IV. ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ

 

Пример 1.Сколько граммов карбоната натрия нужно взять для приготовления 500мл. раствора. Массовая доля карбоната натрия 10%масс. Плотность раствора (d420) равна 1,15г/мл.

Решение. Так как состав раствора выражен в массовых долях, необходимо рассчитать массу раствора

m раствора = d204 · Vраствора;

m раствора = 1,15 · 500 = 575г.

Из определения массовой доли

ω = m раств. вещ. · 100 / m раствора

Следует, что m Na2CO3 = 10 · 575 / 100 = 57,5г.

Ответ. Для приготовления 500мл. раствора с массовой долей 10% необходимо взять 57,5 грамм карбоната натрия.


Пример 2.Сколько граммов сульфита натрия кристаллического (Na2SO3·7H2O) нужно взять для приготовления 400г 20%масс. раствора сульфита натрия.

Решение. Из определения массовой доли

ω = m раств. вещ. · 100 / m раствора

Следует, что m Na2SO3 = 20 · 400 / 100 = 80г.

Найдем массовую долю содержания сульфита натрия в кристаллогидрате. Для этого рассчитаем молярные массы веществ, используя Периодическую систему Д.И Менделеева

М(Na2SO3) = (2∙23 + 32 + 3∙16) =126г/моль

М(Na2SO3·7H2O) = (126 + 7∙18) =252г/моль

ω = 126/252 =0,5

Таким образом, m (Na2SO3·7H2O) = 80/0,5 =160г.

Ответ. Для приготовления 400г. раствора с массовой долей 20% необходимо взять 160 грамм сульфита натрия кристаллического.

Пример 3.В 500мл раствора содержится 117 г хлорида натрия (NaCl). Рассчитать молярную концентрацию (молярность) раствора.

Решение. Используя Периодическую систему Д.И Менделеева, рассчитаем, что молярная масса хлорида натрия (масса одного моля вещества) равна М(NaCl) = 23+35,5=58,5г/мол.

В 500 мл растворено 117г /58,5 г/мол = 2 моля хлорида натрия.

Следовательно, в 1000мл раствора растворено 4 моля хлорида натрия.

Ответ. Молярная концентрация раствора (СМ) равна 4,0 мол/л.

 

Пример 4.В 1000мл раствора содержится 98 г серной кислоты (H2SO4). Рассчитать эквивалентную концентрацию раствора.

Решение. Из определения эквивалента находим, что моль серной кислоты содержит 2 эквивалента. Используя Периодическую систему Д.И Менделеева, рассчитаем, что молярная масса серной кислоты (масса одного моля вещества) равна

М(H2SO4) = 2+32+64=98г/мол.

Отсюда эквивалентная масса (масса одного эквивалента) серной кислоты равна

Э(H2SO4) = 98 / 2 = 49г/мол.

В 1000 мл растворено 2 эквивалента серной кислоты.

Ответ. Эквивалентная концентрация раствора (Сн) равна 2,0 мол/л.

 

Пример 5.В 500г воды содержится 124г этиленгликоля (НО-СН2-СН2-ОН). Рассчитать моляльную концентрацию раствора.

Решение. Используя Периодическую систему Д.И Менделеева, рассчитаем, что молярная масса этиленгликоля (масса одного моля С2Н6О2) равна

М(С2Н6О2) =24+6+32=62г/мол.

В 500г воды растворено 124г / 62г/мол = 2 моля этиленгликоля.

В 1000г воды растворено 4 моля этиленгликоля.

Ответ. Моляльная концентрация раствора (Сm) равна 4,0мол / 1000 г растворителя.

Пример 6.Какой объём воды нужно прибавить к 500мл 40%масс. раствора азотной кислоты (d204 раствора = 1,25 г/мл), чтобы получить 10 % масс. раствор кислоты.

Решение. Так как состав раствора выражен в массовых долях, необходимо рассчитать массу раствора

m раствора = d204 · Vраствора;

m1 раствора = 1,25 · 500 = 625г.

Из определения массовой доли

ω = m раств. вещ. · 100 / m раствора

Следует, что m HNO3 = 40 · 625 / 100 = 250г.

Масса растворенного вещества (азотной кислоты) составляет 250г. В 10% растворе 250грамм составляют 10% от массы раствора.

Отсюда масса раствора равна m2 раствора = 250·100 /10 =2500г.

Количество добавленной воды равно m(H2O) = m2 раствора — m1 раствора

Таким образом m(H2O) = 2500 – 625 = 1875г

Ответ. Так как плотность воды принимаем за 1г/мл для приготовления раствора с массовой долей 10% необходимо взять 1875 миллилитров воды.

Пример 7.Сколько надо взять 20%масс. раствора гидроксида калия, чтобы при добавлении к 1кг 50%масс. раствора получился 25%масс. раствор.

