Как найти объемные проценты - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

From Wikipedia, the free encyclopedia

In chemistry and fluid mechanics, the volume fraction φ_i is defined as the volume of a constituent V_i divided by the volume of all constituents of the mixture V prior to mixing:^[1]

$phi _{i}={frac {V_{i}}{sum _{j}V_{j}}}$

Being dimensionless, its unit is 1; it is expressed as a number, e.g., 0.18. It is the same concept as volume percent (vol%) except that the latter is expressed with a denominator of 100, e.g., 18%.

The volume fraction coincides with the volume concentration in ideal solutions where the volumes of the constituents are additive (the volume of the solution is equal to the sum of the volumes of its ingredients).

The sum of all volume fractions of a mixture is equal to 1:

$sum _{{i=1}}^{{N}}V_{i}=V;qquad sum _{{i=1}}^{{N}}phi _{i}=1$

The volume fraction (percentage by volume, vol%) is one way of expressing the composition of a mixture with a dimensionless quantity; mass fraction (percentage by weight, wt%) and mole fraction (percentage by moles, mol%) are others.

Volume concentration and volume percent[edit]

Volume percent is the concentration of a certain solute, measured by volume, in a solution. It has as a denominator the volume of the mixture itself, as usual for expressions of concentration,^[2] rather than the total of all the individual components’ volumes prior to mixing:

${displaystyle {text{volume percent}}={frac {text{volume of solute}}{text{volume of solution}}}times 100%={text{volume concentration}}times 100%}$

${displaystyle varphi _{i}=phi _{i}(1-{frac {V^{E}}{V}})}$

Volume percent is usually used when the solution is made by mixing two fluids, such as liquids or gases. However, percentages are only additive for ideal gases.^[3]

The percentage by volume (vol%) is one way of expressing the composition of a mixture with a dimensionless quantity; mass fraction (percentage by weight, wt%) and mole fraction (percentage by moles, mol%) are others.

At room temperature, water-ethanol mixture loses volume at any mixing ratio.

In the case of a mixture of ethanol and water, which are miscible in all proportions, the designation of solvent and solute is arbitrary. The volume of such a mixture is slightly less than the sum of the volumes of the components. Thus, by the above definition, the term «40% alcohol by volume» refers to a mixture of 40 volume units of ethanol with enough water to make a final volume of 100 units, rather than a mixture of 40 units of ethanol with 60 units of water. The «enough water» is actually slightly more than 60 volume units, since water-ethanol mixture loses volume due to intermolecular attraction.^{[citation needed]}

Relation to mass fraction[edit]

Volume fraction is related to mass fraction,

${displaystyle Y_{i}equiv {frac {m_{i}}{sum _{j}m_{j}}}={frac {m_{i}}{m_{tot}}}}$

${displaystyle Y_{i}={frac {rho _{i}alpha _{i}}{rho _{m}}},rho _{i}equiv {frac {m_{i}}{V_{i}}},rho _{m}equiv sum _{j}{rho _{j}alpha _{j}}}$

where ${displaystyle rho _{i} }$ is the constituent density, and rho_m is the mixture density.

References[edit]

^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the «Gold Book») (1997). Online corrected version: (2006–) «volume fraction». doi:10.1351/goldbook.V06643
^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the «Gold Book») (1997). Online corrected version: (2006–) «concentration». doi:10.1351/goldbook.C01222
^ Volume-volume percentage, Chembuddy website

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

Объёмный процент

Объёмный проце́нт — то же, что и объёмная доля —
для растворов жидких веществ, объёмная концентрация раствора некоторого жидкого вещества в растворителе. Для смесей газов — объёмная концентрация газа в смеси газов, взятых при нормальных условиях. Безразмерная величина, обычно выражается в процентах. При малых концентрациях (например, примесей токсичных газов в воздухе, часто используют миллионные доли англ. — ppm — parts per million, «долей на миллион», 1 ppm = 0,0001 об.%, 1 об.% = 10000 ppm).

Определение

В общем случае выражается в долях, домножая на 100 %, получаем процентную концентрацию:

${displaystyle C_{x}=V_{x}/V}$

где $C_{x}$ — объёмная концентрация,
$V_{x}$ — объём растворённого вещества x, объём газа x в смеси,
— полный объём смеси.

