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

Тогда в полученном растворе

w₂(X) = и

w₂(Y) =

а) из w₁(X) = m₁(X)/ m_{1 р–ра}(Х) = 0,3 рассчитаем m₁(X) = 200·0,3 = 60 г;

из w₁(Y) = m₁(Y)/m_{1 р–ра}(Y) = 0,5 рассчитаем m₁(Y) = 300·0,5 = 150 г;

б) рассчитаем массу полученного раствора

m_2р–ра = m_{1 р–ра}(Х) + m_{1 р–ра}(Y) = 200 + 300 = 500 г;

в) рассчитаем w₂(X) = m₁(X)/m_2р–ра = 60/500 = 0,12;

w₂ (Y) = w₁(Y)/m_2р–ра = 150/500 = 0,3

Ответ: w₂(X) = 0,12; w₂(Y) = 0,3.
7) Рассчитать массовую долю растворенного вещества в растворе, полученном при смешивании растворов разных концентраций одного и того же вещества: 200 мл раствора w₁(X) = 0,2; ρ₁ = 1,2 г/мл и 300 г раствора w₂(X) = 0,6.

Решение: в данном случае масса полученного раствора равна сумме масс исходных растворов, и масса растворенного вещества в полученном растворе – сумме масс его в исходных растворах.

Обозначим:

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

m₁(Х) – масса вещества X в первом растворе;

m_2р–ра(Х) – масса второго раствора вещества Х;

m₂(Х) – масса вещества Х во втором растворе;

m_3р–ра(Х) – масса раствора, полученного после смешения;

m₃(Х) – масса вещества Х в полученном растворе;

w₃(Х) – массовая доля вещества X в полученном растворе.
Тогда для полученного раствора можем записать:

w₃(X) =

а) из w_1р–ра(X) = m₁(Х)/m_2р–ра(Х) = 0,2

рассчитаем m₁(Х) = 0,2·200·1,2 = 48 г;

б) из w₂(X) = m₂(X)/m_2р–ра(Х) = 0,6 рассчитаем m₃ = 0,6·300 = 180 г.

в) рассчитаем массу вещества X в полученном растворе

m₃(Х) = m₁(Х) + m₂(Х) = 48 + 180 = 228 г

г) рассчитаем массу полученного раствора

m_3р–ра(Х) = m_1р–ра(Х) + m_2р-ра(Х) = 200·1,2 + 300 = 540 г

д) рассчитаем w₃(X) = m₃(Х) /m_3р–ра(Х) = 228/540 = 0,42

Ответ: w₃(X) = 0,42.
8) Для растворов, полученных из кристаллогидратов типа X·yH₂O, расчеты отличаются тем, что масса раствора складывается из массы кристаллогидрата m(X·yH₂O) и массы растворителя

---

(т.е. так же, как в примерах, рассмотренных выше), но при этом масса растворенного вещества m(X) оказывается меньше массы кристаллогидрата.
Соотношение масс кристаллогидрата m(X·yH₂O) и соответствующей безводной соли, m(X), определяется соотношением их молярных масс:

m(X·yH₂O)/m(X) = M(X·yH₂O)/ M(X).

Например, M(ZnSO₄·7H₂O) = 287 г/моль и M(ZnSO₄) = 161 г/моль. Если требуется рассчитать массу кристаллогидрата, в которой содержится заданная масса безводной соли, m(ZnSO₄₎, то

m(ZnSO₄·7H₂O) = =

= 287· m(ZnSO₄)/161 = 1,78 ·m(ZnSO₄);

соответственно m(ZnSO₄) = m(ZnSO₄·7H₂O)/1,78.
8.1) Рассчитать массовую долю сульфата цинка, w(ZnSO₄), в растворе, полученном при растворении кристаллогидрата ZnSO₄·7H₂O массой 300 г в воде объемом 2 л.

Решение: w(ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/m_р–ра = .

M(ZnSO₄·7H₂O) = 287 г/моль, M(ZnSO₄) = 161 г/моль

а) рассчитаем массу ZnSO₄, которая содержится в 300 г ZnSO₄·7H₂O

(см. пример выше): m(ZnSO₄) = 300·161/287 = 168,3 г

б) рассчитаем массу полученного раствора:

m_р–ра = m(ZnSO₄·7H₂O) + m(H₂O) = 300 + 2000 = 2300 г

в) w(ZnSO₄) = 168,3/2300 = 0,073 или 7,3%

Ответ: w(ZnSO₄) = 0,073 или 7,3%.
8.2) Рассчитать массовую долю сульфата цинка в растворе, полученном из раствора сульфата цинка массой 200 г и w(ZnSO₄) = 0,3 после выделения из него 10 г кристаллогидрата ZnSO₄·7H₂O.