Решение. Для решения задачи используем «правило креста»

 

20% 25 м.ч.

25%

50% 5 м.ч.

 

30м.ч.

Из расчета получили, что для приготовления 30грамм 25%масс. раствора необходимо взять 25 грамм 20%масс. раствора и 5 грамм 50%масс. раствора.

Следовательно, для приготовления 25%масс. раствора к 1000 граммам 50% масс. раствора необходимо добавить

5грамм(50%) 25грамм(20%)

1000грамм(50%) m (20%)

m (20%) = 25 · 1000 / 5 = 5000г.

Ответ. Для приготовления раствора с массовой долей 25% необходимо к 1 кг 50%масс. раствора добавить 5 килограмм 20%масс. раствора.

 

Пример 8.Какие объёмы 19%масс. раствора сульфата калия (d204 раствора = 1,1г/мл) и 40%масс. раствора сульфата калия (d204 раствора = 1,4 г/мл) нужно смешать, чтобы получить 10 л 27%масс. раствора (d204 раствора = 1,15 г/мл).

загрузка…

Решение. Для решения задачи используем «правило креста»

 

19% 13 м.ч.

27%

40% 8 м.ч.

 

21м.ч.

Из расчета получили, что для приготовления 21грамма 27%масс. раствора необходимо взять 13грамм 19%масс. раствора и 8 грамм 40%масс. раствора.

Масса 10 литров (10000мл) 27%масс. раствора равна 1,15 · 10000 = 11500г.

Следовательно, для приготовления 11500грамм 27%масс. раствора необходимо добавить 19%масс. раствора

21грамм(27%) 13грамм(19%)

11500грамм(27%) m (19%)

m (19%) = 13 · 11500 / 21 = 7119г.

Для приготовления 11500грамм 27%масс. раствора необходимо взять 40%масс. раствора m (40%) = 11500 – 7119 = 4381 грамм.

Объем 19%масс раствора V = 7119 / 1,1 = 6471мл

Объем 40%масс раствора V = 4381 / 1,4 = 3129мл

Ответ. Для приготовления 10л раствора с массовой долей 27% необходимо к 6471мл 19%масс. раствора добавить 3129мл 40%масс. раствора.

Пример 9.В 1000 г воды растворено 342 г сахара (С12Н22О11). Рассчитать температура замерзания раствора. Криоскопическая постоянная воды (К) равна 1,86 град/мол.

Зависимость понижения температуры замерзания раствора по закону Р. Рауля выражается

DТзам. = К · Сm,

гдеК – криоскопическая постоянная,

Сm − моляльная концентрация раствора.

Рассчитаем моляльную концентрацию раствора. Используя Периодическую систему Д.И Менделеева рассчитаем, что молярная масса сахара (масса одного моля С12Н22О11) равна 144+22+176=342г/мол.

В 1000 г воды растворено 342 г / 342 г/мол = 1 моль сахара.

Моляльная концентрация раствора (Сm) равна 1,0мол/1000г растворителя.

Рассчитаем понижение температуры замерзания раствора сахара

DТзам. = 1,86 град/мол ·1,0 мол = 1,86 град.

Температура замерзания воды 00С.

Ответ. Температура замерзания раствора составляет 0 – 1,86 = −1,86 град.

Пример 10.Рассчитать концентрацию ионов [Н+] и [ОН] в 0,01 М растворе хлороводородной кислоты при 250С.

Решение. Хлороводородная кислота является сильным электролитом.

Диссоциирует по уравнению НСl = H+ + Cl

Концентрация кислоты равна 10-2 мол/л. Степень диссоциации равна 1. Следовательно концентрация ионов водорода [Н+] и ионов хлора [Cl] равна 10-2 мол/л.

Так как ионное произведение воды = [Н+]∙[ОН] = 10-14, находим, что концентрация гидроксид ионов [ОН] = / [Н+] = 10-14 / 10-2 = 10-12 мол/л.

Ответ. Концентрация ионов [Н+] равна 10-2 мол/л, концентрация гидроксид ионов [ОН] равна 10-12 мол/л,

 

 

Методические указания по дисциплине «Химия» к лабораторным занятиям по теме «Растворы. Свойства растворов» для студентов специальностей 130503 «Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтегазопроводов и нефтегазохранилищ» (НТХ/СТХ), 150202 «Оборудование и технология сварочного производства» дневной формы обучения

 

 

Составитель: канд. хим. наук, доцент Обухов В.М.

 

 

Подписано к печати Бумага писч. № 1

Заказ № Уч. изд. л.

Формат 60/90/ 1/16. Усл. печ. л.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж экз.

 

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственное образовательное учреждение профессионального высшего образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625039, г. Тюмень, ул. Киевская, 52