Как определить плотность раствора
Раствор характеризуется объемом, концентрацией, температурой, плотностью и другими параметрами. Плотность раствора меняется в зависимости от массы и концентрации растворенного вещества.
Инструкция
Ключевой формулой для плотности является ρ=m/V, где ρ – плотность, m – масса раствора, V – его объем. Плотность может выражаться, например, в килограммах на литр, или в граммах на миллилитр. В любом случае, она показывает, сколько вещества по массе приходится на единицу объема.
Масса раствора складывается из массы жидкости и массы растворенного в ней вещества: m(раствора)=m(жидкости)+m(растворенного вещества). Масса растворенного вещества и объем раствора могут быть найдены из известного значения концентрации и молярной массы.
Пусть, например, в задаче дана молярная концентрация раствора. Она обозначается химической формулой соединения в квадратных скобках. Так, запись [KOH]=15 моль/л означает, что в одном литре раствора содержится 15 моль вещества гидроксида калия.
Молярная масса KOH составляет 39+16+1=56 г/моль. Молярные массы элементов можно посмотреть в таблице Менделеева, они указываются обычно снизу от наименования элемента. Количество вещества, масса вещества и его молярная масса связаны соотношением ν=m/M, где ν – количество вещества (моль), m – масса (г), M – молярная масса (г/моль).
Растворы, помимо жидкостных, бывают еще и газовыми. В этом случае необходимо понимать, что в равных объемах газа, близкого к идеальному, при одних и тех же условиях содержится одно и то же число молей. К примеру, при нормальных условиях один моль любого газа занимает объем Vm=22,4 л/моль, который назван молярным объемом.
В решении задачи на плотность газового раствора может понадобиться соотношение, устанавливающее связь между количеством вещества и объемом: ν=V/Vm, где ν – количество вещества, V – объем раствора, Vm – молярный объем, постоянная величина для данных условий. Как правило, в подобных задачах обговаривается, что условия являются нормальными (н.у.).
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.
Enter the mass of the beaker, the mass of the beak plus the solution, and the volume of the solution to determine the solution density.
- All Density Calculators
- Percent Solution Calculator
- Vapor Pressure Calculator (Solvent/Solution)
- Heat of Solution Calculator
Solution Density Formula
The following formula is used to calculate the density of a solution:
- Where D is the density of the solution (g/cm^3)
- MS is the mass of the solution (g)
- V is the volume of the solution (ml or cm^3)
To calculate the solution density, simply divide the mass of the solution by the volume of the solution.
Solution Density Definition
What is a solution density?
A solution is simply a mixture of two or more liquid substances and a density a measure of the mass per unit volume. Therefore, a solution density is a measure of the mass of a mixture of solution per unit volume of that solution.
Example Problem
How to calculate a solution density?
The following example will outline the steps needed to calculate the density of a solution using the most common beaker method.
First, gather a beaker a measure is empty weight. For this example, the beaker is measure to be 15 grams.
Next, add the solution to the beaker and measure the weight. In this case, the combined weight is found to be 100 grams.
Next, measure the volume reading on the beaker. In this example, the beaker reads a total volume of 25ml.
Finally, calculate the solution density using the formula above:
D = (MB+S – MB) / V
D = (100 – 15) / 25
D = 3.4 g/ml = g/cm^3
Относительные плотности растворов и массовая доля растворённого вещества
|
Веще– ство |
Массовая |
|||||||||
|
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
|
|
KCl |
1,024 |
1,037 |
1,050 |
1,063 |
1,077 |
1,090 |
1,104 |
1,118 |
1,133 |
1,157 |
|
NaCl |
1,029 |
1,044 |
1,058 |
1,073 |
1,089 |
1,119 |
1,119 |
1,135 |
1,151 |
1,160 |
|
NaNO3 |
1,025 |
1,039 |
1,053 |
1,067 |
1,082 |
1,097 |
1,119 |
1,127 |
1,143 |
1,159 |
|
H2SO4 |
1,025 |
1,038 |
1,052 |
1,066 |
1,080 |
1,095 |
1,109 |
1,124 |
1,139 |
1,155 |
Таблица 2
Пример записи результатов измерения
|
Испытуемый раствор |
Показания |
|||
|
1 |
2 |
3 |
Среднее |
|
|
KCl |
1,096 |
1,098 |
1,097 |
1,097 |
В
таблице 1 для раствора KCl относительная
плотность 1,097 отсутствует, но указаны
величины: меньшая – 1,090 и большая -1,104.
В таком случае концентрацию находят
интерполяцией
– определением промежуточной величины
по двум крайним, поступая следующим
образом:
1. Находят разность величин относительных плотностей растворов и массовых долей, выраженных в процентах, по табличным данным:
1,104 – 16%
1,090 – 14%
_______________
0,014
– 2%
2.
Находят разность между величиной,
определенной ареометром, и меньшей
табличной: 1,097 – 1,090 = 0,007
Составляют
пропорцию: 0,014 – 2%
х = 1%
0,007
– х%
3.
