Связь концентрации молярной и нормальной – Концентрации растворов. Массовая и молярная концентрация, Титр, Моляльность, Мольная, массовая, объемная доли. Нормальная (эквивалентная) концентрация, Фактор эквивалентности, Молярная масса эквивалента вещества

Молярная и нормальная концентрации

Молярная концентрация (молярность) показывает, сколько моль вещества содержится в 1 л (1000мл) раствора. Молярность обозначается С_М — моль/л, (M), например, 1 моль/л, 0,5 М.

Нормальная концентрация (нормальность) показывает, сколько эквивалентов растворенного вещества содержится в 1л (1000мл) раствора. Нормальность раствора обозначают буквами С_Н – моль/л, (Н), например, 1 моль/л, 0,5 Н.

0,2 М раствора Na₂SO₄ — это означает, что в 1л (1000мл) содержится 0,2 моля Na₂SO₄ или 0,2∙106=21,2 г Na₂SO₄.

В 1 л 0,2 н раствора Na₂SO₄ содержится 0,2 моль эквивалентов соли или 0,2∙53=10,6 г Na₂SO₄.

Пример 6. Сколько граммов растворенного вещества содержится в 0,5 л 0,1 М раствора H₂SO₄?

Решение. 1 моль H₂SO₄ составляет 98 г

0,1 моль H₂SO₄ составляет Х г

1000 мл раствора содержат 9,8 г H₂SO₄

500 мл раствора содержат Х г H₂SO₄

= 4,9 г H₂SO₄

Пример 7. Определить молярную и нормальную концентрацию раствора Na₂CO₃ , в 2 л которого содержится 21,2 Na₂CO₃.

Решение. 2000 мл раствора содержат 21,2 г Na₂CO

3

1000 мл раствора содержат Х г Na₂CO₃

= 10,6 г Na₂CO₃

Молярная масса Na₂CO₃ равна 106 г/моль следовательно, моль.

Эквивалентная масса г/моль, следовательно,моль.

Ответ: 0,1 М, 0,2 н.

Пример 8. Определить молярность и нормальность 49 %-го раствора ортофосфорной кислоты (ρ =1,33) .

Решение. Известна процентная концентрация, т.е. содержание ортофосфорной кислоты 100 г раствора. Требуется определить, сколько грамм кислоты в 1000 мл раствора.

100 г раствора H

3PO₄ содержат 49 г H₃PO₄

1000 мл ∙1,33 —- Х г,

= 651,7 г.

Масса одного моля H₃PO₄ составляет 98 г/моль.

Количество моль ортофосфорной кислоты составляет =6,65 моль.

Количество моль эквивалентов составляет =19,95 моль, где 32,6 г/моль эквивалентная масса. Таким образом, в 1 литре кислоты содержится 6,65 моль кислоты и 19,95 эквивалентов кислоты. По определению это и есть молярная и эквивалентная концентрации.

Ответ: 6,65 М, 19,95 н.

Пример 9. Для нейтрализации 30 мл 0,1 н раствора щелочи потребовалось 12 мл раствора кислоты. Определить нормальность кислоты.

Решение. Поскольку вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах, то можно написать

Z _кис. = Z _осн.

С_н,к ∙V_к = С_н,щ ∙V_щ, где С_н,к , С_н,щ – нормальность кислоты и щелочи,

V_к, V_щ – соответствующие объемы.

моль/л.

Задание к разделу III

Провести необходимые вычисления

1. К 3л 10%-ного раствора HNO₃ (ρ =1,054 г/мл) прибавили 5 л 2%-ного раствора той же кислоты (ρ =1,009 г/мл). Определить С % и С_м если считать, что объем полученного раствора равен 8 л.

2. Из 700г 60%-ного раствора H₂SO₄ выпариванием удалили 200г воды. Чему равна массовая доля полученного раствора?

3. Сколько воды необходимо прибавить к 200 мл 68 %-го раствора азотной кислоты (ρ =1,4 г/мл), чтобы получить 10 %-й раствор?

4. К 1л 10 %-го раствора KOH (ρ = 1,092 г/мл) прибавили 0,5 л 5% — го раствора (ρ =1,045 г/мл). Смесь разбавили до 5 л. Вычислить См, Сн.

5. Сколько мл 96 %-й серной кислоты (ρ=1,84 г/мл) необходимо взять для приготовления 2л 0,5Н раствора кислоты?

