При отравлении бензолом признаками поражения являются сонливость, головокружение, рвота, аритмия, судороги, потеря сознания. Первой помощью является свежий воздух, вдыхание нашатырного спирта с ватки, согревание. Рассчитайте молярную концентрацию раствора аммиака, плотность которого равна 0,958 г/мл.
Решение:
По значению плотности раствора в справочной литературе найдем массовую долю аммиака в процентах. Она равна 10%
Рассчитываем массу 1л раствора,
m(р-ра)=ρ∙V(р-ра)=0,958 г/мл ∙ 1000 мл= 958г
Рассчитываем массу растворенного аммиака в 958г раствора из формулы:
W%= m(в-ва)/ m(р-ра)∙100%
m(р-ра)= W%∙ m(в-ва)/ 100%
m(NH3)= 10%∙958г/100%=95,8г
Рассчитываем молярную концентрацию раствора аммиака:
С(NH3)=m(NH3)/M(NH3)∙Vр-ра=95,8г/17 г/моль∙1л=5.63 моль/л
Можно решить эту задачу 2 способом, используя формулу перехода от одних выраженных концентраций растворов к другим
С(х)= 10∙W(х)∙ρ/M(x), где:
W(х)- массовая доля вещества в растворе, в %;
ρ- плотность раствора, г/мл;
М(х)- молярная масса вещества;
С(х)- молярная концентрация вещества в растворе
С(NH3)=10∙10%∙0,956 г/мл /17 г/моль = 5,63 моль/л
Вычислите массовую долю аммиака в растворе, молярная концентрация которого 5,63 моль/л, ρ=0,958 г/мл. будет ли он являться нашатырным спиртом, который используется при первой помощи при отравлении бензолом.
Рассчитываем массу 1л раствора,
m(р-ра)=ρ∙V(р-ра)=0,958 г/мл ∙ 1000 мл= 958г
Рассчитываем массу растворенного аммиака в 958г раствора из формулы:
W%= m(в-ва)/ m(р-ра)∙100%
m(р-ра)= W%∙ m(в-ва)/ 100%
m(NH3)= 10%∙958г/100%=95,8г
Рассчитываем массовую долю (%) NH3 в растворе
W%(NH3) =m(NH3)/m(р-ра)∙100%=95,7г/958 ∙100%=10%
Раствор аммиака с массовой долей 10% называется нашатырный спирт. Вдыхание воздуха с небольшой примесью аммиака возбуждающе действует, поэтому его используют для проведения человека в сознание при отравлении бензолом.
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:
ωр.в. = mр.в./mр-ра (0 < ωр.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 Cм определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:
Cм(Х) = n(Х)/V (6)
Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: Cм(H2SO4) = 0,8 моль/л или 0,8М.
Нормальность Сн определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:
Cн(Х) = nэкв.(Х)/V (7)
Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: Сн(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)/mр-ля (9)
где n(X) – число моль растворённого вещества X, mр-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 Сн всегда больше или равна молярности См. Связь между ними описывается выражением:
См = Сн · f(Х) (10)
Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности См, которые необходимо пересчитать в нормальность Сн и величины нормальности Сн, которые следует пересчитать в молярность См.
Пересчёт осуществляем по уравнению (10). При этом нормальность раствора находим по уравнению:
Сн = См/f(Х) (11)
Результаты расчётов приведены в табл. 2.
Таблица 1. К определению молярности и нормальности растворов
Тип химического превращения | См | Сн | Сн | См |
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 | См | Сн | Сн | См |
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 KMnO4 в кислой среде | 0,25н | 0,03М KMnO4
в нейтральной среде |
0,01М |
Между объёмами V и нормальностями Сн реагирующих веществ существует соотношение:
V1 Сн,1 =V2 Сн,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 См = 521,2/98 = 5,32 М.
Нормальность раствора Сн = 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 (См). 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 См = 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.
