелочи, мл, С2 — концентрация раствора кислоты, н, V2 — объем кислоты, участвующей в реакции, мл. С2 — величина неизвестная. Значит, ее необходимо выразить через известные данные. С2 = (C1*V1)/V2, т.е. С2 = (0,1 * 2,53)/ 15 = 0,02 н. Вывод: при титровании HCl раствором 0,1 н NaOH, была выяснена концентрация кислоты — 0,02 н.

Еще одним распространненым способом выяснить концентрацию кислоты — это, для начала, узнать ее плотность. Для этого приобретите набор ареометров (в специализированном химическом или магазине, также можно заказать по интернету или посетить точки торговли принадлежностей для автомобилистов).

Налейте кислоту в химический стакан и помещайте в него ареометры до тех пор, пока они не престанут тонуть или выталкиваться на поверхность. Когда же прибор станет, как поплавок, отметьте числовое значение на нем. Данная цифра и есть плотность кислоты. Далее, используя соответствующую литературу (можно справочник Лурье), не составит труда определить по таблице нужную концентрацию.

В независимости от того, какой способ вы выберите, не забывайте про соблюдение техники безопасности.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

Загрузить PDF

В химии концентрация раствора показывает, как много растворенного вещества содержится в растворителе. Согласно стандартной формуле C = m/V, где C — концентрация, m — масса растворенного вещества и V — общий объем раствора. При малых концентрациях удобнее вычислять концентрацию в миллионных долях (ppm). Во время лабораторной работы вас могут попросить также вычислить молярность, или молярную концентрацию раствора.

1
Найдите массу растворенного вещества. Это вещество добавляют в растворитель, чтобы получить раствор. Если в условии дана масса растворенного вещества, запишите ее и укажите соответствующие единицы измерения. Если эту массу необходимо найти, взвесьте то вещество, которое вы собираетесь растворить, на лабораторных весах и запишите результат измерений.^[1]
- Если растворенное вещество имеет жидкую форму, можно вычислить массу с помощью формулы для плотности D = m/V, где m — масса жидкости и V — ее объем. Чтобы найти массу, умножьте плотность жидкости на объем.
Совет: если необходимо использовать весы, вычтите из общей массы массу емкости, в которой находится взвешиваемая жидкость, чтобы получить правильный результат.
2
Запишите общий объем раствора. Этот объем равен сумме объема растворителя и растворенного вещества. Если необходимо измерить объем в лаборатории, приготовьте раствор в мерной пробирке или мензурке и определите объем. Чтобы получить более точный результат, определите объем по верхнему краю поверхности раствора (мениска). Запишите найденную величину.^[2]
- Если вы не измеряете объем раствора самостоятельно, возможно, потребуется вычислить его по массе и плотности.
- Например, если следует найти концентрацию 3,45 грамма соли, растворенной в 2 литрах воды, можно определить объем по формуле для плотности. Найдите плотность соли в справочнике или интернете и решите уравнение относительно массы m. В данном случае плотность соли составляет 2,16 г/мл (грамма на миллилитр). Получаем 2,16 г/мл = (3,45 г)/V. Умножим обе части равенства на V и получим V(2,16 г/мл) = 3,45 г. После этого поделим каждую часть на 2,16 и найдем объем: V = (3,45 г)/(2,16 г/мл) = 1,60 мл.
- Прибавьте к объему растворенного вещества объем растворителя. В нашем примере имеем 2 л + 1,6 мл = 2000 мл + 1,6 мл = 2001,6 мл. Можно оставить найденный объем в миллилитрах или перевести его в литры: 2,002 л.
3
Поделите массу растворенного вещества на общий объем раствора. Запишите уравнение C = m/V, где m — масса растворенного вещества и V — общий объем раствора. Подставьте величины массы и объема и выполните деление, чтобы определить концентрацию раствора. Не забудьте записать в ответе правильные единицы измерения.^[3]
- В нашем примере для концентрации 3,45 грамма соли в 2 литрах воды имеем C = (3,45 г)/(2,002 л) = 1,723 г/л.
- В некоторых задачах требуется найти концентрацию в определенных величинах. Не забудьте перевести значения в соответствующие единицы измерения, прежде чем подставлять их в конечную формулу.
Реклама