6. Какой объем 2Н раствора азотной кислоты можно приготовить из 50мл 100 %-й азотной кислоты (ρ = 1,51 г/мл)?

7. Сколько мл 38 %-й НСI (ρ =1,19 г/мл) необходимо для приготовления 1л 2Н раствора?

8. К 100мл 96 %-го раствора H₂SO₄ (ρ = 1,84 г/мл) прибавили 400 мл воды. Получился раствора плотностью 1.225 г/мл. Определить С %, С

м.

9. Какой объем 96 %-й H₂SO₄ (ρ = 1,84 г/мл) необходимо взять для приготовления 250 мл 0,1М раствора?

10. Какие объемы 60 % H₂SO₄ (ρ = 1,5 г/мл) и 14 % — й H₂SO₄ (ρ = 1,1 г/мл) нужно смешать, чтобы получить 10 л 27 % -го раствора (ρ = 1,2 г/мл)?

11. Смешали 100мл 10 %-го гидроксида калия (ρ=1,08 г/мл) и 200мл 20%-ного раствора гидроксида натрия (ρ =1,22 г/мл). Вычислить молярную и нормальную концентрации гидроксида в полученном растворе.

12. Вычислить нормальность раствора KOH, полученного при сливании 100мл 10 %-го раствора (ρ = 1,08 г/мл) и 200 мл 20%-ного раствора (ρ = 1,2 г/мл), изменением объема при смешении можно пренебречь.

13. К 1л 60 %-го раствора ортофосфорной кислоты (ρ = 1.43) добавили 2л воды. Определить С % полученного раствора.

14. В 1л воды растворили 660 г KOH. Плотность полученного раствора 1,395. Определить С %, См, Сн.

15. К 100 мл 80 %-ного раствора HNO₃ (ρ =1,46 г/мл) прибавили 400 мл воды. Получился раствор с плотностью 1,128 г/мл. Определить С % и Сн полученного раствора.

16. Сколько воды надо прибавить к 100 мл 48 %-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1.3 г/мл ), чтобы получить 20 %-й раствор?

17. Сколько мл 56 %-й серной кислоты (ρ = 1, 46 г/мл) потребуется для приготовления 3л 1Н раствора?

18. 3,5 г технического едкого калия растворили в воде и получили 500 мл 0,1М раствора КОН. Каково процентное содержание КОН в образце?

19. Образец технической каустической соды содержит 92 % -й NaOH. Сколько граммов такой соды надо взять для приготовления 10 л 2М раствора NaOH?

20. Смешали два раствора: 500 мл 0,2М раствора NaOH и 2 л 0,1М раствора NaCl. Какова молярная концентрация NaOH и NaCl в полученном растворе?

21. Сколько мл 70 %-го раствора нитрата калия (ρ = 1,6 г/мл) нужно взять, чтобы получить 0,5 л 0,2Н раствора?

22. Смешали 100 мл 96 % -го раствора серной кислоты (ρ = 1,4 г/мл) и 100 мл 10 % — го раствора H₂SO₄ (ρ = 1,04 г/мл). Смесь разбавили водой до 3 л. Определить молярную и эквивалентную концентрации, полученного раствора.

23. Определить процентную концентрацию раствора, полученного при испарении 500 мл. воды из 1 л 5 % -го раствора хлорида натрия (ρ = 1,02 г/мл).

24. Сколько воды надо взять для приготовления 0,5 л 1,5 молярного раствора хлорида натрия из 10 г NaCl (ρ = 1,1 г/мл).

25. Вычислить нормальность раствора КОН, полученного при сливании 100 мл 10 % -го раствора (ρ = 1,08 г/мл) и 200 мл 20 % -го раствора (ρ = 1,2 г/мл). Объем полученного раствора принять равным 300 мл.

26. К 1 л 60 % -го раствора ортофосфорной кислоты (ρ = 1,43 г/мл) добавили 2 л воды. Определить процентную концентрацию.

27. В 600 мл раствора содержится 11, 76 г ортофосфорной кислоты. Определить молярную, нормальную и процентную концентрации.

28. Сколько мл 30 % го раствора азотной кислоты (ρ = 1,2 г/мл) нужно взять для приготовления 0,5 л 1 н раствора?

29. Вычислить процентную и молярную концентрации раствора, полученного при добавлении к 70 мл 4 % -го раствора бромида натрия (ρ = 1,2 г/мл) 10,5 г кристаллического NaBr.