Решение: w(ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/m_р–ра

Обозначим:

m_1р–ра – масса исходного раствора;

w₁(ZnSO₄) – массовая доля ZnSO₄ в исходном растворе;

m₁(ZnSO₄) – масса ZnSO₄ в исходном растворе;

w₂(ZnSO₄) – массовая доля ZnSO₄ в полученном растворе;

m(ZnSO₄·7H₂O) – масса выделившегося кристаллогидрата;

m₂(ZnSO₄) – масса ZnSO₄ в выделившемся кристаллогидрате;

m₃(ZnSO₄) – масса ZnSO₄ в полученном растворе.

Преобразуем расчетное уравнение с учетом условия задачи в следующее:

---

w₂(ZnSO₄) =

а) из w₁(ZnSO₄) = m₁(ZnSO₄)/m_1р–ра = 0,3 рассчитаем массу ZnSO₄ в исходном растворе: w₁(ZnSO₄) = 200×0,3 = 60 г;

б) рассчитаем массу соли, ZnSO₄, которая выделилась из раствора с 10 г ZnSO₄·7H₂O:

m₂(ZnSO₄) = = = 5,6 г;

в) рассчитаем массу ZnSO₄ в конечном растворе:

m₃(ZnSO₄) = m₁(ZnSO₄) – m₂(ZnSO₄) = 60 – 5,6 = 54,4 г;

г) w₂(ZnSO₄) = = = 0,29

Ответ: w₂(ZnSO₄) = 0,29.
9) Расчет массы (или объема) компонентов для приготовления раствора с заданной массовой долей растворенного вещества, w(X):

9.1) Рассчитать массу KOH и массу воды для приготовления 200 г раствора w(KOH) = 0,3.

Решение: w(KOH) = m(KOH)/m_р–ра = = 0,3

а) рассчитаем массу KOH для приготовления раствора:

m(KOH) = w(KOH)×m_р–ра = 0,3·200 = 60 г

б) рассчитаем массу растворителя:

m(H₂O) = m_р–ра – m(KOH) = 200 – 60 = 140 г

Ответ: m(KOH) = 60 г, m(H₂O) = 140 г.
9.2) Рассчитать объем хлороводорода (н. у.) и воды для приготовления 0,5 л 30 % соляной кислоты, ρ= 1,1 г/мл.

Решение: w(HCl) = m(HCl)/m_р–ра = = 0,3

а) рассчитаем m_р–ра = V_р–ра × _р–ра = 500×1,1 = 550 г;

б) рассчитаем массу и объем хлороводорода:

m(HCl) = w(HCl) ·m_р–ра = 0,3×550 = 165 г

V(HCl) = n(HCl) ·V_M = = 165·22,4/36,5 = 101,3 л;

в) рассчитаем массу и объем воды

m(H₂O) = m_р–ра – m(HCl) = 550 – 165 = 385 г, V(H₂O) = 385 мл

Ответ: V(HCl) =101,3 л; V(H₂O) = 385 мл.
9.3) Рассчитать объем раствора серной кислоты w₁(H₂S0₄) = 0,8; ₁ = 1,75 г/мл и объем воды, необходимые для приготовления 5 литров раствора w

---

₂(H₂S0₄) = 0,2; ₂ =1,2 г/мл.

Решение: если заданный раствор готовятразбавлением исходного растворачистым растворителем, то масса растворенного вещества не меняется (она такаяже, что и в исходном растворе), а масса полученного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленного растворителя.

С учетом этого запишемисходное расчетное уравнение:

w₂(H₂S0₄) = m₂(H₂S0₄)/ m_2р–ра = = 0,2

а) рассчитаем массу серной кислоты для приготовления заданного раствора:

m₂(H₂S0₄) = w₂(H₂S0₄)·m_2р–ра = 0,2·5·1,2 = 1,2 кг;

б) рассчитаем массу исходного раствора, в котором содержится 1,2 кг H₂S0₄:

из w₁(H₂S0₄) = m₁(H₂S0₄)/m_1р–ра = 0,8 получим m_1р–ра = 1,2:0,8 = 1,5 кг;

в) рассчитаем объем исходного раствора:

V_1р–ра = m_1р–ра/₁ = 1,5/1,75 = 0,86 л;

г) рассчитаем массу и затем объем воды:

m(H₂O) = m_2р–ра – m_1р–ра = 5·1,2 – 1,5 = 4,5 кг; V(H₂O) = 4,5 л

Ответ: V_1р–ра = 0,86 л, V(H₂O) = 4,5 л.
9.4) Рассчитать объемное соотношение хлороводорода (н. у.) и воды для приготовления 10 % раствора кислоты.

Решение: w(HCl) = m(HCl)/m_р–ра = = 0,1

а) выразим массу хлороводорода и массу воды через их объемы:

m(HCl) = = 36,5·V(HCl)/22,4 = 1,63×V(HCl)

m(H₂O) = V(H₂O) ·(H₂O) = V(H₂O);

б) подставив полученные выражения в исходное уравнение, получим следующее: = 0,1; V(HCl)/ V(H₂O) = 68/1.

Обратите внимание, что в конечном расчетном уравнении необходимосогласовать размерностивеличин: вследствие того, что объем хлороводорода выражен в литрах, плотность воды – (H₂O) = 1000 г/л.

Ответ: V(HCl)/V(H₂O) = 68/1.
9.5) Рассчитать массу ZnSO₄·7H₂O и объем воды, необходимые для приготовления 2 кг раствора w(ZnSO₄) = 0,2.

Решение: w(ZnSO₄) = m(ZnSO₄)/m_р–ра = 0,2

а) рассчитаем массу ZnSO₄ для приготовления заданного раствора:

m(ZnSO₄) = w(ZnSO₄)·m_р–ра = 2·0,2 = 0,4 кг;

б) рассчитаем массу кристаллогидрата

---

, содержащую 0,4 кг ZnSO₄:

m(ZnSO₄·7H₂O) = 0,4×287/161 = 0,71 кг;

в) рассчитаем массу и объем воды для приготовления раствора:

m(H₂O) = m_р–ра– m(ZnSO₄ ·7H₂O) = 2 – 0,71 = 1,29 кг, V(H₂O) = 1,29 л

Ответ: m(ZnSO₄ ·7H₂O) = 0,71 кг, V(H₂O) = 1,29 л.
9.6) Имеется соляная кислота объемом 10 л, с массовой долей w₁(HCl) = 0,2 и с плотностью = 1,1 г/мл. Рассчитать массу и объем хлороводорода, который потребуется дополнительно в ней растворить, чтобы увеличить массовую долю хлороводорода до w₂(HCl) = 0,36.

Решение: если заданный раствор готовят из менее концентрированного добавлениемчистого вещества Х, томасса полученного раствора и масса растворенного вещества увеличиваются на одну и ту же величину – массудобавленного вещества.(Однако, если добавляемое вещество – кристаллогидрат, тоувеличение массы растворенного вещества будет меньше массы кристаллогидрата – см. предыдущий пример).

Обозначим:

m₁(HCl) – масса HCl в исходном растворе;

m_1р–ра(HCl) – масса исходного раствора;

w₁(HCl) – массовая доля HCl в исходном растворе;

m₁(HCl) – масса HCl в исходном растворе;

m(HCl) – масса добавленного HCl;

w₂(HCl) – массовая доля HCl в полученном растворе.
Тогда w₂(HCl) = , откуда

m(HCl) = , V(HCl) =

а) рассчитаем массу исходного раствора:

m_1р–ра(HCl) = V_1р–ра × _р–ра = 10×1,1 = 11 кг;
б) рассчитаем массу хлороводорода в исходном растворе:

m₁(HCl) = m_1р–ра(HCl) ×w₁(HCl) = 11×0,2 = 2,2 кг;

в) рассчитаем массу и объем добавленного HCl:

m(HCl) = =

V(HCl) = 2,75×1000×22,4/36,5 = 1688 л

Ответ: m(HCl) = 2,75 кг; V(HCl) = 1688 л.
9.7) В каком массовом соотношении необходимо взять растворы серной кислоты w₁(H₂S0₄) = 0,8 и w

---