Печатать книгу
Сайт: | Профильное обучение |
Курс: | Химия. 11 класс |
Книга: | § 6.1. Молярная концентрация газа |
Напечатано:: | Гость |
Дата: | Воскресенье, 28 Май 2023, 08:11 |
Газообразные вещества, в отличие от твёрдых и жидких, занимают весь предоставленный им объём. Поэтому в одном и том же сосуде может находиться разное количество газа. От этого количества будет зависеть давление в системе.
Определение количества газа и его доли в газовой смеси важно для разных практических целей. Например, следует выяснить, опасен ли для жизни уровень содержания метана или угарного газа в воздухе, пригоден ли для дыхания воздух в помещении с большим количеством углекислого газа или воздух на высоте 10 км, взрывоопасна ли данная смесь воздуха с водородом, в каком соотношении пары бензина должны смешиваться с воздухом в двигателе внутреннего сгорания.
Для решения подобных задач в качестве количественной характеристики используют молярную концентрацию газообразного вещества, которая показывает количество данного газообразного вещества в единице объёма.
Молярная концентрация газообразного вещества — величина, равная отношению его количества к объёму, который этот газ занимает:
Молярная концентрация газов измеряется в моль/дм3.
Например, молярная концентрация СО2 при нормальных условиях составляет:
Из приведённой выше формулы следует, что количество газообразного вещества в сосуде есть произведение молярной концентрации газа на объём сосуда, так как газ заполняет весь объём:
Понятие молярной концентрации газообразного вещества сходно с понятием молярной концентрации растворённого вещества, с которым вы ознакомились в курсе химии 8-го класса:
Причиной сходства является то, что растворённое вещество равномерно распределяется во всём объёме раствора, как и газообразное — во всём объёме сосуда.
Пример 1. Определите молярную концентрацию углекислого газа массой 3 г, находящегося в сосуде объёмом 4 дм3.
Дано:
m(CO2) = 3 г
V(сосуда) = 4 дм3
с(СО2) — ?
Решение
Ответ: с(СО2) = 0,017 моль/дм3.
Молярная концентрация газообразного вещества — величина, равная отношению его количества к объёму, который этот газ занимает:
Вопросы, задания, задачи
1. Установите соответствие между величинами.
1. Объём газа. 2. Молярная концентрация газа. 3. Количество вещества. 4. Молярная концентрация вещества в растворе |
А. с(NО2) = 0,15 моль/дм3. Б. с(NaOH) = 0,15 моль/дм3. В. V(H2S) = 4 дм3. Г. n(СО2) = 2 моль |
2. Определите молярную концентрацию аммиака количеством 0,7 моль в сосуде объёмом 14 дм3.
3. Определите массу сернистого газа в сосуде объёмом 400 см3, если молярная концентрация SO2 равна 0,5 моль/дм3.
4. Определите и сравните молярные концентрации трёх газов — водорода, азота и кислорода, если известно, что они находятся в сосудах объёмом по 5 дм3, а масса каждого из газов равна 7 г.
5. Сосуд объёмом 50 дм3 содержит гелий массой 10 г. В этот сосуд добавили гелий массой 8 г. Во сколько раз изменилась молярная концентрация газа? Как на исходную концентрацию гелия повлияет добавление аргона массой 8 г?
6. При газификации угля образовалась смесь газов, в которой на 1 дм3 СО приходится 4 дм3 Н2, 1 дм3 СН4, 3 дм3 СО2. Рассчитайте молярную концентрацию каждого газа в смеси.
7. Озон относится к веществам класса высокой опасности. Его предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны равна 0,1 мг/м3. При этом порог человеческого обоняния приблизительно равен 0,01 мг/м3. Рассчитайте молярную концентрацию озона в воздухе при его содержании 0,01 мг/м3.
8. Рассчитайте молярную концентрацию кислорода в воздухе (объёмная доля кислорода равна 21 %).
9. При действии соляной кислоты на твёрдое вещество выделился газ, относительная плотность которого по воздуху составляет 1,172. Какое из веществ использовал экспериментатор: СаС2, СаСО3, CaS, СаСl2?