30. К 100 мл 80 % -го раствора азотной кислоты (ρ=1,46 г/мл) прибавили 400 мл воды. Получился раствор с плотностью 1,128 г/мл. Определить процентную и нормальную концентрации раствора.

31. Сколько воды надо прибавить к 100 мл 48% раствора азотной кислоты (ρ=1,3 г/мл), чтобы получить 20 % раствор?

32. Сколько мл 56%-й серной кислоты (ρ=1,46 г/мл) потребуется для приготовления 3 л 1н раствора?

33. Сколько нитрата меди (II) содержится в 50 мл 0,96 н раствора?

34. Какой объем воды при комнатной температуре надо добавить к 0,5 л 40%-го раствора едкого кали (ρ = 1,43 г/мл) для приготовления 10 % -го раствора?

35. Определить процентное содержание вещества в растворе, приготовленном смешиванием 100 мл 1 – молярного раствора уксусной кислоты (ρ = 1,007 г/мл) и 10 мл 60 % -го раствора той же кислоты (ρ = 1,064 г/мл).

36. 3,5 г технического едкого кали растворили в воде и получили 500 мл 0,1 М раствора KOH. Каково процентное содержание KOH в образце?

37. Образец технической каустической соды содержит 92 %-го NaOH. Сколько граммов такой соды надо взять для приготовления 10 л 2М раствора NaOH?

38. Смешали два раствора 500 мл 0,2 М раствора и 2 л 0,1 М раствора NaCl. Какова молярная концентрация NaOH и NaCl в полученном растворе?

39. Определить процентное содержание вещества в растворе, приготовленном смешиванием 200 мл 0,2 М BaCl₂ (ρ=1,034 г/мл) и 50 мл 24 % раствора BaCl₂ (ρ=1,06 г/мл).

40. Сколько мл 70 % -го раствора нитрата калия (ρ=1,6 г/мл) нужно взять, чтобы получить 0,5 л 0,2 Н раствора?

41. Имеется 40 %-й раствор гидроксида натрия (ρ = 1,43 г/мл). Какой объем этого раствора нужно взять для приготовления 10 л 15 % раствора (ρ = 1,16 г/мл)?

42. Найти массы воды и медного купороса CuSO₄ ∙5H₂O , необходимого для приготовления 3 л раствора, содержащего 10% безводной соли (ρ = 1,09 г/мл).

43. Сколько граммов глауберовой соли Na₂SO₄ ∙10H₂O следует растворить в 500 г воды для получения 20 % -го раствора Na₂SO₄?

44. Сколько граммов Al₂(SO₄)₃ ∙18H₂O содержится в 1,5 кг 20 % — го раствора Al₂(SO₄)₃?

45. Сколько граммов Na₂НРO₄ ∙12H₂O требуется растворить в 1 л воды, чтобы получить 10 % -й раствор Na₂НРO₄?

46. Сколько граммов кристаллической соды Na₂CO₃ ∙ 10H₂O необходимо взять для приготовления 100 г 0,5 % -го раствора Na₂CO₃?

47. Сколько молей MgSO₄∙7H₂O надо прибавить к 100 молям воды, чтобы получить 10 % -й раствор MgSO₄?

48. Для борьбы с вредителями растений приготовлен раствор из 50 г BaCl₂ ∙2H₂O и 1 л воды, вычислить процентную концентрацию полученного раствора по безводной соли.

49. Сколько воды и буры Na₂B₄O₇∙10H₂O требуется для приготовления 1 кг 10% — го раствора Na₂B₄O₇?

50. Сколько граммов кристаллогидрата СaCl₂∙6H₂O требуется для приготовления 7 л 0,25 н раствора СaCl₂?

51. Сколько граммов NiCl₂ ∙6H₂O необходимо растворить в 1 л воды, чтобы получить 20 % раствор по безводной соли?

52. Сколько граммов FeSO₄ ∙7H₂O необходимо добавить к 400 мл 10 % раствора (ρ=1,1 г/мл) для получения 20 % -го раствора FeSO₄?

53. Определить массу осадка BaCl₂∙2H₂O , который образуется из 5 л 1М раствора BaCl₂.

54. Сколько граммов СuSO₄ ∙5H₂O и воды необходимо для приготовления 500 г 18 % -го раствора СuSO₄ (ρ=1,2 г/мл)?

55. Сколько граммов щавелевой кислоты H₂C₂O₄∙2H₂O надо взять для приготовления 500 мл 0,02 н раствора H₂C₂O₄ ?

56. Сколько мл 0,5 н раствора BaCl₂ можно приготовить из 24,4 г BaCl₂ ∙2H₂O?