1
Найдите массу растворенного вещества в граммах. Измерьте массу того вещества, которое вы собираетесь добавить в раствор. Не забудьте вычесть массу емкости, если вы используете ее при взвешивании, чтобы получить правильный результат.^[4]
- Если растворяемое вещество находится в жидкой форме, можно вычислить его массу с помощью формулы D = m/V, где D — плотность жидкости, m — ее масса и V — объем. Найдите плотность жидкости в справочнике или интернете и решите уравнение относительно массы.
2
Определите общую массу раствора в граммах. Общая масса равна сумме масс растворенного вещества и растворителя. Измерьте эти массы с помощью лабораторных весов или переведите объем растворителя в массу с помощью формулы для плотности D = m/V. Сложите массы растворенного вещества и растворителя, чтобы найти общую массу.^[5]
- Например, если вы хотите найти концентрацию 10 граммов порошка какао в 1,2 литра воды, определите массу воды по формуле для плотности. Плотность воды составляет 1000 г/л, поэтому получаем 1000 г/л = m/(1,2 л). Умножим обе стороны равенства на 1,2 литра и найдем массу в граммах: m = 1,2 л×1000 г/л = 1200 г. Прибавим массу порошка какао и получим 1210 г.
3
Поделите массу растворенного вещества на общую массу раствора. Определим концентрацию как C = масса растворенного вещества/общая масса раствора. Подставьте в это уравнение значения, чтобы найти концентрацию раствора.^[6]
- В нашем примере C = (10 г)/(1210 г) = 0,00826.
4
Умножьте ответ на 100, если хотите найти концентрацию в процентах. Если требуется определить концентрацию в процентах, умножьте найденный ответ на 100. Запишите полученный результат со знаком процентов.^[7]
- В нашем примере концентрация в процентах составляет 0,00826×100 = 0,826 %.
5
Умножьте концентрацию на 1000000, чтобы найти миллионные доли. Возьмите найденное значение концентрации и умножьте его на 1000000, или 10⁶. В результате вы найдете, сколько миллионных долей растворенного вещества содержится в растворе. Укажите в ответе единицы измерения в ppm.^[8]
- В нашем примере количество миллионных долей ppm = 0,00826×1000000 = 8260 ppm.
Совет: миллионные доли обычно используют для очень малых концентраций, когда легче записать и понять ответ в них, а не в процентах.

Реклама

1
Сложите атомные массы растворенного вещества, чтобы найти молярную массу. Посмотрите, из каких химических элементов состоит данное растворенное вещество. Выпишите атомную массу каждого элемента, поскольку атомная и молярная массы равны. Сложите все атомные массы элементов растворенного вещества, чтобы найти общую молярную массу. Укажите в полученном результате, что это г/моль (количество граммов на моль).^[9]
- Например, если в качестве растворенного вещества дан гидроксид калия, найдите атомные массы калия, кислорода и водорода и сложите их. В результате получится молярная масса = 39 +16 + 1 = 56 г/моль.
- Молярность используется в химии в основном тогда, когда известен химический состав растворенного вещества.
2
Поделите массу растворенного вещества на его молярную массу, чтобы определить количество молей. При необходимости измерьте массу растворенного вещества с помощью лабораторных весов. Не забудьте вычесть массу емкости, чтобы получить правильный результат. Поделите найденную массу на молярную массу, в результате вы узнаете количество молей. Укажите возле ответа «моль».^[10]
- К примеру, если вы хотите найти, сколько молей содержится в 25 граммах гидроксида калия (KOH), уравнение будет выглядеть следующим образом: число молей = (25 г)/(56 г/моль) = 0,45 моль.
- Переведите массу растворенного вещества в граммы, если она указана в других единицах измерения.
- Моли показывают количество молекул в растворе.
3
Переведите объем раствора в литры. Определите объем растворителя, прежде чем приготовить раствор. Если объем не дан в условии задачи, используйте мерную пробирку или мензурку. Если вы получите результат в миллилитрах, поделите его на 1000, чтобы перевести в литры.^[11]
- В рассматриваемом примере если вы используете 400 миллилитров воды, поделите эту величину на 1000, и у вас получится 0,4 литра.
- Если объем растворителя уже указан в литрах, данный шаг можно пропустить.
Совет: обычно нет необходимости учитывать объем растворенного вещества, так как он, как правило, не сильно влияет на общий объем. Однако если объем заметно изменится после того, как вы добавите растворимое вещество, используйте общий объем раствора.
4
Поделите количество молей растворенного вещества на объем раствора в литрах. Запишите молярность следующим образом: M = mol/V, где mol — количество молей растворенного вещества и V — объем растворителя. Найдите ответ и поставьте возле него букву «M».^[12]
- В нашем примере M = (0,45 моль)/(0,4 л) = 1,125 M.
Реклама

Советы

Если вы находитесь в лаборатории и не знаете, сколько растворенного вещества было добавлено, можно титровать раствор другими реактивами. При этом необходимо знать, как записывать химические уравнения в стехиометрическом виде.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 228 073 раза.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Отношение количества
или массы вещества, содержащегося в
системе, к объему или массе этой системы
называется концентрацией.

