З А Д А Н И Е N 2.
---
Т Е М А: " Основы количественного анализа. Способы выражения состава
растворов. Приготовление раствора кислоты заданной
концентрации. "
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ :
1. Дайте определение следующим понятиям: а/ раствор, б/ концентрация
раствора, в/ растворимость, г/ коэффициент растворимости.
Ответ: а/.Раствором называют находящуюся в состоянии равновесия
----- гомогенную систему переменного состава из двух и более веществ.
Вещества, составляющие раствор, называют компонентами раствора.
[ Раствор - гомогенная система, состоящая из компонентов.]
б/.Концентрация раствора = концентрация вещества = компонента
раствора - называют величину, измеряемую количеством растворен-
ного вещества, содержащегося в определенной массе или объёме
раствора или растворителя.
в/.Растворимостью называется - способность вещества растворяться
в том или ином растворителе.
г/.Коэффициент растворимости - это характеристика раствора, означаю-
щая число единиц массы безводного вещества, насыщающего при
данных условиях 100 единиц массы растворителя. Измеряется
в m (г) на 100 г растворителя.
2. Какие способы выражения состава раствора Вам известны ?
Ответ: 1/. Отношение компонентов раствора : К : К : К.....
--
различают массовое, мольное и объёмное отношение компонентов.
К
1
2/. Доля компонентов раствора ----
К + К + К....
1 2 3
различают массовую, мольную и объёмную долю компонента.
количество вещества
3/. Концентрацию С = различают
V р-ра ( m р-ра )
а/ массовую, б/ молярную, в/ эквивалентную, г/ моляльную.
m
р-ра
4/. Плотность раствора р =
V мл
3. Какие факторы влияют на растворение твердых и газообразных веществ
в жидкостях?
Ответ: На растворение веществ в жидкостях влияет:
----- а/ природа растворяемых веществ;
б/ природа растворителя;
в/ наличие или отсутствие дополнительных химических взаимодействий
между веществом и растворителем;
г/ температура;
д/ давление ( в основном для газов ).
4. Могут ли насыщенные растворы быть разбавленными, а концентрированные
растворы - ненасыщенными?
Ответ: Растворы с низким содержанием растворенного вещества называются
----- разбавленные, с высоким - концентрированные.
Раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом
( при данных условиях ) называется насыщенным раствором. Поэтому
может случиться, что насыщенный раствор имеет низкое содержание
растворенного вещества и наоборот.
5. В каких случаях молярная концентрация и молярная концентрация
эквивалента одинаковы? В каких случаях они различаются?
n n (экв) n n (экв )
Ответ: С = --- ; С = ; --- =
м V eg. V V V
С и С имеют одинаковые значения при условии, что Э = 1 моль,
м eg.
т. е. n (экв) = n ( моль ) или f экв = 1.
В остальных случаях они различаются.
6. Чем отличается молярная концентрация раствора от моляльности?
Массовая концентрация от молярной? Массовая доля от массовой
концентрации? Молярная концентрация от молярной доли ?
______________________________
n n
а/. С = --- В =
м V m р-ля
______________________________
m n
б/. С = --- С = ---
в V м V
______________________________
m в-ва m
в/. W = С = ---
m р-ра в V
_______________________________
n
n 1
г/. С = --- Х =
м V n + n
1 2
________________________________
7. В 80 г насыщенного раствора содержится 4 г соли. Чему равны
коэффициент растворимости соли и массовая доля?
Условие: m соли = 4 г
------- m Н О = 76 г
2
m р-ра = 80 г.
m в-ва 4 г
1/. По определению W = , отсюда W = ------ = 0,05 ( или 5 % )
m р-ра 80 г
2/. По определению коэффициента растворимости есть масса вещества,
которая приходится на 100 г растворителя.
У нас соотношение компонентов равно 4 г : 76 г, а на 100 г
приходится, следовательно ( 4 : 76 = Х : 100 )
4 г. 100 г
Х = - = 5,26 г ; К = 5,26 .
76 г
Ответ: W = 0,05 ; К = 5,26 .
8. Как определяют плотность раствора?
Ответ: 1/ пикнометрический способ - взвешивают определенный (точный) объём
----- раствора;
2/ с помощью ареометра;
3/ расчётным способом, зная W вещества, растворителя и табличные данные
экспериментальных измерений;
4/ и т. д.
m р-ра
р =
V р-ра
9. Как по плотности раствора определить массовую долю компонента в
данном растворе?
