Вычисления количественного состава растворов

Пример 1. Для реакций осаждения используют раствор, в 50 см³ которого содержится 2,8400 г серной кислоты. Рассчитайте титр, титр по хлориду бария, массовую долю, молярную концентрацию эквивалента и моляльность раствора, если плотность его равна 1,035 г/см³.

Решение.

Титр раствора рассчитываем по формуле (7):

 

1. Расчет массовой доли проводим, используя формулу (14)

2. Титр раствора по хлориду бария, это масса его, реагирующая той массой серной кислоты, которая содержится в 1 см³ раствора. Согласно закону эквивалентов:

или

 

Следовательно,

для BaCl₂ и H₂SO₄, так как соль содержит двухзарядный ион Ва²⁺, а кислота в данной реакции – двухосновная,

3. Молярную концентрацию рассчитываем по формуле (2):

М(H₂SO₄) = 98,08 г/моль

(1000 – коэффициент перевода см³ в дм³)

 

4. Молярную концентрацию эквивалента рассчитываем по формулам (16) или (4):

5. Моляльность раствора – количество серной кислоты в 1 кг растворителя – можно рассчитать по формуле (15)

Массу растворителя можно рассчитать как разницу между массой раствора и растворенного вещества:

m(B) = m_p=pa – m(H₂SO₄);

m_p-pa = V_p-pa × r_p-pa;

m(B) = [V_p-pa × r_p-pa – m(H₂SO₄)], г

Так как масса серной кислоты в условии задачи дана в г, а плотность в г/см³, то для перевода массы растворителя из г в кг необходимо полученное выражение разделить на 1000. Окончательная формула расчета:

Решать задачу можно, используя формулы (16), связывающие между собой все способы выражения состава, например:

Пример 2. Рассчитайте молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, поправочный коэффициент к ней и титр для раствора с массовой долей уксусной кислоты в нем, равной 1,50 %.

Решение. 1. По справочнику находим плотность раствора; она равна 1,020 г/см³. 100 г. 1,50 %-ного раствора уксусной кислоты занимают объем 100/r см³ и содержат 1,5 г уксусной кислоты или 1,5/М(СН₃СООН) моль. Чтобы найти молярную концентрацию, необходимо узнать число молей, которое содержится в 1 дм³ данного раствора. Составим пропорцию:

М(СН₃СООН) = 60,05 г/моль,

Или в общем виде:

(17)

2 Рассуждая аналогично п. 1 решения данной задачи можно вывести формулу расчета молярной концентрации эквивалента:

г/моль, так как кислота одноосновная, следовательно:

моль/дм³

3 Поправочный коэффициент к концентрации рассчитывают по формуле (6):

4 Используя формулы (16), можно рассчитать титр раствора:

Можно решить эту задачу и другим способом: сначала найти массу уксусной кислоты в какой-либо части раствора (для простоты расчета можно взять 1000 см³ или 100 г раствора), а затем используя формулы (2, 4, 8) рассчитать состав раствора.

Допустим, объем раствора равен 1000 см³. Масса раствора равна:

m_p-pa=V_p-pa×r = 1000×1,020 = 1020 г.

Из формулы (13):

По формуле (2)

V=1000 см³ или 1 дм³

По формуле (4):

По формуле (7):