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
Размеры будем измерять в дм, объёмы в л, а плотности в кг/л, просто так удобнее.
Для начала, путем несложных манипуляций с интегралами определим, что объем части шара, которая находится в слое керосина, вычисляется по формуле V=Пи*(R*h^2-h^3/3), где R — радиус шара, h высота слоя керосина. Учитывая, что при помещении шара высота слоя керосина чуть увеличится рассчитаем высоту слоя керосина с погруженным шаром. V(ш)+30=(Пи*D^2/4)*h, где D — диаметр емкости. Отсюда Пи*(R*h^2-h^3/3)+30=(Пи*D^2/4)*h. Решать полные кубические уравнения (в общем виде) нас не учили, поэтому я решил его путём подбора в Excel. Высота керосина получилась 0,384167 дм. Кстати, без учёта объема шара получается 0,38197, разница в 0,0022 дм, т.е. 0,22 мм. Не хочу считать, насколько эта разница повлияет на величину плотности раствора.
Теперь находим полный объём шара 0,52360 л и объем части шара, находящейся в керосине 0,17245 л. Тогда объем шара, находящийся в растворе соли равен 0,35115 л.
Ну, а дальше, составляем уравнение баланса шара 05*g=g*(0,17245*0,8+0,35115*х), где 0,8 плотность керосина в кг/л, а х — плотность раствора в тех же единицах. Решая уравнение, получаем х=1,03102 кг/л, или, с точностью до четвёртого знака 1,0310 кг/л.
В задании плотности даны в кг/м^3, и не очень понятно, неужели нужно вычислять плотность до четвёртого знака в кг/м^3, т.е. с точностью до сотен миллиграммов на м^3? Наверное достаточно той точности, которую я получил, т.е. 1,0310 кг/л?
Расчеты массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества
Для расчета массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если данные по одному из веществ представлены в виде раствора с определенной массовой долей этого растворенного вещества, следует воспользоваться нижеследующим алгоритмом:
1) Прежде всего следует найти массу растворенного вещества. Возможны две ситуации:
* В условии даны масса раствора и массовая доля растворенного вещества (концентрация). В этом случае масса растворенного вещества рассчитывается по формуле:
* В условии даны объем раствора вещества, плотность этого раствора и массовая доля растворенного вещества в этом растворе. В таком случае следует воспользоваться формулой для расчета массы раствора:
После чего следует рассчитать массу растворенного вещества по формуле 1.
2) Рассчитать количество вещества (моль) участника реакции, масса которого стала известна из расчетов выше. Для этого воспользоваться формулой:
3) Записать уравнение реакции и убедиться в правильности расставленных коэффициентов.
4) Рассчитать количество моль интересующего участника реакции исходя из известного количества другого участника реакции, зная, что количества веществ любых двух участников реакции A и B относятся друг к другу как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции, то есть:
Если в условии требовалось рассчитать количество вещества, то действия на этом заканчиваются. Если же требуется найти его массу или объем, следует переходить к следующему пункту.
5) Зная количество вещества, определенное в п.4, мы можем рассчитать его массу по формуле:
Также, если вещество является газообразным и речь идет о нормальных условиях (н.у.), его объем может быть рассчитан по формуле:
Рассмотрим пару примеров расчетных задач по этой теме.
Пример 1
Рассчитайте массу осадка, который образуется при добавлении к 147 г 20%-ного раствора серной кислоты избытка раствора нитрата бария.
Решение:
1) Рассчитаем массу чистой серной кислоты:
m(H2SO4) = w(H2SO4) ∙ m(р-ра H2SO4)/100% = 147 г ∙ 20% /100% = 29,4 г
2) Рассчитаем количество вещества (моль) серной кислоты:
n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 29,4 г/98 г/моль = 0,3 моль.
3) Запишем уравнение взаимодействия серной кислоты с нитратом бария:
H2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4↓ + 2HNO3
4) В результате расчетов стало известно количество вещества серной кислоты. Осадок представляет собой сульфат бария. Зная, что:
n(BaSO4)/n(H2SO4) = k(BaSO4)/k(H2SO4), где n — количество вещества, а k — коэффициент в уравнении реакции,
можем записать:
n(BaSO4) = n(H2SO4) ∙ k(H2SO4)/k(BaSO4) = 0,3 моль ∙ 1/1 = 0,3 моль
5) Тогда масса осадка, т.е. сульфата бария, может быть рассчитана следующим образом:
m(BaSO4) = M(BaSO4) ∙ n(BaSO4) = 233 г/моль ∙ 0,3 моль = 69,9 г
Пример 2
Какой объем газа (н.у.) выделится при растворении необходимого количества сульфида железа (II) в 20%-ном растворе соляной кислоты с плотностью 1,1 г/мл и объемом 83 мл.
Решение:
1) Рассчитаем массу раствора соляной кислоты:
m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) ∙ ρ(р-ра HCl) = 83 мл ∙ 1,1 г/мл = 91,3 г
Далее рассчитаем массу чистого хлороводорода, входящего в состав кислоты:
m(HCl) = m(р-ра HCl) ∙ w(HCl)/100% = 91,3 г ∙ 20%/100% = 18,26 г
2) Рассчитаем количество вещества хлороводорода:
n(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 18,26 г/36,5 г/моль = 0,5 моль;
3) Запишем уравнение реакции сульфида железа (II) с соляной кислотой:
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
4) Исходя из уравнения реакции следует, что количество прореагировавшей соляной кислоты с количеством выделившегося сероводорода связано соотношением:
n(HCl)/n(H2S) = 2/1, где 2 и 1 — коэффициенты перед HCl и и H2S соответственно
Следовательно:
n(H2S) = n(HCl)/2 = 0,5/2 = 0,25 моль
5) Объем любого газа, находящегося при нормальных условиях, можно рассчитать по формуле V(газа) = Vm ∙ n(газа), тогда:
V(H2S) = Vm ∙ n(H2S) = 22,4 л/моль ∙ 0,25 моль = 5,6 л
Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/
Плотность раствора — это относительное измерение массы объекта по сравнению с занимаемым им пространством. Найти плотность решения — простая задача. После проведения измерений для определения объема и массы раствора легко рассчитать плотность раствора.
Нахождение плотности с помощью измерений
Измерьте массу мензурки в граммах.
Заполните стакан измеряемым раствором.
Прочитайте объем раствора в стакане и запишите.
Измерьте массу наполненного стакана в граммах.
Вычтите массу пустого стакана из массы заполненного стакана, чтобы определить массу раствора.
Разделите массу раствора на объем раствора.