Ответ: Необходимо использовать таблицы экспериментальных измерений
----- ( в которых в виде таблицы приведены плотность раствора и его W ).
10.Как рассчитать молярную концентрацию эквивалента раствора, зная
массовую долю?
Ответ: для этого дополнительно необходимо знать плотность раствора,
----- f эквивалентности и М. м. вещества.
W х пл х 1000 моль(экв)
Тогда С = -
eg. f х М в-ва л
11.Предельно-допустимая концентрация (ПДК). Для каких целей используется
в медицине? Примеры.
Ответ: ПДК используется для обозначения безопасного предела какого-либо
------ вещества в исследуемом объекте.
з
Например: 1/ ПДК в воздухе СО (г) = 0,05 мг/м
з
2/ ПДК Н S (г) = 0,008 мг/м
2 з
3/ ПДК Нg (паров) = 0,0003 мг/м
з
4/ ПДК NН (г) = 0,04 мг/м
3
12.Как рассчитать объём исходного концентрированного раствора кислоты,
зная объём разбавленного раствора, который необходимо приготовить,
и эквивалентную концентрацию обоих растворов?
Ответ: Используя выражения закона эквивалентов для растворов:
----- n ( экв I ) = n ( экв II )
С. V = С V
Iраз. I раз. 2 2
С V
2 раз. 2 раз.
Отсюда : V = -----
1 конц. С
1 конц.
13.В чём сущность титриметрического анализа?
Ответ: Сущность титриметрического анализа заключается в отыскании условий
----- выполнения закона эквивалента, используя индикаторы, ( которые меняют
окраску в точке эквивалентности ) и специальной аппаратуры
( пипетки, бюретки и т. д. ).
И зная точно С V = С V находим определяемую величину
С V
1 1
например С = -------
2 V
2
14.Какие реакции лежат в основе метода кислотно-основного титрования
( метода нейтрализации ) ?
+ -
Н + ОН = Н О
2
+
в качестве [ Н ] используют НСI ( стандартный )
-
[ ОН ] --- ' --- NаОН, бура и т. д.
15.Что такое алкали - и ацидиметрия?
Ответ: Это титриметрические методы анализа, с использовнием реакции
----- нейтрализации ( алкали - и ацидиметрия ), позволяющие определить
точные концентрации кислот и щелочей в растворе.
Метод определения кислот - ацидиметрия.
Метод определения щелочей - алкалиметрия.
16.Какие индикаторы применяются в методе нейтрализации?
Чем обусловлено изменение окраски?
Ответ: В методе нейтрализации применяются :
------ 1/ метилоранжевый 3,1 - 4,4 рН перехода розовая-желтая
2/ метиловый красный 4,4 - 6,2 рН перехода красная-жёлтая
3/ нейтральный красный 6,8 - 8,0 рН перехода красная-жёлтая
4/ лакмус 5,0 - 8,0 рН перехода красная-синяя
5/ фенолфталеин 8,0 - 10,0 рН перехода бесцвет.-красная
6/ тимолфталеин 9,3 - 10,5 рН перехода бесцвет.-синяя
Окраска индикаторов обусловлена кислотностью среды, от которой зависит
цвет индикатора.
17.Какие правила необходимо соблюдать при пользовании измерительной
посудой ( пипетками, бюретками и др. ) ?
Ответ: Помнить о том, что пипетки и бюретки градуированы для
----- определенной температуры окружающей среды ( обычно 20 С ) под
разный объём с определенной ценой деления. Все измерения для
смачивающих жидкостей следует проводить по нижнему мениску.
ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ.
В А Р И А Н Т N 1.
1. Раствор хлорида кальция используют в медицине при аллергических
заболеваниях. Рассчитайте объём воды и массу безводной соли, а также
кристаллогидрата СаСI. 6 Н О, необходимых для приготовления
2 2
400 г раствора с массовой долей 20% и плотностью 1,078 г/мл.
Чему равна молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента,
массовая концентрация и моляльность такого раствора?
Р Е Ш Е Н И Е:
----
Нарисуем схему процесса:
СаСI + Н О ---> раствор
2(безв.) 2
m = 400 г
р-р
W = 0,2
пл. = 1,078 г/мл
1/. Исходя из закона сохранения массы :
m + m = m = 400 г.
СаСI Н О р-ра
2 2
2/. Так как 400 г раствора состоит только из СаСI и воды,
2
m
в-ва
причём W его = 0,2, а W =
m
р-ра
найдём m СаСI = 0,2 х m р-ра = 0,2 х 400 г = 80 г.