10. Определите объём углекислого газа, выделившегося при действии соляной кислоты объёмом 0,5 дм3 на мрамор (карбонат кальция). Молярная концентрация кислоты составляет 2,7 моль/дм3.
Самоконтроль
1. Молярную концентрацию можно рассчитать по формулам:
а) ;
б) ;
в) ;
г) .
2. Молярная концентрация газообразного вещества имеет размерность:
- а) дм3/моль;
- б) моль/дм3;
- в) г/дм3;
- г) моль–1.
3. При н. у. объём 22,4 дм3 имеют вещества количеством 1 моль, формулы которых:
- а) СаС2;
- б) С2Н6;
- в) СО2;
- г) О3.
4. Молярная концентрация азота массой 5,6 г, находящегося в сосуде объёмом 20 дм3, равна (моль/дм3):
- а) 0,001;
- б) 0,01;
- в) 0,02;
- г) 0,1.
5. При нормальных условиях в сосуде объёмом 5 дм3 содержится газ массой 5,6 г. Его молярная концентрация составляет 0,04 моль/дм3. Этим газом может быть:
- а) С2Н4;
- б) С2Н6;
- в) N2;
- г) CО.
triolana
+10
Решено
8 лет назад
Химия
5 — 9 классы
К раствору объемом 500 мл с массовой долей аммиака 28% (p=0,9 г/мл) прибавили воду объемом 1 мл. Определите молярную концентрацию аммиака в полученном растворе.
Смотреть ответ
1
Ответ
1
(8 оценок)
5
kattycats
8 лет назад
Светило науки — 737 ответов — 0 раз оказано помощи
m(NH3 p-p1) = Vxp = 500×0,9 = 450 г
m(NH3) = m(NH3 p-p1)xW(NH3 1) = 450×0,28 = 126 г
m(NH3 p-p2) = m(NH3 p-p1) + m(H2O) = 450 + 1 = 451 г
W(NH3 2) = [m(NH3)/m(NH3 p-p2)]x100% = [126/451]x100% = 27,94 %
(8 оценок)
https://vashotvet.com/task/8570236
2022-08-16
Рассчитайте степень диссоциации гидрата аммиака $NH_{3} cdot H_{2}O$ в растворе с массовой долей аммиака 10 %. Плотность раствора 0,96 г/мл, $K_{д}(NH_{3} cdot H_{2}O) = 1,74 cdot 10^{-5}$.
Решение:
По закону разведения Оствальда для слабых электролитов
$alpha = sqrt{ frac{K_{д} }{c} }$,
где в данном случае $K_{д}$ — константа диссоциации слабого основания, $c$ — молярная концентрация гидрата аммиака в растворе.
Определяем молярную концентрацию гидрата аммиака в растворе по массовой доле аммиака:
$c(NH_{3} cdot H_{2}O) = c(NH_{3}) = frac{n(NH_{3} )}{V(р-ра)}$;
$n(NH_{3} cdot H_{2}O) = n(NH_{3}) = frac{n(NH_{3} )}{M(NH_{3})}$;
$m(NH_{3}) = frac{w(NH_{3}) cdot m(р-ра)}{100 text{ % }}$.
С учетом того, что плотность выражена в г/мл, а для определения молярной концентрации объем должен быть выражен в литрах, получаем:
$V(р-ра) = frac{m(р-ра)}{ rho cdot 1000}$.
Отсюда $c(NH_{3}) = frac{w(NH_{3}) cdot m(р-ра) cdot rho cdot 1000}{100 text{ % } cdot M(NH_{3} ) cdot m(р-ра)} = frac{10 w (NH_{3} ) cdot rho }{M(NH_{3} ) }$;
$c(NH_{3}) = frac{10 cdot 10 cdot 0,96}{17} = 5,65 (моль/л)$.
Вычисляем степень диссоциации гидрата аммиака в растворе:
$alpha = sqrt{ frac{1,74 cdot 10^{-5} }{5,65} } = 1,7 cdot 10^{-3}$.
Ответ: $alpha = 1,7 cdot 10^{-3}$.