Найденное число прибавляют к меньшей
массовой доле вещества в растворе,
взятой из таблицы: 14%+1%=15%, это отвечает
массовой доле растворённого вещества
в исследуемом растворе.
Результаты измерений
записываем в виде таблицы 2.
Опыт 2.
Определение молярной концентрации
эквивалента раствора щелочи титрованием
раствором кислоты известной концентрации.
Укрепленную
в штативе бюретку заполните до нулевой
отметки раствором соляной (хлороводородной)
кислоты известной концентрации. В
оттянутом кончике бюретки не должно
оставаться пузырьков воздуха. Пипеткой
налейте в три конические колбы по 20 мл
раствора едкого натра (NaOH),
концентрацию которого нужно определить.
В каждую из колб добавьте по 2-3 капли
индикатора – метилоранжа, который имеет
желтую
окраску в щелочной
среде.
Под бюреткой
на белый лист бумаги поставьте одну из
колб с раствором. Жидкость из бюретки
приливайте медленно по каплям, перемешивая
содержимое колбы. Постепенно щелочь
нейтрализуется кислотой. При этом
происходит реакция, описываемая
уравнением:
NaOH
+ HCl
= NaCl
+ H2O
Титрование
ведите до изменения окраски раствора
до оранжево-розового
цвета. Запишите объем раствора кислоты,
пошедшей на титрование, с точностью до
0,1 мл. Титрование проведите 3 раза, каждый
раз начиная титрование от нулевой
метки. Результаты титрования не должны
отличаться друг от друга более чем на
0,1 мл. Взяв среднее арифметическое
значение объема раствора кислоты,
пошедшего на титрование, рассчитайте
молярную концентрацию эквивалента
(формула 11) и титр раствора едкого натра
(формуле 10).
Результаты
опыта оформите в виде таблицы 2.
Таблица 2.
|
Объём |
Объем |
Среднее значение см3 |
|
|
1 |
|||
|
2 |
|||
|
3 |
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Решение
задач на нахождение плотности смесей и сплавов,
средней
плотности неоднородных тел (7 класс)
Ларионов Вадим Сергеевич,
учитель физики МБОУ Лицея №
15 г.Сарова, larionvadim@yandex.ru
Ларионова Наталья Валентиновна,
к.п.н., учитель физики МБОУ Лицея № 15
г.Сарова, nvlarionova@yandex.ru
В статье сформулированы методические рекомендации по
организации факультативного занятия по решению задач на нахождение плотности
смесей, сплавов и неоднородных тел. Представлены учебные материалы по теме,
структурированные по уровню сложности.
Задачи на
нахождение плотности смеси или сплава, средней плотности неоднородного
(«составного») тела являются базовыми при изучении темы «Плотность» и
достаточно часто встречаются в олимпиадах по физике в 7-8-х классах. Именно
поэтому целесообразно данному типу задач посвятить отдельное факультативное занятие,
структура которого соответствует принципу «от простого к сложному» и содержит последовательные
блоки задач: ключевые, олимпиадные и задачи для самостоятельного решения (см.
приложение).
Средняя плотность
неоднородного («составного») тела, плотность смеси или сплава рассчитывается по
формуле
где m1, m2, m3… -массы отдельных частей тела
(компонентов смеси или сплава), а V1, V2, V3 … — их объёмы.
Для решения задач
по данной теме, необходимо составить систему уравнений, в основе которой лежат
следующие положения:
1. Определительная формула
плотности
2. Свойство аддитивности массы
(масса смеси или сплава равна сумме масс его составных частей)
m=m1+ m2+ m3+…
3. Как правило, в таких задачах
полагают, что объём сплава (смеси) равен сумме объёмов его составных частей
V=V1+V2+V3 …
В задачах, предложенных ниже,
исключением является задача № 6 из блока олимпиадных задач (задача о смешивании
спирта и воды).
Ключевые задачи,
представленные в занятии, в зависимости от подготовки учащихся могут быть
решены непосредственно на уроке при изучении темы «Плотность». В этом случае на
факультативном занятии рассматриваются олимпиадные задачи. Далее ученикам
предлагаются задачи для самостоятельного решения, которые, как правило,
составляют домашнее задание. В этом случае удобно дифференцировать домашнее
задание учеников, предложив не более трёх обязательных задач в зависимости от
уровня подготовленности учеников. Учитель может дополнить списки олимпиадных
задач и задач для самостоятельного решения, используя материалы последних
олимпиад.
Приложение
Плотность смесей, сплавов, «составных» тел
Цель: Научиться решать задачи
на нахождение плотности смесей и сплавов, а также средней плотности
неоднородных тел («составных») тел.
Ключевые задачи
1. Какова плотность сплава из
300г олова и 100г свинца? (8г/см3)
2.
Сплав
изготовлен из меди объёмом 0,4 м3 и цинка массой 710 кг. Какова
плотность сплава? (8540 кг/м3)
3. Для приготовления вишнёвого
сиропа в кастрюлю вылили 1 л вишнёвого варенья и 2 л воды и хорошо перемешали.