2
3/. Найдём массу воды 400 г - 80 г = 320 г воды,
а т. к. плотность воды = 1 г/мл, то V воды = 320 мл.
Ответ: чтобы приготовить 400 г 20% раствора СаСI необходимо взять
----- 2
80 г СаСI и прилить 320 мл воды.
2
Далее: сколько необходимо взять кристаллогидрата СаСI х 6Н О и воды :
--
m 80 г
4/. Узнаем n СаСI ; n = --- = ------- = 0,72 моль
2 М 111 г/мл
5/. Так как СаСI. 6 Н О ----> СаСI + 6 Н О
то необходимо взять 0,72 моль кристаллогидрата,
а зная М. м. СаСI. 6 Н О = 219 г/моль.
2 2
m = n х М, то масса кристаллогидрата составит :
m = 0,72 моль х 219 г/моль = 157,68 г.
кр.
6/. Количество воды найдём по разности, зная m р-ра = 400 г
и m кристаллогидрата = 157,68 г,
отсюда m Н О = 400 г - 157,68 г = 242,32 г, а зная,
2
что плотность воды = 1 г/мл, V Н О = 242,32 мл.
2
Ответ: Чтобы приготовить 400 г 20%-ного СаСI необходимо
----- 2
взять 157,68 г кристаллогидрата СаСI. 6 Н О и 242,32 мл Н О.
2 2 2
7/.Чтобы определить С необходимо знать объём раствора в литрах:
м
n (моль) 0,72 моль
С = ------- =
м V (л) V (л)
m р-ра 400 г
р = ; V = = 371 мл = 0,371 л.
V (мл) 1,078 г/мл
0,72 моль
отсюда С = = 1,94 моль/л.
м 0,371 л
1
8/. Чтобы определить С = f х С f = ---
eg. м СаСI 2
2
С = 2 х С = 3,88 моль/л.
eg.
m (г) 80 г
9/. С = ----- = = 215,63 г/л
В V (л) 0,371 л
n ( моль ) 0,72 моль
10/. В = = = 2,25 моль/кг
m р-ра (кг) 0,32 кг
Ответ: 80 г СаСI и 320 г Н О ; 157,68 г СаСI х 6 Н О и 242,32 мл Н О
--
С = 1,94 моль/л ; С = 3,88 моль/л ; С = 215,63 г/л ;
м eg. В
В = 2,25 моль/кг.
2. Раствор йодида калия с массовой долей 5% применяется для электрофореза
при заболеваниях лёгких. В распоряжении физиотерапевта имеется 2 литра
раствора с массовой долей йодида калия 20% ( плотностью = 1,148 г/мл ) .
Какой объём раствора с массовой долей 5% можно из него приготовить?
Какой объём воды потребуется для этого? Чему равен титр исходного
раствора?
Р Е Ш Е Н И Е :
-------
1/. Нарисуем схему процесса?
2 л р-ра КJ Н О W = 5%
W = 20% + 2 ----->
пл.= 1,148 г/мл пл. = 1 г/мл пл. = 1 г/мл
I II III
m m m
1 2 3
Так как m вещества КJ в I и III равны, то найдём m KJ в
I-ом растворе : m в-ва
W =
m р-ра
m р-ра
р =
V
V = 2000 мл
отсюда m в-ва = W х m р-ра = W х р х V =
= 2000 мл х 1,148 г/мл х 0,2 = 459,2 г.
2/. Так как это же количество KJ остается в разбавленном
m в-ва
( приготовленном растворе ), то W = = 0,05 .
m р-ра
m в-в 459,2 г
m = ------ = ------- = 9184 г.
р-р 0,05 0,05
т. е. m = 9184 г.
3
3/. Количество воды найдём по разности :
m = 2000 мл х 1,148 г/мл = 2296 г.
1
m = 9184 г - 2296 г = 6888 г ( пл. = 1 г/мл ) = 6888 мл Н О
2 2
m в-ва 459,2 г
4/. Т = = = 0,2296 г/мл.
V р-ра 2000 мл
Ответ: Из него можно приготовить 9184 г 5%-ного раствора, взяв для
----- этого 6888 мл воды. Титр исходного раствора 0,2296 г/мл.
3. При пониженной кислотности желудочного сока используется раствор
хлороводородной кислоты с массовой долей НСI 8% ( плотность = 1,039 г/мл ).