Иными словами:
Объёмный процент = (объём вещества в смеси / объём смеси) • 100 %

Сокращенно обозначается как: % об., или об.%, — объёмные проценты (англ. % vol.)

Пример: «содержание масла 1 % об.» означает, что 1 % от объёма данного раствора составляет масло.

При смешивании многих жидкостей (например, этанола и воды) суммарный объём смеси изменяется. Поэтому^{[почему?]}, для спиртных напитков используется понятие «градус крепости» — объёмная концентрация этанола в воде.

Ссылки

Весовой процент
Крепость напитков
Концентрация растворов
Парциальное давление
Процент

Источник

Как рассчитать объемную процентную концентрацию

На чтение 2 мин. Просмотров 13 Опубликовано 23.05.2021

Объемный процент или объем/объемный процент (об./об.%) используется при приготовлении растворов жидкостей. Приготовить химический раствор, используя объемные проценты, очень легко, но если вы неправильно поймете определение этой единицы концентрации, у вас возникнут проблемы.

Percent Определение объема

Объемный процент определяется как:

v/v% = [(объем растворенного вещества )/(объем раствора)] x 100%

Обратите внимание, что объемный процент относится к объему раствора, а не к объему растворителя. . Например, вино содержит около 12% об. Этанола. Это означает, что на каждые 100 мл вина приходится 12 мл этанола. Важно понимать, что объемы жидкости и газа не обязательно складываются. Если вы смешаете 12 мл этанола и 100 мл вина, вы получите менее 112 мл раствора.

Другой пример, 70% об./Об. медицинский спирт можно приготовить, взяв 700 мл изопропилового спирта и добавив воды, достаточной для получения 1000 мл раствора (что не будет 300 мл). Растворы с определенной объемной процентной концентрацией обычно готовятся с использованием мерной колбы.

Когда используется объемный процент?

Объемный процент (об./об.% или об./об.%) следует использовать всякий раз, когда раствор готовится путем смешивания чистых жидких растворов. В частности, это полезно там, где играет роль смешиваемость, например, с объемом и спиртом.

Кислотные и основные водные реагенты обычно описываются с использованием массовых процентов (мас./Мас. %). Примером может служить концентрированная соляная кислота, которая представляет собой 37% HCl по весу. Разбавленные растворы часто описываются как вес/объем% (вес/объем%). Примером может служить 1% додецилсульфат натрия. Хотя рекомендуется всегда указывать единицы измерения в процентах, люди часто опускают их для w/v%. Кроме того, обратите внимание, что “вес” на самом деле масса.

Источник

Объемный процент Калькулятор

Search
Дом	Химия ↺
Химия	Концепция родинки и стехиометрия ↺
Концепция родинки и стехиометрия	Условия процентной концентрации ↺

✖Объем растворенного вещества – это объем, который занимает растворенное вещество.ⓘ Объем растворенного вещества [V_solute]

+10%

-10%

✖Объем раствора — это объем, занимаемый раствором в контейнере, в котором он хранится.ⓘ Объем раствора [V_sol]

+10%

-10%

✖Объемный процент используется для выражения концентрации раствора, когда объем растворенного вещества и объем раствора.ⓘ Объемный процент [v%]

⎘ копия

Объемный процент Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Объем растворенного вещества: 20 Миллилитр —> 2E-05 Кубический метр (Проверьте преобразование здесь)
Объем раствора: 15 Миллилитр —> 1.5E-05 Кубический метр (Проверьте преобразование здесь)

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

133.333333333333 —> Конверсия не требуется

11 Условия процентной концентрации Калькуляторы

Объемный процент формула

Объемный процент = (Объем растворенного вещества/Объем раствора)*100

v% = (V_solute/V_sol)*100

Где используется объемный процент?

Объем / объемный процент (об. / Об.) — это мера концентрации компонента в растворе. Обычно масса выражается в миллилитрах, но подходит любая единица измерения, если вы используете эквивалентную единицу как для объема компонента или растворенного вещества, так и для общего объема или объема раствора.

Источник

Volume concentration and volume percent[edit]

Relation to mass fraction[edit]

See also[edit]

References[edit]

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Объёмный процент

Определение

Ссылки

Как рассчитать объемную процентную концентрацию

Percent Определение объема

Когда используется объемный процент?

Объемный процент Калькулятор

Объемный процент Решение

11 Условия процентной концентрации Калькуляторы

Объемный процент формула

Где используется объемный процент?