Рассмотрим несколько
способов выражения концентрации.

Процентная
концентрация
(массовая доля растворенного вещества)
(ω) показывает, сколько единиц массы
растворенного вещества содержится в
100 единицах массы раствора. Массовая
доля – безразмерная величина, ее выражают
в долях единицы или процентах:

где ω – массовая
доля (%) растворенного вещества; m₁
– масса растворенного вещества, г; m
– масса раствора, г.

Масса раствора
равна произведению объема раствора V
(мл) на его плотность r
(г/см³):

,
тогда
.

Молярная
концентрация (молярность)
раствора – показывает, сколько молей
растворенного вещества содержится в
1л раствора.

Молярную концентрацию
(моль на литр) выражают формулой

где m₁
– масса растворенного вещества, г; М –
молярная масса растворенного вещества,
г/моль; V
– объем раствора, л.

Количество вещества
в молях определяется по формуле:

n
= m₁
/М, тогда

Нормальная
концентрация (нормальность раствора)
показывает, сколько грамм-эквивалентов
растворенного вещества содержится в 1
л раствора (моль на литр):

где m₁
– масса растворенного вещества, г; V
– объем раствора, л.

Э – эквивалентная
масса растворенного вещества (г/моль),
которую рассчитывают по формуле:

Э=(г/моль),

где М – мольная
масса вещества, n
– количество катионов (анионов), В
– валентность. Валентность – это
способность атомов элемента присоединять
определенное число атомов другого
элемента. Эквивалент кислоты можно
определить по формуле: Э = М (кислоты)
/ основность (число атомов водорода).

Например: Э
Н₂SO₄==49г/моль;
эквивалент основания по формуле: Э = М
(основания) / кислотность (число ОН^—
групп), так Э
Fe(OH)₃==35,6г/моль;
эквивалент соли по формуле: Э = М(соли)
/ число атомов металла * валентность
металла,

Э Al₂(SO₄)₃==114г/моль.

Моляльность
раствора С_m
показывает
количество растворенного вещества,
находящееся в 1 кг растворителя:

где m₂
– масса растворителя, кг; n
– количество растворенного вещества,
моль.

Пример
1.
Вычислить молярность и нормальность
40 %-го раствора фосфорной кислоты,
плотность которого 1,25 г/см³.
Объем раствора 1л.

Решение.
Для расчета молярности и нормальности
раствора найдем массу фосфорной кислоты
в 1 л (1000 мл) 40 %-го раствора:

w
= m₁
· 100/V
∙ r;

.Молярная
масса Н₃РO₄
равна 98 г/моль, следовательно,
=
500/98 = 5,1 моль/л.

Молярная
масса эквивалента Н₃РO₄
равна 98/3 = 32,7 г/моль.

Тогда
С_Н
= 500/32,7 =
1,53 моль/л.

Пример
2.
Вычислить
массовую долю КОН в 2н. растворе, плотность
которого 1,08 г/см³.

Решение.
Поскольку
нормальность рассчитывается на 1 л
раствора, найдем массу растворенного
вещества в 1 л:

С_Н=
m₁/Э∙V;

Э_KOH
= 56 г/моль;

m_КОН=2∙56∙1=112
г.

Теперь
вычислим массовую доли КОН в растворе,
содержащем 112
г
гидроксида калия:

w=
m₁∙100/V∙r=112∙100/1000∙1,08=10,4
%.

Пример 3.
На нейтрализацию 50 см³
раствора кислоты израсходовано 25 см³
0,5 н. раствора щелочи. Чему равна молярная
концентрация эквивалентов кислоты?

Решение.
Так как вещества взаимодействуют между
собой в эквивалентных соотношениях, то
растворы равной молярной концентрации
эквивалентов реагируют в равных объемах.
При разных молярных концентрациях
эквивалентов объемы растворов реагирующих
веществ обратно пропорциональны их
нормальностям, т.е.

V₁:
V₂
= С₂
: С₁
или V₁_∙ С₁
= V₂
_∙
С₂

50С₁
= 25 • 0,5; откуда С₁
= 25 • 0,5 / 50 = 0,25н.