57. Сколько граммов медного купороса (CuSO₄ ∙5H₂O) образуется из 50 мл 0,2 н раствора CuSO₄?

58. Определить молярную концентрацию FeSO₄ полученного растворением в 0,5 л раствора 11,44 г FeSO₄ ∙7H₂O.

59. Определить процентную концентрацию раствора SrCl₂ полученного растворением 84 г кристаллогидрата SrCl₂∙6H₂O в 100 г воды.

60. Сколько граммов глауберовой соли Na₂SO₄∙10H₂O следует растворить в 500 г воды для получения 20 % -го раствора Na₂SO₄?

61. Определить молярную концентрацию CoCl₂ полученного растворением в 1,2 л раствора 9,5 г CoCl₂ ∙6H₂O.

62. Определить молярную и эквивалентную концентрации растворенных веществ в следующих растворах

а) 16% раствора сульфата меди (ρ=1,18 г/мл).

б) 20% раствора хлорида цинка (ρ=1,17 г/мл).

в) 5% раствора ортофосфорной кислоты(ρ=1,2 г/мл).

г) 30,1% раствора азотной кислоты (ρ=1,185 г/мл).

д) 10% раствора сульфата натрия(ρ=1,1 г/мл).

е) 60% раствора уксусной кислоты (ρ=1,8 г/мл).

ж) 6% раствора ортоборной кислоты (ρ=1,2 г/мл).

з) 98% раствора серной кислоты (ρ=1,84 г/мл).

63. Определить молярную и процентную концентрации растворенных веществ в следующих растворах:

а)10 н раствора сульфата меди (ρ=1,18 г/мл).

б) 7,98 н раствора хлорида цинка (ρ=1,17 г/мл).

в) 5 н раствора ортофосфорной кислоты(ρ=1,27 г/мл).

г) 3,5 н раствора азотной кислоты (ρ=1.185 г/мл).

д) 1 н раствора сульфата натрия(ρ=1,1 г/мл).

е) 6 н раствора уксусной кислоты (ρ=1.068 г/мл).

ж) 4 н раствора ортоборной кислоты (ρ=1.2 г/мл).

з) 2 н раствора серной кислоты (ρ=1,84 г/мл).

64. Из 5 г карбоната натрия приготовлено 500 мл раствора. Какова нормальность и молярность этого раствора?

65. Какова процентная концентрация 5М раствора серной кислоты (ρ=1,29 г/мл), 2 н раствора сульфата никеля (II) (ρ=1,14 г/мл)?

66. К 100 мл 96 % раствора серной кислоты (ρ=1,84 г/мл) прибавили 400 мл воды. Определить ω и молярную концентрации полученного раствора (ρ=1,22 г/мл).

67. Сколько мл 5 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,32 г/мл) пойдет на приготовление 2 л 0,5 н раствора серной кислоты?

68. 250 мл 96 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,84 г/мл) разбавили водой до 1000 мл. Определить нормальную и молярную концентрации полученного раствора.

69. Сколько воды нужно прибавить к 200 мл 60 %-го раствора азотной кислоты (ρ=1,4 г/мл), чтобы получить 2 н раствор?

70. Сколько воды нужно выпарить из 2 л 1 М раствора гидроксида натрия, чтобы получить 10 %-го раствор (ρ=1,1 г/мл)?

71. До какого объема нужно разбавить 200 мл 20 %-го раствора хлорида меди (ρ=1,2 г/мл), чтобы получить 0,5 М раствор?

72. Сколько мл 2н раствора нитрата хрома (III) требуется для получения 0,2 молей гидроксида хрома (III)?

73. На нейтрализацию 250 мл 0,1 н раствора серной кислоты пошло 150 мл раствора гидроксида натрия. Какова нормальность раствора едкого натрия?

74. Сколько граммов серной кислоты содержится в 300 мл раствора, если на нейтрализацию его израсходовано 8 мл 1 н раствора гидроксида калия?

75. В 50 мл раствора содержится 0,5 г едкого натра. На нейтрализацию этого объема раствора потребовалось 25 мл раствора кислоты. Какова нормальность раствора?

76. Какова нормальная концентрация раствора нитрата серебра, если на реакцию с 0,924 г хлорида натрия израсходовано 16 мл раствора этой соли?

77. Сколько мл 20 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,14 г/мл) вступило в реакцию с цинком, если при этом выделилось 56 л водорода? Сколько граммов цинка участвовало в реакции?

