Файл: Конспект лекций для студентов специальности 1 48 01 02 Химическая технология органических веществ, материалов и изделий.docx

тогдаполучим окончательное уравнение:

w(X) = С(Х)∙ М(Х)/ 1000·	(1.8)
w(X)% = С(Х)∙ М(Х)/ 10·	(1.8)

Пример 1. Рассчитать молярность раствора серной кислоты с массовой долей растворенного вещества, w(H₂SO₄) = 0,96 и плотностью 1,84 г/мл.

Решение

1 способ:w(H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/m_р–ра, С(H₂SO₄) = n(H₂SO₄)/V_р–ра;

а) рассчитаем массу раствора объемом 1 л:

m_р–ра = V_р–ра 11,84 = 1,84 кг = 1840 г;

б) рассчитаем массу растворенного вещества:

из w(H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/m_р–ра

найдем m(H₂SO₄) = w(H₂SO₄)m_р–ра = 0,961840 = 1766 г;

в) рассчитаем количество растворенного вещества, моль и соответственно молярность раствора:

n(H₂SO₄) = моль; поскольку это количество содержится в 1 л раствора, то его молярность C(H₂SO₄) = 18 моль/л.

Ответ: С(H₂SO₄) = 18 моль/л или 18 М.

2 способ:

Выведем уравнение для пересчета w(H₂SO₄) в С(H₂SO₄):

С(H₂SO₄) = = 0,96·1000·1,84/98 = 18 моль/л (18 М)
Пример 2. Рассчитать массовую долю серной кислоты, w(H₂SO₄), в 2 М растворе H₂SO₄ с плотностью 1,12 г/мл.
Решение

1 способ:С(H₂SO₄) = n(H₂SO₄)/V_р–ра; w(H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/m_р–ра,

а) рассчитаем массу 1 л раствора: m _р–ра = V_р–ра· _р–ра = 1·1,12 =1,12 кг = =1120 г

б) из С(H₂SO₄) = n/V_р–ра рассчитаем количество (моль), а затем массу растворенного веществав 1 л 2 М раствора: в 1 л содержится 2 моль H₂SO₄ (равно молярности раствора, по определению); тогда m(H

---

₂SO₄) = 98×2 = 196 г.

в) рассчитаем массовую долю H₂SO₄ в растворе:

w(H₂SO₄) = m/m_р–ра = 196/1120 = 0,175 (17,5 %)

Ответ: w(H₂SO₄) = 0,175 или 17,5 %.

2 способ:

Выведем уравнение для пересчета С(H₂SO₄) в w(H₂SO₄):

w(H₂SO₄) = C(H₂SO₄)∙M(H₂SO₄)/1000∙ρ = 2∙98/1000∙1.12 = 0,175
В дальнейшем имейте в виду, что при смешивании индивидуальных веществ или их растворов объем полученного раствора, как правило, не равен сумме объемов исходных компонентов. Чем больше меняется химическая природа веществ при растворении или чем больше различаются по концентрации (плотности) смешиваемые компоненты, тем больше отличается объем полученного раствора от суммы объемов исходных компонентов или растворов (чаще он меньше этой суммы). Складываются массы компонентов, а объем полученного раствора рассчитывается с учетом его плотности.

---

Основные типы задач

Все многообразие задач по данной теме можно условно разделить на две основные группы:

1. 
   Растворы «смешения»
   

При их образовании масса полученного раствора равна сумме масс компонентов (или растворов), из которых его приготовили; масса растворенных веществ в полученном растворе – та же, что была до смешения.

Примеры:

– растворение спирта в ацетоне (или наоборот);

– растворение сахара в воде (меняется только агрегатное состояние сахара);

– растворение поваренной соли в воде (меняется агрегатное состояние соли и при растворении она диссоциирует на ионы, но при этом масса соли до растворения и в растворе – одна и та же);

– растворение хлороводорода в воде (меняется агрегатное состояние и объем HCl в растворе, по сравнению с исходным; при растворении он диссоциирует на ионы, но масса растворенного вещества равна массе растворенного газа);

– раствор, полученный смешением двух и более растворов других веществ, не реагирующих химически друг с другом (при этом меняются концентрации растворенных веществ, но масса их в полученном растворе – та же, что и до сливания растворов) и т.п.

II. Растворы, полученные в результате химических реакций между исходными компонентами

При этом возможны два варианта, различающиеся в расчете массы полученного раствора:

II.1 Все продукты реакции остаются в полученном растворе.