Задание:
решить следующие задачи, принимая объем
раствора равным
1 л:

Вариант	Вещество	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см³	Вычислить
121	Na₂CO₃	0,30 М	1,030	Процентную концентрацию
122	HNO₃	9,0 н	1,275	Процентную концентрацию
123	NH₄Cl	10 %	1,028	Молярную концентрацию
124	Al₂(SO₄)₃	0,55 М	1,176	Процентную концентрацию
125	HNO₃	2 м	—	Нормальную концентрацию
126	HCl	15,0 %	1,073	Нормальную концентрацию
127	H₂SO₄	13,0 М	1,680	Процентную концентрацию
128	H₃PO₄	44,0 %	1,285	Нормальную концентрацию
129	HClO₄	9,0 н	1,150	Процентную концентрацию
130	H₂SO₄	2 М	—	Нормальную концентрацию
131	CH₃COOH	34,0 %	1,043	Молярную концентрацию
132	BaCl₂	2,30 н	1,203	Процентную концентрацию
133	K₂CO₃	4 М	—	Нормальную концентрацию
134	CuSO₄	14,0 %	1,155	Нормальную концентрацию
135	FeCl₃	1,90 М	—	Нормальную концентрацию
136	K₂CO₃	6,0 М	1,567	Процентную концентрацию
137	NaCl	3 н	—	Молярную концентрацию
138	NaCl	20 %	1,148	Молярную концентрацию
139	HClO₄	4,0 н	1,230	Процентную концентрацию
140	K₂CO₃	3 М	—	Нормальную концентрацию

Задание: решить
следующие задачи

№ задачи
141	На нейтрализацию 31 см³0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см³ раствора H₂SO₄. Чему равны молярная концентрация эквивалента и титр раствора H₂SO₄? Ответ: 0,023 н.
142	Смешали 300 г 20%-ного раствора и 500 г 40%-ного раствора NaCl. Чему равна массовая доля полученного раствора: Ответ: 32,5%.
143	Определить массовую долю сульфата натрия в растворе, полученном при растворении 0,3 моль соли в 150 г воды.
144	Смешали 100 г 15% и 200 г 30% раствора глюкозы. Определить процентную концентрацию полученного раствора.
145	Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см3 раствора AgNO₃, потребуется 50 см³ 0,2 н. раствора НС1. Какова молярная концентрация эквивалента раствора AgNO₃? Ответ: 0,1 н.
146	Смешали 247 г 62 %-ного и 145 г 18 %-ного раствора серной кислоты. Какова массовая доля полученного раствора? Ответ: 45,7%.
147	На нейтрализацию 20 см³0,2 н. раствора щелочи требуется 40 см³ раствора H₂SO₄. Чему равна молярная концентрация эквивалента H₂SO₄?
148	Смешали 300 г 10% и 500 г 20% раствора хлорида натрия. Определить процентную концентрацию полученного раствора.
149	На нейтрализацию 60 см³0,16 н. раствора щелочи требуется 250 см³ раствора H₂SO₄. Чему равна молярная концентрация эквивалента H₂SO₄?
150	Вычислить объем 0,1 н раствора КОН, необходимый для нейтрализации 40 мл 0,18 н раствора азотной кислоты.
151	Определить массу воды, в которой необходимо растворить навеску хлорида натрия, чтобы получить 200 г 40 % раствора.
152	Вычислить объем 0,3 н раствора NaОН, необходимый для нейтрализации 60 мл 0,20 н раствора хлороводородной кислоты.
153	Определить массовую долю сульфата калия в растворе, полученном при растворении 0,2 моль соли в 150 г воды.
154	Определить массу воды, в которой необходимо растворить навеску сульфата калия, чтобы получить 500 г 10 % раствора.
155	Вычислить объем 0,2 н раствора NaОН, необходимый для нейтрализации 40 мл 0,35 н раствора азотной кислоты.
156	Вычислить объем 0,4 н раствора КОН, необходимый для нейтрализации 15 мл 0,3 н раствора азотной кислоты.
157	Определить массу воды, в которой необходимо растворить навеску сульфата натрия, чтобы получить 200 г 30 % раствора.
158	Смешали 100 г 10% и 250 г 20% раствора хлорида натрия. Определить процентную концентрацию полученного раствора.
159	Определить массовую долю нитрата натрия в растворе, полученном при растворении 0,5 моль соли в 200 г воды.
160	Вычислить объем 0,4 н раствора КОН, необходимый для нейтрализации 20 мл 0,25 н раствора азотной кислоты.

Соседние файлы в папке му по химии

Источник

Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля ω компонента раствора определяется как отношение массы данного компонента Х, содержащегося в данной массе раствора к массе всего раствора m. Массовая доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

ω_р.в. = m_р.в./m_р-ра (0 < ω_р.в. < 1) (1)

Массовый процент представляет собой массовую долю, умноженную на 100:

ω(Х) = m(Х)/m · 100% (0% < ω(Х) < 100%) (2)

где ω(X) – массовая доля компонента раствора X; m(X) – масса компонента раствора X; m – общая масса раствора.