78. К раствору хлорида аммония добавили 100 мл 25 %-го раствора КОН (ρ=1,23г/мл). Вычислите объем выделившегося газа.

79. Какое количество моль сернистого газа необходимо пропустить через 200 мл 30% раствора NaOH (ρ=1,33 г/мл) для образования кислой соли?

80. Сколько требуется взять 2М раствора хлорноватистой кислоты, чтобы при взаимодействии его с карбонатом натрия получить 10 л СО₂ у.н.?

81. Какой объем 20 %-го раствора гидроксида калия (ρ = 1,18 г/мл) необходимо взять для реакции с 200 мл 2 %-го раствора хлорида цинка (ρ = 1,02 г/мл), чтобы получить осадок гидроксида цинка?

82. Раствор, содержащий нитрат бария, смешан с 42 мл 26% раствора сульфата натрия (ρ = 1,3 г/мл). Сколько граммов сульфата бария образовалось?

83. Смешали 100 мл 4 %-го раствора хлороводородной кислоты (ρ=1,01 г/мл) и 50 мл 1М раствора гидроксида натрия. Сколько граммов соли образовалось? Какое вещество и в каком количестве взято в избытке?

84. Сколько мл 6,75 % -го раствора серной кислоты (ρ = 1,16 г/мл) требуется для реакции с раствором, содержащем 6,1 г BaCl₂∙2H₂O?

85. На 80 г цинка, содержащего 10% примесей, действуют 200 мл 20% -го раствора хлорноватистой кислоты (ρ=1,1 г/мл). Сколько хлорида цинка образовалось в результате реакции?

86. На 80 г цинка, содержащего 10 % примесей, действуют 200 мл 20 % -го раствора хлороводородной кислоты (ρ=1,1 г/мл). Сколько хлорида цинка образуется в результате реакции?

87. Сколько карбоната кальция получится при реакции 2,8 л СО₂ и 200 г 5% — го раствора гидроксида кальция?

88. Какова нормальность раствора HCl, если на взаимодействие с 19,46 г карбоната натрия идет 2 л этого раствора?

89. При пропускании хлора через 500 мл раствора иодида калия вес выделившегося иода составил 75 г. Вычислить молярную концентрацию раствора иодида калия.

90. Для осаждения в виде BaSO₄ всего бария, содержащегося в 500 мл раствора BaCl₂ потребовалось 100 мл 0,3 н раствора H₂SO₄. Сколько граммов BaSO₄ выпало в осадок? Чему равна нормальность раствора?

91.Какой объем 1 н раствора KOH потребуется для образования сульфида калия с сероводородом, полученным при взаимодействии сульфида железа (II) c 0,7 л 20 %-го раствора HCl (ρ=1,1 г/мл)?

92. Плотность раствора Na₂CO₃ равна 1,1 г/мл. Из 4 л этого раствора при действии соляной кислоты получено 60 л СО₂ (н.у.). Вычислите процентную концентрацию Na₂CO₃ в этом растворе.

93. Какой объем 4 н раствора H₂SO₄ может взаимодействовать 0,65 л 20% раствора К₂CO₃ (ρ =1,19 г/мл)? Какой объем займет выделившийся газ при н.у.?

94. К 0,05 л 8 %-го раствора хлорида марганца (ρ=1,085 г/мл) прибавлено 0,2 л 10 %-го раствора гидроксида лития (ρ = 1,1 г/мл). Какое вещество взято в избытке и сколько его останется после реакции?

95. К 0,1 л 20% раствора хлорида бария (ρ=1,2 г/мл) прибавлен раствор сульфата хрома (III). Вычислить массу образовавшегося осадка BaSO₄.

96. Какова масса Al(OH)₃, если для его растворения потребовалось 0,2 л 30% раствора HNO₃ (ρ=1,18)? Какой объем 2,5 н КОН необходимо затратить для растворения этого количества гидроксида алюминия?

97. Сколько миллилитров 8 % -го раствора NaOH (ρ=1,09 г/мл) требуется для нейтрализации 75 мл раствора H₂SO₄ , если известно, что из10 мл того же раствора можно получить 0,2334 г BaSO₄.

98. Сколько молей хлорной кислоты необходимо для нейтрализации 1,5 л 0,25 М раствора гидроксида кальция?

99. Сколько миллилитров 8 %-го раствора едкого натра (ρ=1,1 г/мл) необходимо для растворения 8,1 г оксида цинка (II).

studfiles.net

массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, моляльная концентрация, молярная доля, объёмная доля, титр.