Особенностью таких растворов является то, что масса полученного раствора равна сумме масс исходных компонентов (или растворов), а масса «растворенного вещества» определяется только на основании расчета материального баланса химической реакции, протекающей при образовании раствора.

II.2 Продукты реакции выделяются из раствора (частично или полностью) в виде осадков или газов

Особенностью таких растворов является то, что масса полученного раствора меньше суммы масс исходных компонентов; это уменьшение массы раствора, а также масса «растворенного вещества» определяются на основании расчета материального баланса химической реакции, протекающей при образовании раствора.

---

Примеры задач

1) Рассчитать массовую долю хлорида калия в растворе, полученном из 10 г KCl и 100 г воды.

Решение: w(KCl) = m(KCl)/m_р–ра = = = 0,09 или 9 %.

2) Рассчитать массовую долю спирта в растворе, полученном из 10 мл спирта (ρ= 0,8 г/мл) и 100 мл воды.

Решение: w(X) = m(X)/m _р–ра = = = 0,074.
3) Рассчитать массовую долю вещества Х, w(X), в растворе, полученном: при растворении 10 л газообразного (н.у.) вещества X c молярной массой M(X) = 17 г/моль в 200 мл растворителя с плотностью 0,9 г/мл.

Решение

Обозначим массу растворенного газа m(X) = m₁ и массу растворителя – m_2. Тогда w(X) = _.

Рассчитаем массу растворенного вещества:

m₁ = = = 7,6 г, тогда w(X) = = 0,04.
4) Рассчитать массовую долю серной кислоты в растворе, полученном при смешивании 0,5 л раствора серной кислоты, w₁(H₂S0₄) = 0,1; _1р–ра = 1,1 г/мл и воды объемом 500 мл.

Решение: w₂(H₂S0₄) = m₂(H₂S0₄)/m_2р–ра

а) рассчитаем массу серной кислоты в полученном растворе, m₂(H₂S0₄): очевидно, что при разбавлении раствора чистым растворителем масса растворенного вещества в полученном растворе равна массе его в исходном растворе, т.е. m₂(H₂S0₄) = m₁(H₂S0₄). Поэтому из w₁(H₂S0₄) = m₁(H₂S0₄)/m_1р–ра

---

= = 0,1 рассчитаем m₁(H₂S0₄), = 0,1·500·1,1 = 55 г; т.о. m₂(H₂S0₄) = 55 г;

б) рассчитаем массу полученного раствора:

m_2р–ра= m_1р–ра + m(H₂O) = 500×1,1 + 500 = 1050 г

в) рассчитаем w₂(H₂S0₄) = m₂/m_2р–ра = 55/1050 = 0,052.

Ответ: w(X) = 0,052 или 5,2 %.
5) Рассчитать массовую долю вещества Х в растворе, w₂(Х), полученном при растворении 10 г вещества Х в 0,5 кг раствора того же вещества с массовой долей w₁(Х)% = 10 %.

Решение: в отличие от примера (4), в данном случае масса вещества в полученном растворе складывается из массы его в исходном растворе и массы, растворенной дополнительно.

Обозначим массу добавленного вещества m(Х), массу его в исходном растворе m₁(Х), массу исходного раствора m_1р–ра и массу полученного раствора m_2р–ра. Тогда w₂(X) = m₂(X)/m_2р–ра = ;

а) из w₁(Х)% = = 10 %

рассчитаем m₁(X) = 10·500/100 = 55 г;

б) рассчитаем w₂(X) = = 0,13

Ответ: w(X) = 0,13.
6) Рассчитать массовую долю растворенных веществ Х и Y в растворе, полученном при смешивании 200 г раствора вещества Х, w₁(X) = 0,3; и 300 г раствора вещества Y, w₁(Y) = 0,5 (вещества X, Y химически не реагируют друг с другом).

Решение: очевидно, что если вещества X и Y не реагируют друг с другом, то масса каждого из них в конечном растворе – та же, что и до смешения растворов; при этом масса полученного раствора равна сумме масс исходных растворов.
Обозначим:

m_1р–ра(Х) – масса исходного раствора вещества Х;

m_{1 р–ра}(Х) – масса исходного раствора вещества Х;

m₁(X) – масса вещества Х (в исходном и в полученном растворах);

w₂(X) – массовая доля вещества Х в полученном растворе;

m_{1 р–ра}(Y) – масса исходного раствора вещества Y;

m₁(Y) – масса вещества Y (в исходном и полученном растворах);

w₂(Y) – массовая доля вещества Y в полученном растворе;

m_2р–ра – масса полученного раствора.

---