Мольная доля χ компонента раствора равна отношению количества вещества данного компонента X к суммарному количеству вещества всех компонентов в растворе.

Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества Х и растворителя (например, Н₂О), мольная доля растворённого вещества равна:

χ(X) = n(X)/(n(X) + n(H₂O)) (3)

Мольный процент представляет мольную долю, умноженную на 100:

χ(X), % = (χ(X)·100)% (4)

Объёмная доля φ компонента раствора определяется как отношение объёма данного компонента Х к общему объёму раствора V. Объёмная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

φ(Х) = V(Х)/V (0 < φ(Х) < 1) (5)

Объёмный процент представляет собой объёмную долю, умноженную на 100.

φ(X), % = (φ(X)·100)%

Молярность (молярная концентрация) C или C_м определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:

C_м(Х) = n(Х)/V (6)

Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: C_м(H₂SO₄) = 0,8 моль/л или 0,8М.

Нормальность С_н определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:

C_н(Х) = n_экв.(Х)/V (7)

Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: С_н(H₂SO₄) = 0,8 моль-экв/л или 0,8н.

Титр Т показывает, сколько граммов растворённого вещества X содержится в 1 мл или в 1 см³ раствора:

T(Х) = m(Х)/V (8)

где m(X) – масса растворённого вещества X, V – объём раствора в мл.

Моляльность раствора μ показывает количество растворённого вещества X в 1 кг растворителя:

μ(Х) = n(Х)/m_р-ля (9)

где n(X) – число моль растворённого вещества X, m_р-ля– масса растворителя в кг.

Мольное (массовое и объёмное) отношение – это отношение количеств (масс и объёмов соответственно) компонентов в растворе.

Необходимо иметь ввиду, что нормальность С_н всегда больше или равна молярности С_м. Связь между ними описывается выражением:

С_м = С_н· f(Х) (10)

Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности С_м, которые необходимо пересчитать в нормальность С_н и величины нормальности С_н, которые следует пересчитать в молярность С_м.

Пересчёт осуществляем по уравнению (10). При этом нормальность раствора находим по уравнению:

С_н = С_м/f(Х) (11)

Результаты расчётов приведены в табл. 2.

Таблица 1. К определению молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения	С_м	С_н	С_н	С_м
Реакции обмена	0,2 M Na₂SO₄	?	6 н FeCl₃	?
1,5 M Fe₂(SO₄)₃	?	0,1 н Ва(ОН)₂	?
Реакции окисления-восстановления	0,05 М KMnO₄ в кислой среде	?	0,03 М KMnO₄ в нейтральной среде	?

Таблица 2

Значения молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения	С_м	С_н	С_н	С_м
Реакции обмена	0,2M Ma₂SO₄	0,4н	6н FeCl₃	2М
	1,5M Fe₂(SO₄)₃	9н	0,1н Ва(ОН)₂	0,05М
Реакции окисления-восстановления	0,05М KMnO₄в кислой среде	0,25н	0,03М KMnO₄ в нейтральной среде	0,01М

Между объёмами V и нормальностями С_н реагирующих веществ существует соотношение:

V₁ С_н,1 =V₂С_н,2 (12)

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте молярность, нормальность, моляльность, титр, мольную долю и мольное отношение для 40 мас.% раствора серной кислоты, если плотность этого раствора равна 1,303 г/см³.

Решение.

Масса 1 литра раствора равна М = 1000·1,303 = 1303,0 г.

Масса серной кислоты в этом растворе: m = 1303·0,4 = 521,2 г.

Молярность раствора С_м = 521,2/98 = 5,32 М.

Нормальность раствора С_н = 5,32/(1/2) = 10,64 н.

Титр раствора Т = 521,2/1000 = 0,5212 г/см³.

Моляльность μ = 5,32/(1,303 – 0,5212) = 6,8 моль/кг воды.

Обратите внимание на то, что в концентрированных растворах моляльность (μ) всегда больше молярности (С_м). В разбавленных растворах наоборот.

Масса воды в растворе: m = 1303,0 – 521,2 = 781,8 г.

Количество вещества воды: n = 781,8/18 = 43,43 моль.

Мольная доля серной кислоты: χ = 5,32/(5,32+43,43) = 0,109. Мольная доля воды равна 1– 0,109 = 0,891.

Мольное отношение равно 5,32/43,43 = 0,1225.