Молярная концентрация равна количеству вещества (в молях), содержащегося в одном литре раствора. Она обозначается С_М и рассчитывается как отношение химического количества растворенного вещества (моль) Х к объему V раствора в литрах:

где m (Х) – масса растворенного вещества, г

М (Х) – молярная масса, г/моль

V – объем раствора, л.

Если объем V раствора измеряют в миллилитрах, то формула для расчета молярной концентрации имеет вид:

Молярная концентрация эквивалента (нормальность или нормальная концентрация) равна количеству вещества эквивалента (моль), содержащегося в одном литре раствора. Она обозначается С_н рассчитывается как отношение химического количества эквивалента растворенного вещества Х к объему раствора в литрах:

или, выразив в знаменателе молярную массу эквивалента через молярную массу вещества и фактор эквивалентности его в реакции по уравнению, получим:

В современных методах анализа широко используется разновидность массовой концентрации – титр.

Титр равен массе вещества (г), содержащейся в 1 мл раствора. Титр обозначается Т (Х) и рассчитывается, как отношение массы вещества Х к объему раствора V (мл):

Можно установить связь между молярной концентрацией и титром:

Взаимосвязь молярной концентрацией раствора и его массовой долей описывается уравнением: ,

где ρ – плотность раствора, г/мл;

w (Х) – массовая доля растворенного вещества, %

Удобно использовать формулу, связывающую между собой молярную и нормальную концентрации:

В тех случаях, когда речь идет об отношении массы (или объема, или химического количества вещества) компонента к массе (или объему, или количеству вещества) всей системы, термин «концентрация» не употребляют. А говорят о «доле» – массовой, объемной или молярной. И выражают эту долю либо дробью, либо в процентах, принимая систему за 1 или за 100%.

Для обозначения доли компонента приняты следующие греческие буквы: массовая доля – ω (омега), объемная доля – φ (фи), молярная доля – χ (хи).

где m (Х) и m – массы компонента и масса всей системы

V (Х) и V – объемы компонента и объем всей системы

ν (Х) и Σ ν – количества вещества компонента и сумма всех количеств веществ всей системы.

Моляльность раствора – равна количеству вещества (моль) растворенного в 1 кг растворителя. Она обозначается С_m и рассчитывается по формуле:

42. Закон эквивалентов и его применение в количественном анализе. Способы определения точки эквивалентности. Способы приготовления рабочих растворов. Способы титрования: прямое, обратное, косвенное.

Химическим эквивалентом называется некая реальная или условная частица, которая может присоединять или высвобождать один ион водорода в кислотно-основных реакциях или один электрон в окислительно-восстановительных реакциях.

Важнейшей характеристикой химического эквивалента является молярная масса эквивалента вещества, выраженная в г/моль.

Молярная масса эквивалента вещества (г/моль) – это масса 1 моль эквивалента вещества, рассчитываемая по формуле:

,

где f_э − фактор эквивалентности, определяемый из уравнения химической реакции.

Фактор эквивалентности f_э(Х) – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.

Фактор эквивалентности рассчитывается по уравнению:

, где Z – суммарный заряд обменивающихся ионов для кислотно-основных реакций или число принятых или отданных электронов для окислительно-восстановительных реакций.

Закон эквивалентов: вещества взаимодействуют друг с другом и образуются в результате химических реакций в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Для условной химической реакции аА + bВ → сС + dD:

ν_Э (A) = ν_Э (B) = ν_Э (C) = ν_Э (D),

где ν_Э – химическое количество эквивалента вещества, моль

ν_Э = =>

Титрование – это процесс постепенного добавления титранта к анализируемой пробе, продолжающийся до точки эквивалентности.

Точка эквивалентности (момент эквивалентности) – это момент, когда количество вещества эквивалента в добавленном растворе титранта становится равным количеству анализируемого вещества.

Титрант – это раствор точно известной концентрации, применяемый для титрования.

Существует два способа приготовления титрантов:

1. Взвешенную на аналитических весах точную навеску вещества растворяют в мерной колбе и доводят объем раствора водой до метки. Зная массу растворенного вещества (m) и объем полученного раствора (V), можно вычислить его титр: Т = m/V.

