Пересчет концентраций растворов из одних единиц в другие

При пересчете массовой доли (процентной концентрации) вещества в молярную концентрацию или молярную концентрацию вещества эквивалентов и наоборот необходимо помнить, что массовая доля рассчитывается на определенную массу раствора, в то время как молярная концентрация и молярная концентрация вещества эквивалентов — на объем, поэтому для пересчета необходимо знать плотность раствора.

Обозначим эти величины следующими переменными: w — массовая доля (процентная концентрация, %) вещества в растворе; с_в — молярная концентрация раствора (моль/л); с_эк — молярная концентрация вещества эквивалентов (ранее — нормальная концентрация) в растворе (моль/л); М — молярная масса вещества (г/моль); М_э — молярная масса вещества эквивалентов (г/моль); р — плотность раствора (г/см³).

Тогда формулы для пересчета из массовой доли вещества (процентной концентрации) в молярную концентрацию и молярную концентрацию вещества эквивалентов в растворе (нормальную концентрацию) будут иметь следующий вид:

Этими же формулами можно воспользоваться, если нужно пересчитать молярную концентрацию или молярную концентрацию вещества эквивалентов в растворе в мольную долю вещества (процентную концентрацию).

Пример 8.4. Какова молярная концентрация 12%-ного раствора серной кислоты (H₂S0₄) с плотностью р = 1,08 г/см³ и его молярная концентрация вещества эквивалентов в реакции с гидроксидом натрия.

Решение.

Найдем молярную массу и молярную массу вещества эквивалентов H₂SO^:

Подставляя необходимые значения в формулы, получим:

1. Молярная концентрация 12%-ного раствора серной кислоты равна.

2. Молярная концентрация вещества эквивалентов в 12%-ном растворе серной кислоты равна.

Иногда в лабораторной практике приходится пересчитывать молярную концентрацию растворов в молярную концентрацию вещества эквивалентов и наоборот. Если молярная масса эквивалента вещества равна его молярной массе (например, для HCI, KCI, КОН), то молярная концентрация вещества эквивалентов в растворе равна молярной концентрации. Так, раствор хлороводородной (соляной) кислоты, содержащий 1 молярную массу эквивалента этого вещества, будет одновременно одномолярным раствором. Однако для большинства соединений молярная масса эквивалентов не равна молярной массе и, следовательно, молярная концентрация вещества эквивалентов в растворах этих веществ не равна молярной концентрации.

Для пересчета из одной концентрации в другую можно использовать формулы:

Пример 8.5. Молярная концентрация раствора серной кислоты (H₂S0₄) составляет 1 моль/л. Найдем молярную концентрацию вещества эквивалентов в этом растворе, если реакция взаимодействия H₂S0₄ с гидроксидом натрия проходит по следующему уравнению:

Решение.

Найдем молярную массу и молярную массу вещества эквивалентов H₂S0₄:

Подставляя необходимые значения в формулу, получим:

Пример 8.6. Молярная концентрация вещества эквивалентов раствора карбоната натрия (Na₂C0₃) в реакции.

составляет 0,5 моль-экв./л. Найдем молярную концентрацию этого раствора.

Решение.

Найдем молярную массу и молярную массу вещества эквивалентов Na₂CO._s:

Подставляя необходимые значения в формулу, получим:

Упаривание, разбавление, концентрирование, смешивание растворов Пусть имеется т граммов исходного раствора с массовой долей растворенного вещества w_i и плотностью р_г Упаривание раствора

Пример 8.7. В результате упаривания исходного раствора его масса уменьшилась на Ат граммов. Определим массовую долю раствора после упаривания w₂.

Решение.

Исходя из определения массовой доли, получим выражения для го, и го₂ (zu₂ > w_{):

где яг, — масса растворенного вещества в исходном растворе:

Пример 8.8. Упарили 60 г 5%-ного раствора сульфата меди (CuS0₄) до 50 г. Определим массовую долю соли в полученном растворе.

Решение.