Задача 2. Определите объём 70 мас.% раствора серной кислоты (r = 1,611 г/см³), который потребуется для приготовления 2 л 0,1 н раствора этой кислоты.

Решение.

2 л 0,1н раствора серной кислоты содержат 0,2 моль-экв, т.е. 0,1 моль или 9,8 г.

Масса 70%-го раствора кислоты m = 9,8/0,7 = 14 г.

Объём раствора кислоты V = 14/1,611 = 8,69 мл.

Задача 3. В 5 л воды растворили 100 л аммиака (н.у.). Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию NH₃ в полученном растворе, если его плотность равна 0,992 г/см³.

Решение.

Масса 100 л аммиака (н.у.) m = 17·100/22,4 = 75,9 г.

Масса раствора m = 5000 + 75,9 = 5075,9 г.

Массовая доля NH₃ равна 75,9/5075,9 = 0,0149 или 1,49 %.

Количество вещества NH₃ равно 100/22,4 = 4,46 моль.

Объём раствора V = 5,0759/0,992 = 5,12 л.

Молярность раствора С_м = 4,46/5,1168 = 0,872 моль/л.

Задача 4. Сколько мл 0,1М раствора ортофосфорной кислоты потребуется для нейтрализации 10 мл 0,3М раствора гидроксида бария?

Решение.

Переводим молярность в нормальность:

0,1 М Н₃РО₄ 0,3 н; 0,3 М Ва(ОН)₂ 0,6 н.

Используя выражение (12), получаем: V(H₃P0₄)=10·0,6/0,3 = 20 мл.

Задача 5. Какой объем, мл 2 и 14 мас.% растворов NaCl потребуется для приготовления 150 мл 6,2 мас.% раствора хлорида натрия?

Плотности растворов NaCl:

С, мас.%	2	6	7	14
ρ, г/см³	2,012	1,041	1,049	1,101

Решение.

Методом интерполяции рассчитываем плотность 6,2 мас.% раствора NaCl:

_6,2% =_6% + 0,2(_7% —_6% )/(7 – 6) = 1,0410 + 0,0016 = 1,0426 г/см³.

Определяем массу раствора: m = 150·1,0426 = 156,39 г.

Находим массу NaCl в этом растворе: m = 156,39·0,062 = 9,70 г.

Для расчёта объёмов 2 мас.% раствора (V₁) и 14 мас.% раствора (V₂) составляем два уравнения с двумя неизвестными (баланс по массе раствора и по массе хлорида натрия):

156,39 = V₁ 1,012 + V₂ 1,101 ,

9,70 = V₁·1,012·0,02 + V₂·1,101·0,14 .

Решение системы этих двух уравнений дает V₁ =100,45 мл и V₂ = 49,71 мл.

Задачи для самостоятельного решения

3.1. Рассчитайте нормальность 2 М раствора сульфата железа (III), взаимодействующего со щёлочью в водном растворе.

12 н.

3.2. Определите молярность 0,2 н раствора сульфата магния, взаимодействующего с ортофосфатом натрия в водном растворе.

0,1 M.

3.3. Рассчитайте нормальность 0,02 М раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в нейтральной среде.

0,06 н.

3.4. Определите молярность 0,1 н раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

0,02 M.

3.5. Рассчитать нормальность 0,2 М раствора K₂Cr₂O₇, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

1,2 M.

3.6. 15 г CuSO₄·5H₂O растворили в 200 г 6 мас.% раствора CuSO₄. Чему равна массовая доля сульфата меди, а также молярность, моляльность и титр полученного раствора, если его плотность составляет 1,107 г/мл?

0,1; 0,695М; 0,698 моль/кг; 0,111 г/мл.

3.7. При выпаривании 400 мл 12 мас.% раствора KNO₃ (плотность раствора 1,076 г/мл) получили 2М раствор нитрата калия. Определить объём полученного раствора, его нормальную концентрацию и титр.

255 мл; 2 н; 0,203 г/мл.

3.8. В 3 л воды растворили 67,2 л хлороводорода, измеренного при нормальных условиях. Плотность полученного раствора равна 1,016 г/мл. Вычислить массовую, мольную долю растворённого вещества и мольное отношение растворённого вещества и воды в приготовленном растворе.

0,035; 0,0177; 1:55,6.

3.9. Сколько граммов NaCl надо добавить к 250 г 6 мас.% раствору NaCl, чтобы приготовить 500 мл раствора хлорида натрия, содержащего 16 мас.% NaCl? Плотность полученного раствора составляет 1,116 г/мл. Определить молярную концентрацию и титр полученного раствора.