Какова плотность сиропа, если плотность варенья 1300 кг/м3? (1100
кг/м3)
4. Какова плотность смеси из
глицерина и спирта, если объём спирта составляет половину объёма смеси? Как
изменится ответ, если масса спирта составляет половину массы смеси? (1030 кг/м3, 980 кг/м3)
Олимпиадные задачи
1. Масса первого изделия в 2
раза больше массы второго изделия, а их объёмы находятся в отношении V1:V2=1:3. Плотность первого изделия ρ1=4г/см3.
Какова будет средняя плотность «составного» тела, если два изделия склеить?
Массой и объёмом клея пренебречь. (1,5 г/см3)
2. Изделие, склеенное из трёх
различных частей, имеет объём V=600см3.
Объёмы частей находятся в соотношении V1:V2:V3=2:3:5, а их плотности – в соотношении ρ1:ρ2:ρ3=4:3:1.
Чему равна масса изделия, если плотность первой части ρ1=2000кг/м3?
(660 г)
3. Ученик измерил плотность
деревянного бруска, покрытого краской, и она оказалась равной ρ=600 кг/м3. Но на
самом деле брусок состоит из двух частей, равных по массе, плотность одной из
которых в два раза больше плотности другой. Найдите плотности обеих частей
бруска. Массой краски можно пренебречь. (450 кг/м3, 900 кг/м3)
4. В дистиллированную воду
аккуратно вливают серную кислоту. Получившийся раствор имеет плотность ρр=1200
кг/м3 и массу m=120г. Объём раствора равен
сумме объёмов воды и кислоты. Плотность воды ρв=1000 кг/м3,
плотность кислоты ρк=1800 кг/м3. Какова масса кислоты,
влитой в воду? (45 г)
5. 
Однородный кубик со стороной
a и плотностью ρ поместили внутрь куска глины с плотностью 4ρ, которому придали
форму куба со стороной 2a. Получившийся куб облепили пластилином плотностью 2ρ,
в результате чего получился куб со стороной 3a (см. рисунок). Определите
среднюю плотность получившейся системы. (67ρ/27≈2,5ρ)
6. Плотностью вещества называют
отношение массы тела из этого вещества к его объёму. Например, масса 1 см3
воды составляет 1 г, поэтому плотность воды 1 г/см3. Представим, что
смешали 100 литров воды и 100 литров спирта плотностью 0,8 г/см3, и
при смешении оказалось, что суммарный объём уменьшился на 5 процентов. Какова
плотность полученного раствора? (ρ=18/19 г/cм3≈0,95г/cм3)
Задачи
для самостоятельного решения
1. Какую плотность имеет сплав
из 270г алюминия и 445г меди? (≈4,77
г/cм3)
2. Сплав золота и серебра массой
400 г имеет плотность 1,4·104 кг/м3. Полагая объём сплава
равным сумме объёмов его составных частей, определите массу золота в сплаве? (220
г)
3. Масса первого изделия в 3
раза меньше массы второго изделия, а их объёмы находятся в соотношении V1:V2=2:1. Плотность первого тела ρ1=1,8 г/см3.
Какова будет средняя плотность «составного» тела, если два изделия склеить? Массой
и объёмом клея пренебречь. (4,8 г/см3)
4. Изделие, склеенное из трёх
различных частей, имеет объём V=900см3.
Объёмы частей находятся в соотношении V1:V2:V3=5:3:1, а их плотности – в соотношении ρ1:ρ2:ρ3=1:2:5.
Чему равна масса изделия, если плотность первой части ρ1=500кг/м3?
(800 г)
5. Кубик с ребром a=20см сделан из материала с
плотностью ρ=3000кг/м3. Однако внутри кубика имеется воздушная
полость, поэтому его средняя плотность ρср=1200кг/м3.
Определите объём этой воздушной полости. Во сколько раз изменится средняя
плотность кубика, если полость целиком заполнить водой? Массой воздуха внутри
полости можно пренебречь. (4800 см3, 1,5)
Литература к занятию
1. Генденштейн Л.Э., Кирик Л.А.,
Гельгафт И.М. Задачи по физике с примерами решений. 7-9 классы. Под ред. В.А.Орлова.
– М.: Илекса, 2009. – 416 с.
2. Бажанский И.И., Гой В.А.,
Чубов Ю.Б. Приморские олимпиады школьников по физике (2003-2007 гг). Учебное
пособие. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2008. – 200с.
3. Олимпиады 2008-2009. Физика.
Задачи Московских олимпиад школьников. Под ред. М.В.Семёнова, А.А.Якуты. – М.:
МЦНМО, 2009. – 70 с.
4. 400 физических этюдов.
Избранные задачи физических олимпиад Санкт-Петербурга. – СПб, 2006. –284 с.
5.
Борисов
С.Н. Учебное пособие по физике для учащихся 7-го класса. – М.: МИФИ, 2009. –
100 с.