Титранты, приготовленные таким образом, называются стандартными растворами и для их получения применимы только те вещества, которые удовлетворяют следующим требованиям:

а) вещество должно быть химически чистым, т.е. должно содержать посторонних примесей не более 0,05-0,1%;

б) состав вещества должен строго соответствовать формуле;

в) вещество должно быть устойчивым при хранении и в твердом виде и в растворе;

2. Если вещества не удовлетворяют этим требованиям, то сначала готовят раствор приблизительно нужной концентрации, а затем устанавливают его точную концентрацию, титруя стандартным раствором. Такие титранты называются стандартизированными или рабочими растворами.

Разнообразные методы титриметрического анализа можно классифицировать по типу используемых реакций и по способу проведения анализа.

studfiles.net

Мольная (молярная) доля

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

,

где:

ν_i — количество i-го компонента, моль;

n — число компонентов;

Моляльность (молярная весовая концентрация)

Моляльность — количество растворённого вещества (число молей) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-моляльным.

,

где:

ν — количество растворённого вещества, моль;

m₂ — масса растворителя, кг.

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

Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

,

где:

m₁ — масса растворённого вещества, г; V — 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.

Другие способы выражения концентрации растворов

Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, в фотометрии часто используютмассовую концентрацию, равную массе растворённого вещества в 1 л раствора. При приготовлении растворов кислот часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Концентрация загрязнений в воздухе может выражаться в частях на миллион (ppm). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).

Применимость способов выражения концентрации растворов, их свойства

В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, так как при этом изменяется плотность растворов. Именно моляльность используется в формулах повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов.

Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т. п.

Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим

От массовой доли к молярности:

,

где:

ρ — плотность раствора, г/л;

ω — массовая доля растворенного вещества в долях от 1;

M₁ — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к нормальности:

,

где:

M — молярность, моль/л;

z — число эквивалентности.

От массовой доли к титру:

,

где:

ρ — плотность раствора, г/л;

ω — массовая доля растворенного вещества в долях от 1;

От молярности к титру:

,

где:

M — молярность, моль/л;

M₁ — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к моляльности:

,

где:

M — молярность, моль/л;

ρ — плотность раствора, г/мл;

M₁ — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От моляльности к мольной доле:

,

где:

m_i — моляльность, моль/кг;

M₂ — молярная масса растворителя, г/моль.

Эквивалентная масса окислителя(восстановителя) равна его мольной массе,деленной на число электронов,которое присоединяет(отдает) одна молекула окислителя(восстановителя)в данной реакции.

studfiles.net

Концентрация смеси — Википедия РУ

Концентра́ция или до́ля компонента смеси — величина, количественно характеризующая содержание компонента относительное всей смеси. Терминология ИЮПАК под концентрацией компонента понимает четыре величины: соотношение молярного, или численного количества компонента, его массы, или объёма исключительно к объёму раствора^[1] (типичные единицы измерения — соответственно моль/л, л⁻¹, г/л, и безразмерная величина). Долей компонента ИЮПАК называет безразмерное соотношение одной из трёх однотипных величин — массы, объёма или количества вещества.^[2] Однако в обиходе термин «концентрация» могут применять и для долей, не являющихся объёмными долями, а также к соотношениям, не описанным ИЮПАК. Оба термина могут применяться к любым смесям, включая механические смеси, но наиболее часто применяются к растворам.

Массовая доля

Массовая доля — отношение массы компонента к массе смеси. Массовая доля измеряется в долях единицы или в процентах:

ω=m1m{\displaystyle \omega ={\frac {m_{1}}{m}}} 

ω(%)=m1m⋅100%{\displaystyle \omega (\%)={\frac {m_{1}}{m}}\cdot 100\%} 

где:

• ω — массовая доля компонента в долях
• ω(%) — массовая доля компонента в процентах
• m₁ — масса компонента, г;
• m — общая масса смеси (для раствора — масса растворённого вещества плюс масса растворителя) г.

В бинарных растворах часто существует однозначная (функциональная) 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). Следует учитывать, что для некоторых веществ кривая плотности раствора имеет максимум, в этом случае проводят два измерения: непосредственное, и при небольшом разбавлении раствора.

Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в электролите аккумуляторных батарей) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры (денсиметры, плотномеры), предназначенные для определения концентрации растворов веществ.

Пример: зависимость плотности растворов H₂SO₄ от её массовой доли в водном растворе при 25 °C^{[источник не указан 2400 дней]}

ω, %	5	10	15	20	30	40	50	60	70	80	90	95
ρ H2SO4, г/мл	1,032	1,066	1,102	1,139	1,219	1,303	1,395	1,498	1,611	1,727	1,814	1,834

Объёмная доля

Объёмная доля — отношение объёма компонента к объёму смеси. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.