74,28 г; 3,05 М; 0,179 г/мл.

3.10. Определить массу воды, в которой следует растворить 26 г ВaCl₂·2H₂O для получения 0,55М раствора ВaCl₂ (плотность раствора 1,092 г/мл). Вычислить титр и моляльность полученного раствора.

192,4 г; 0,111 г/мл; 0,56 моль/кг.

Источник

Download Article

In chemistry, a solution’s concentration is how much of a dissolvable substance, known as a solute, is mixed with another substance, called the solvent. The standard formula is C = m/V, where C is the concentration, m is the mass of the solute dissolved, and V is the total volume of the solution. If you have a small concentration, find the answer in parts per million (ppm) to make it easier to follow. In a lab setting, you may be asked to find the molarity, or molar concentration, of the solution instead.

1
Find the mass of the solute mixed in with the solvent. The solute is the substance that you’re mixing in to form your solution. If you’re given the mass of the solute in your problem, write it down and be sure to label it with the correct units. If you need to find the mass of the solute, then weigh it on a lab scale and record the measurement.^[1]
- If the solute you’re using is a liquid, then you can also calculate the mass using the density formula, where density D = m/V, where m is the mass of the liquid and V is the volume. To find the mass, multiply the density of the liquid by the volume.
Tip: If you need to use a scale, subtract the mass of the container you’re using to hold the solute or else your calculations will be off.
2
Record the total volume of the solution. The total volume of the solution is the amount of solvent plus the amount of solute added to it. If you’re finding the volume in a lab, mix the solution in a graduated cylinder or beaker and look at the measurement. Measure the volume from the curve at the top of the solution, or the meniscus, to get the most accurate reading. Record the volume of the solution.^[2]
- If you aren’t measuring the volume yourself, you may need to convert the mass of the solute into volume using the density formula.
- For example, if you’re finding the concentration of 3.45 grams of salt in 2 liters of water, you would find the volume of salt using the density formula. Look up the density of salt either in a textbook or online and solve the formula for m. In this case, the density of salt is 2.16 g/mL. The formula would read 2.16 g/mL = (3.45 g)/V. Multiply each side by V to get V(2.16 g/mL) = 3.45 g. Then divide the each side by 2.16 to find the volume, or V = (3.45 g)/(2.16 g/mL) = 1.60 mL.
- Add the volume of the solute to the volume of your solvent, ma. So in this example, 2 L + 1.6 mL = 2,000 mL + 1.6 mL = 2,001.6 mL. You can either leave the measurement in milliliters or convert it back to liters to get 2.002 L.
Advertisement
3
Divide the mass of the solute by the total volume of the solution. Write out the equation C = m/V, where m is the mass of the solute and V is the total volume of the solution. Plug in the values you found for the mass and volume, and divide them to find the concentration of your solution. Don’t forget to label to label your answer with the correct units.^[3]
- In our example for the concentration of 3.45 grams of salt in 2 liters of water, your equation would be C = (3.45 g)/(2.002 L) = 1.723 g/L.
- Certain problems may ask for your concentration in specific units. Be sure to convert the units before putting them in your final formula.

1
Find the mass of the solute in grams. Measure out the mass of the solute that you plan on mixing with your solution. Be sure to subtract the weight of the container you’re using to measure the solute or else your concentration will be inaccurate.^[4]
- If your solute is a liquid, you may need to calculate the mass using the formula D = m/V, where D is the liquid’s density, m is the mass, and V is the volume. Look up the density of the liquid in a textbook or online and then solve the equation for the mass.
2
Determine the total mass of the solution in grams. The total mass of the solution is the mass of the solvent plus the mass of the solute. Weight the masses using a lab scale or convert the volume of the solvent to mass by using the density formula D = m/V. Add the mass of the solute to the mass of the solvent to find your final volume.^[5]
- For example, if you want to find the concentration of 10 g of cocoa powder mixed with 1.2 L of water, you would find the mass of the water using the density formula. The density of water is 1,000 g/L, so your equation would read 1,000 g/L = m/(1.2 L). Multiply each side by 1.2 L to solve the mass in grams, so m = (1.2 L)(1,000 g/L) = 1,200 g. Add the mass of the cocoa powder to get 1,210 g.
3
Divide the mass of the solute by the total mass of the solution. Set up your equation so the concentration C = mass of the solute/total mass of the solution. Plug in your values and solve the equation to find the concentration of your solution.^[6]
- In our example, C = (10 g)/(1,210 g) = 0.00826.
4
Multiply your answer by 100 if you want to find the percent concentration. If you’re asked to list the concentration in a percentage, take the answer you just found and multiply it by 100. Label your final answer with a percentage sign.^[7]
- In this example, the percent concentration is (0.00826)(100) = 0.826%.
5
Multiply the concentration by 1,000,000 to find the parts per million. Use the number you found for your concentration and multiply it by 1,000,000 or 10⁶. The number will be how many parts per million the solute is. Label your final answer in ppm.^[8]
- In our example, the ppm = (0.00826)(1,000,000) = 8,260 ppm.
Tip: Parts per million is usually used for very small concentrations since it’s easier to write and understand than a percentage.