Рассчитайте объём концентрированной кислоты с массовой долей НСI 36%
( плотность - 1,183 г/мл ) и объём воды, необходимый для приготовления
200 мл разбавленного раствора, а также молярную долю полученного раствора.
Р Е Ш Е Н И Е :
-------
Нарисуем схему процесса:
┌──────────┐ ┌─────────────┐
│ НСI │ │ НСI │
││ ┌───────┐ │└───────┐
│ Н О │ + │ Н О │ = │ Н О + Н О │
│ 2 │ │ 2 │ │ 2 2 │
└──────────┘ └───────┘ └─────────────────────┘
W =36% ( 0,36) W = 8% ( 0,08 )
HCl НСI
p = 1,183 г/мл p = 1,039 г/мл
V = 200 мл
1/. Найдём массу НСI в разбавленном растворе :
m в-ва
W =
m р-ра
m р-р
р =
V
V = 200 мл ; m р-ра = 200 мл х 1,039 г/мл = 207,8 г.
m в-ва = 207,8 г х 0,08 = 16,624 г.
2/. А так как масса НСI в разбавленном растворе ( см. схему ) и в
концентрированном одинаковы, то найдём массу конц. раствора,
в котором содержится 16,624 г НСI.
m в-в m в-в 16,624 г
W = ; m р-ра = = = 46,18 г.
m р-р W 0,36
m р-р m р-р 46,18 г
тогда V его = ; р = ; V = = = 39,0 мл.
V p 1,183 г/мл
m Н О составит 207,8 г - 46,18 г = 161,62 г ( 161,62 мл ).
2
n
1
3/. Х = , где n - кол-во в-ва НСI
n + n 1
1 2 n - кол-во в-ва Н О
2 2
m 16,624 г
n = ----- = = 0,455 моль
1 М 36,5 г/моль
m
Н О
2 207,8 г - 16,624 г
n = ------ = = 10,62
2 М 18 г/моль
Н О
2
0,455
Отсюда Х = ---- = 0,041 или ( 4,1 % )
0,455 + 10,62
Ответ: Чтобы приготовить 200 мл необходимо взять 39,0 мл концентрированного
----- раствора и 161,62 мл воды; Х = 4,1 % .
4. Раствор сульфата магния МgSО. 7 Н О используют в медицине как
4 2
спазмолитическое средство. В ампуле содержится 10 мл раствора с массовой
долей безводной соли 10% ( плотность = 1,048 г/мл ). Сколько граммов
кристаллогидрата МgSО х 7 Н О и миллилитров воды потребовалось бы для
4 2
приготовления этого раствора? Чему равны молярная концентрация эквива-
лента и титр этого раствора?
Р Е Ш Е Н И Е:
Нарисуем схему процесса:
I II III
┌───────────────┐ ┌───────┐ ┌──────────────────┐
│ MgSО х 7 Н О │ + │ Н О │ -----> │ MgSО : Н О │
│ 4 2 │ │ 2 │ │ 4 : 2 │
└───────────────┘ └───────┘ └──────────────────┘
М. м. =120 +126=246 р = 1 г/мл W = 10 % (0,1)
р = 1,048 г/мл
V = 10 мл
1/. Узнаем массу MgSО в III-ей схеме (растворе):
4
m в-в m р-р
W = ; p = ------- ; V = 10 мл
m р-ра V
m в-ва = W х p х V = 10 мл х 1,048 г/мл х 0,1 = 1,048 г.
2/. Выразим m в-ва в количестве n (моль) :
m 1,048 г -3
n = --- = = 8,7моль
М 120 г/моль
3/. Такое же количество кристаллогидрата следует взять, а масса его
-3
= 8,7г/моль ( М. м. ) = 2,148 г.
4/. Массу воды найдём по разности :
m крист. гидр. - m в-ва = 10,48 г - 2,15 г = 8,33 г ( 8,33 мл )
-3
n (экв) 2 х 8,73 х 10 моль -1
5/. С = = = 17,46 х 10 моль/л =
eg. V (л) 0,01 л
= 1,746 моль/л.
1
f = ---
MgSО. 7 Н О 2
4 2
m в-в 1,048 г
6/. Т = ------- = = 0,1048 г/мл.
V мл 10 мл
Ответ: Для приготовления раствора потребуется 2,148 г кристаллогидрата
-----
и 8,33 мл воды; С = 1,746 моль/л ; Т = 0,1048 г/мл.
eg.
