Слайд 1Тема урока:
«Способы выражения
концентраций растворов»
Слайд 2Растворы – сложная физико-химическая система, представляющая собой смесь компонентов. Это
однородные (гомогенные) системы переменного состава. Растворы состоят, по меньшей мере,
из двух компонентов – растворителя и растворенного вещества. За растворитель принимают то вещество, которое сохраняет свое агрегатное состояние в процессе образования растворов или то, которое находится в избытке.
Слайд 3Количество (массу) растворенного вещества в единице массы или объема раствора
называют концентрацией раствора. Растворимость – это способность одного вещества растворяться
в другом при заданных условиях. Количественно растворимость выражается коэффициентом растворимости s. Коэффициент растворимости s показывает, какая максимальная масса вещества может растворяться в 100 г воды. Размерность [г/100г воды].
Слайд 4Например, s = 45г/100г Н2О. Это означает, что в 100
г Н2О содержится (максимально растворяется) 45 г вещества. Таким образом,
коэффициент растворимости равен концентрации насыщенного раствора при данных температурных условиях. В том случае, когда концентрация растворенного вещества меньше коэффициента растворимости, мы имеем дело с ненасыщенными растворами. Иногда можно получить пересыщенные растворы, однако они неустойчивы и легко выделяют избыток вещества, превращаясь в насыщенные растворы.
Слайд 5Концентрация — величина, характеризующая количественный состав раствора.
Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией
растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества
или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л), то есть это соотношение неоднородных величин. Те величины, которые являются отношением однотипных величин (отношение массы растворённого вещества к массе раствора, отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора) правильно называть долями.
Однако на практике для обоих видов выражения состава применяют термин концентрация и говорят о концентрации растворов.
Слайд 6Способы выражения концентрации растворов
1 Массовая доля (весовые проценты,
процентная концентрация)
2 Объёмная доля
3 Молярность (молярная концентрация)
4
Мольная доля
5 Моляльность (моляльная концентрация)
6 Титр раствора
7 Нормальность (молярная концентрация эквивалента)
8 Растворимость вещества
Слайд 7Процентная концентрация, массовая доля растворённого вещества
Массовая доля растворённого вещества-это отношение
массы растворённого вещества к массе раствора.
Для расчёта процентной концентрации
используется формула:
Раствор состоит из растворённого вещества и растворителя. Массу раствора можно определить по формуле:
Слайд 8В бинарных растворах часто существует однозначная зависимость между плотностью раствора
и его концентрацией (при данной температуре). Это даёт возможность определять
на практике концентрации важных растворов с помощью денсиметра (спиртометра, сахариметра, лактометра). Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора (спирта, жира в молоке, сахара). Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в аккумуляторах) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры предназначенные для определения концентрации растворов веществ.
Слайд 9Зависимость плотности растворов H2SO4 от её массовой доли в водном
растворе при 20°C
Слайд 10Объёмная доля
Объемная доля — отношение объёма растворённого вещества
к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или
в процентах.
где: V (в-ва) — объём растворённого вещества, л;
V(р-ра) — общий объём раствора, л.
Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора.
Слайд 11Молярность
(молярная концентрация)
Молярность — число молей растворённого
вещества в единице объёма раствора.
где ν- количество
растворённого вещества, моль;
V- объём раствора, л
Молярность чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Возможны следующие обозначения молярной концентрации - С, См, М.
Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным (0,5М).
Слайд 12Мольная доля
Мольная доля (X) — отношение количества молей данного
компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают
в долях единицы.
X = ν(в-ва)\ ∑ν(в-в)
ν — количество компонента, моль;
∑ν — сумма количеств всех компонентов,
моль.
Слайд 13Моляльность
(моляльная концентрация)
Моляльность — число молей растворённого вещества
в 1кг
растворителя.
Измеряется в моль/кг, Так, раствор с концентрацией
0,5 моль/кг называют 0,5-моляльным.
Св = ν /m(р-ля),
где: ν— количество растворённого вещества, моль;
m (р-ля) — масса растворителя, кг.
Следует обратить особое внимание, что несмотря на сходство названий, молярность и моляльность величины различные. Прежде всего, при выражении концентрации в моляльности, в отличие от молярности, расчёт ведут на массу растворителя, а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярности, не зависит от температуры.
Слайд 14Титр раствора
Титр раствора — масса растворённого вещества в
1 мл раствора.
Т=m(в-ва)/V(р-ра),
где: m(в-ва) — масса растворённого вещества, г;
V(р-ра) — общий объём раствора, мл;
В аналитической химии обычно концентрацию титранта пересчитывают применительно к конкретной реакции титрования таким образом, чтобы объём использованного титранта непосредственного показывал массу определяемого вещества; то есть титр раствора показывает, какой массе определяемого вещества (в граммах) соответствует 1 мл титрованного раствора.
Слайд 15Нормальность (молярная концентрация эквивалента)
Нормальность (Сн)— число эквивалентов данного вещества в
одном литре раствора. Нормальность выражают в моль-экв/л. Часто концентрацию таких
растворов выражают как «н». Например, раствор содержащий 0,1 моль-экв/л называют децинормальным и записывают как 0,1н.
Сн =Э/ V (р-ра), где:
Э — эквивалент, моль-экв;
V — общий объём раствора, л;
Сн(щёлочи) ∙V(щёлочи)= Сн(кислоты)∙ V(кислоты)
Слайд 16Коэффициент растворимости
Очень часто концентрацию насыщенного раствора, наряду с вышеперечисленными характеристиками,
выражают через так называемый коэффициент растворимости или просто растворимость вещества.
Отношение
массы вещества, образующего насыщенный раствор при данной температуре, к массе растворителя называют коэффициентом растворимости:
Кр = m(в-ва) / m(р-ля)
Растворимость вещества показывает максимальную массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя:
р = (mв-ва / mр-ля) ∙ 100%
Слайд 17Задачи
1.Определите молярную концентрацию хлорида натрия в 24%-ном растворе его плотностью
1,18 г/мл. (Ответ - 4,84 М )
2. Определите молярную
концентрацию соляной кислоты в 20%-ном растворе плотностью 1,098. (Ответ - 6М)
3. Определите молярную концентрацию азотной кислоты в 30%-ном растворе ее плотностью 1,18 г/мл. (Ответ - 5,62 М )
4. Вычислите массовую долю гидроксида калия в водном растворе с концентрацией 3М и плотностью 1,138 г/мл. (Ответ - 15 %)
5. Сколько мл 56 %-ного раствора серной кислоты ( плотность-1,46г/мл) нужно для приготовления 3 л 1М раствора? (Ответ - 360 мл)
Слайд 186. К воде массой 200 г прилили 2М раствор хлорида
калия объемом 40 мл и плотностью 1,09 г/мл. Определите молярную
концентрацию и массовую долю соли в полученном растворе, если его плотность оказалась равна 1,015 г/мл. (Ответ - 0,33М, 2,45%)
7. Сколько г гидроксида калия нужно для нейтрализации 300 мл 0,5 М раствора серной кислоты? ( Ответ - 16,8 г )
8. Какой объем 2 М раствора гидроксида калия вступит в реакцию: а) с 49 г серной кислоты б) с 200 г 24,5%-ного раствора серной кислоты? В) с 50 г 6,3%-ного раствора азотной кислоты?
9. Какой объем 3М раствора хлорида натрия плотностью 1,12 г/мл надо прилить к воде массой 200 г , чтобы получить раствор с массовой долей соли 10%? (Ответ - 315 мл)
10. Какой объем 3М раствора хлорида калия потребуется для приготовления 200 мл 8%-ного раствора соли с плотностью 1,05 г/мл? (Ответ - 75,2 мл)
11. 2,8 л аммиака растворили в воде, объем раствора довели до 500 мл. Какое количество вещества аммиака содержится в 1 л такого раствора? (Ответ - 0,25 моль)