1
Add the atomic masses of the solute together to find the molar mass. Look at the elements in the chemical formula for the solute you’re using. List the atomic mass for each element in the solute since atomic and molar mass are the same. Add together the atomic masses from your solute to find the total molar mass. Label the final measurement in g/mol.^[9]
- For example, if your solute is potassium hydroxide (KOH), find the atomic masses for potassium, oxygen, and hydrogen and add them together. In this case molar mass = 39 +16 + 1 = 56 g/mol.
- Molarity is used mainly in chemistry when you know the chemical makeup of the solute you’re using.
2
Divide the mass of the solute by the molar mass to find the number of moles. Find the mass of the solute you’re adding into your solution using a lab scale if you need to.^[10] Be sure to subtract the mass of the container so you have an accurate reading. Divide the mass you found by the molar mass so you can find how many moles of the solute you’re using. Label your answer with “mol.”^[11]
- For example, if you want to find the number of moles in 25 g of potassium hydroxide (KOH), then the equation is mol = (25 g)/(56 g/mol) = 0.45 mol
- Convert the mass of your solute to grams if it isn’t already listed in grams.
- Moles are used to represent the number of atoms in the solution.
3
Convert the volume of the solution to liters. Find the volume of the solvent before you mix in the solute.^[12] Use a flask or a graduated cylinder to find the measurement if you aren’t given it. If your measurement is in milliliters, then divide it by 1,000 to convert it to liters.^[13]
- In this example, if you’re using 400 mL of water, then divide it by 1,000 to convert it to liters, which is 0.4 L.
- If your solvent is already listed in liters, then you can skip this step.
Tip: You don’t need to include the volume of the solute since it doesn’t usually affect the volume that much. If there is a visible change in volume when you mix the solute with the solvent, then use the total volume instead.
4
Divide the moles of solute by the volume of the solution in liters. Set up your equation so the molarity M = mol/V, where mol is the number of moles of the solute and V is the volume of the solvent. Solve the equation and label the answer M.^[14]^[15]
- In this example, M = (0.45 mol)/(0.4 L) = 1.125 M.

Calculator, Practice Problems, and Answers

Add New Question

Question

How do I convert milligrams to moles?

First, calculate the molar mass of your substance. (Add the atomic masses of the constituent elements.) Then, convert milligrams to grams by dividing by 1000. Finally, divide the grams of your substance by the Molar Mass.
Question

If I have a solution with unknown mass, how do I calculate concentration?

Calculate the number of moles using the equation c=n/v for the first given solution.Then using the no of moles calculate the mass using equation n=m/Mr.
Question

If I am given two solutions, what is one way of knowing which one is more/less concentrated?

You can perform titrations. Under the Le Chatelier’s principle, the more concentrated one will have faster reacting time due to the fact that the more concentrated one has more molecules of that substance, leading to the ultimate truth that the chances of molecules meeting each other is bigger. Note that this method will not work if you are dropping Transition Metals into room-temperature, concentrated HNO3 or H2SO4 since Iron (and other metals) has the property called passivation. It happens when the metal reacts w/ the acid so quickly that the metal forms a salt, preventing the further reaction to the acid.

See more answers

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

If you are in a lab and don’t know how much of a solute was added, you can perform a titration test using other reactive chemicals. You do need to learn how to balance chemical equations with stoichiometry.

About This Article

Article SummaryX

To calculate the concentration of a solution, start by converting the solute, or the substance being dissolved, into grams. If you’re converting from milliliters, you may need to look up the solute’s density and then multiply that by the volume to convert to grams. Next, convert the solvent to liters. Finally, divide the solvent by the solute to find the concentration of the solution. To learn how to calculate the concentration of a solution as a percentage or parts per million, scroll down!

Did this summary help you?

Thanks to all authors for creating a page that has been read 1,980,546 times.

Did this article help you?

Источник

Как определить концентрацию кислоты

Советы

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Calculator, Practice Problems, and Answers

About This Article

Did this article help you?

Не пропустите также: