Способы выражения состава растворов. Свойства раствора определяются качественным и количественным составом раствора

Свойства раствора определяются качественным и количественным составом раствора. На практике количественный состав растворов чаще всего выражают при помощи следующих величин:

а) массовая и объемная доли, не имеющие единиц величины;

б) концентрация вещества.

1. Массовая доля растворенного вещества w выражается в долях единицы, процентах (%). Массовая долячисленно равна отно-шению массы растворенного вещества к общей массе раствора:

(3.1)

Масса раствора равна сумме масс растворенного вещества и растворителя:

m (р-ра) = m (в-ва) + m (р-рителя) (3.2)

2. Объемная доля растворенного вещества φ выражается в долях единицы или процентах (%) и численно равна отношению объема жидкого или газообразного вещества, к общему объему раствора или смеси:

(3.3)

3. Концентрация вещества с численно равна отношению химического количества растворенного вещества к объему раствора.

(3.4)

Единица СИ − моль/м³,внесистемные единицы величины: моль/дм³, моль/см³, моль/л, моль/мл.

Используя формулу

преобразуем уравнение (3.4):

(3.5)

Пример 1. Какие массы хлорида натрия и воды нужно взять, чтобы приготовить 1 кг раствора с массовой долей соли 5 %?

Решение. Из выражения (3.1) находим массу вещества:

m (в-ва) = w (в-ва) × m (р-ра);

m (NaCl) = 1000 ∙ 0,05 = 50 г.

Из выражения (3.2) находим массу растворителя (воды):

m (р-рителя) = m (р-ра) – m (в-ва);

m (H₂O) = 1000 – 50 = 950 г.

Ответ: 50 г соли и 950 г воды.

Пример 2. К 300 см³ раствора (r = 1,07 г/см³) с массовой долей H₂SO₄ 10 % добавили 180 г воды. Какой стала массовая доля кислоты в полученном растворе?

Решение. Находим массу раствора:

m (р-ра) = V (р-ра) ×r; m (р-ра) = 300 × 1,07 = 321 г.

Из выражения (3.1) находим массу вещества:

m (в-ва) = w × m (р-ра); m (в-ва) = 321 × 0,1 = 32,1 г.

Масса раствора после добавления воды составила:

321 г + 180 г = 501 г.

Подставляя полученные значения в уравнение (3.1), получим:

Ответ: массовая доля H₂SO₄ в растворе 6,4 %.

Пример 3. Какую массу столового уксуса, в котором массовая доля СН₃СООН 9 %, можно приготовить из 90 г уксусной эссенции с массовой долей СН₃ СООН 80 %?

Решение. Из выражения (3.1) находим массу вещества уксусной кислоты:

m (в-ва) = w ₂(в-ва) × m (р-ра)₂; m (CH₃COOH) = 90 · 0,8 = 72 г.

Учитывая, что масса вещества в первом и втором растворе одинакова, из выражения (3.1) находим массу раствора уксусной кислоты (9 %):

Ответ: 800 г.

Пример 4. Есть два раствора серной кислоты. Один с массовой долей H₂SO₄ 60 % и плотностью 1,5 г/см³, второй – с массовой долей H₂SO₄ 30 % и плотностью 1,22 г/см³. Определите: а) какова будет массовая доля H₂SO₄, если смешать по 100 см³ этих растворов; б) какой объем раствора с массовой долей H₂SO₄ 30 % нужно добавить к 200 см³ раствора с w (H₂SO₄) = 60 %, чтобы в полученном растворе массовая доля H₂SO₄ составляла 40 %?

Решение. а) Массовая доля H₂SO₄ в растворе, полученном при смешивании, будет равна:

б) пусть нужно взять V ₂ см³ раствора с w (H₂SO₄) = 30 %, тогда уравнение (3.1), выражающее массовую долю H₂SO₄ в конечном растворе, примет вид:

w ₃(H₂SO₄) = Откуда V ₂ = 491,8 см³.

Ответ: а) 46,5 %; б) 491,8 см³.