υ=V1V{\displaystyle \upsilon ={\frac {V_{1}}{V}}} ,

где:

• V₁ — объём растворённого вещества, л;
• V — 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. Для распространённых растворов этилового спирта, концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров или андрометров.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

Молярная концентрация (молярность, мольность^[3]) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также используют выражение «в молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации CM{\displaystyle {C_{M}}}  , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным.

Примечание: После числа пишут «моль», подобно тому, как после числа пишут «см», «кг» и т. п., не склоняя по падежам.

CM=νV{\displaystyle {C_{M}}={\frac {\nu }{V}}} ,

где:

Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

CH=CN=z⋅CM=z⋅νV=1feq⋅νV{\displaystyle {C_{H}}={C_{N}}=z\cdot {C_{M}}=z\cdot {\frac {\nu }{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {\nu }{V}}} ,

где:

Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H₂SO₄ будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата калия KHSO₄, и двухнормальным в реакции с образованием K₂SO₄.

Мольная (молярная) доля

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

Xj=νj∑i=1nνi{\displaystyle X_{j}={\frac {\nu _{j}}{\sum _{i=1}^{n}\nu _{i}}}} ,

где:

• ν_i — количество i-го компонента, моль;
• n — число компонентов;

Моляльность (молярная весовая концентрация, моляльная концентрация)

Моляльная концентрация (моляльность,^[3] молярная весовая концентрация) — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным.

Cm=νm2{\displaystyle {C_{m}}={\frac {\nu }{m_{2}}}} ,

где:

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

Титр раствора

Титр раствора — масса растворённого вещества в 1 мл раствора.

T=m1V{\displaystyle T={\frac {m_{1}}{V}}} ,

где:

• m₁ — масса растворённого вещества, г;
• V — 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.

Весообъёмные (массо-объёмные) проценты

Соответствуют отношению массы одной части вещества (например, 1 г) к 100 частям объёма раствора (например, к 100 мл).^[4] Этот способ выражения используют, например, в спектрофотометрии, если неизвестна молярная масса вещества или если неизвестен состав смеси, а также по традиции в фармакопейном анализе.^[5]

Другие способы выражения концентрации

Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, в фотометрии часто используют массовую концентрацию, равную массе растворённого вещества в 1 л раствора. При приготовлении растворов кислот в лабораторной практике часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Концентрация загрязнений в воздухе может выражаться в частях на миллион (ppm — от англ. parts per million). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).

Применимость способов выражения концентрации растворов, их свойства

В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, так как при этом изменяется плотность растворов. Именно моляльность используется в формулах повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов.

Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т. п.

Формулы перехода от одних выражений концентраций к другим

В зависимости от выбранной формулы погрешность конвертации колеблется от нуля до некоторого знака после запятой.

От массовой доли к молярности:

CM=1000⋅ρωM{\displaystyle C_{M}={\frac {1000\cdot \rho \omega }{M}}} ,

где:

• ρ — плотность раствора, г/мл;
• ω — массовая доля растворенного вещества, в долях от 1;
• M — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к нормальности:

Cn=CM⋅z{\displaystyle {C_{n}}={C_{M}}\cdot {z}} ,

где:

От массовой доли к титру:

T=ρ⋅ω{\displaystyle {T}={\rho }\cdot {\omega }} ,

где:

• ρ — плотность раствора, г/мл;
• ω — массовая доля растворенного вещества, в долях от 1;

От молярности к титру:

T=0.001CM⋅M{\displaystyle {T}=0.001{C_{M}}\cdot {M}} ,

где:

• CM{\displaystyle {C_{M}}}  — молярность, моль/л;
• M — молярная масса растворенного вещества, г/моль.

От молярности к моляльности:

m=CMρ{\displaystyle m={\frac {C_{M}}{\rho }}} ,

где:

• CM{\displaystyle {C_{M}}}  — молярность, моль/л;
• ρ — плотность раствора, г/мл;

От моляльности к мольной доле:

Xi=mimi+1000/M{\displaystyle X_{i}={\frac {m_{i}}{m_{i}+1000/M}}} ,

где:

• m_i — моляльность, моль/1000г;
• M — молярная масса растворителя, г/моль.

Наиболее распространённые единицы

Эта статья или раздел содержит незавершённый перевод с английского языка. Вы можете помочь проекту, закончив перевод.

Примечания

http-wikipediya.ru