Растворы. 
Способы выражения концентрации растворов

Раствор — гомогенная (однородная) система, состоящая как минимум из двух компонентов, один из которых растворитель, другой — растворенное вещество. То есть состав раствора = растворитель + растворенное вещество. Например, водный раствор хлорида натрия состоит из двух компонентов: воды (растворителя) и хлорида натрия (растворенного вещества).

Существует несколько способов выражения концентрации растворов.

Молярная концентрация, или молярность (СM) — количество вещества (н) растворенного компонента, содержащееся в 1 литре (дм3) раствора:

[моль/л],(14).

Молярная концентрация эквивалентов (Сэкв), (нормальная концентрация или нормальность N) — количество вещества эквивалентов (нэкв) растворенного компонента, содержащееся в 1 литре (дм3) раствора:

Сэкв (N) = нэкв / V [моль-экв/л](15).

Моляльная концентрация или моляльность (b) — количество вещества (н) растворенного компонента в 1 кг раствора:

[моль/кг],(16).

Массовая доля (щ) — отношение массы растворенного вещества (mр.в.) к массе раствора (mр-ра) Ее рассчитывают, выражая в долях единицы или в процентах. Массовая доля, выраженная в процентах, называется процентной концентрацией:

(17).

Процентная концентрация показывает массу растворенного вещества, содержащегося в 100 г раствора. Например, щ (KOH) = 3% означает, что в 100 г этого раствора содержится 3 г KOH и 97 г H2O.

Молярная доля (Ni) — отношение количества вещества растворенного компонента (в-ва) (или растворителя, р-ля) к суммарному количеству вещества всех компонентов раствора. Например, в системе, состоящей из растворителя и одного растворенного вещества, молярная доля растворенного вещества равна:

Молярная доля растворителя:

(19).

Примеры решения задач Пример 1. Определить молярную концентрацию раствора NaOH с массовой долей 10% и плотностью =1,1 г/см3.

Р е ш е н и е. 1) Записываем выражение для молярной концентрации раствора NaOH :

2) 10%-ный раствор — это 10 г NaOH в 100 г раствора. Находим количество вещества NaOH, содержащееся в 10 г:

mNaOH = 10 г, MNaOH = 23 + 16 +1 = 40 г/моль.

т. е. 0,25 моль NaOH содержится в 100 г раствора.

3) Находим объем раствора массой 100 г:

m=V, = 0,091 л.

4) Рассчитываем молярную концентрацию:

Ответ: молярная концентрация раствора гидроксида натрия с массовой долей 10% составляет 2,74 моль/л Пример 2. Найти молярную долю растворенного вещества в растворе сахарозы с массовой долей 67%.

Р е ш е н и е. 1) Вспомним, что молярная доля растворенного вещества равна:

• 67%-ный (по массе) раствор означает, что в 100 г раствора содержится 67 г сахарозы и 33 г воды.
• 2) Определяем количество вещества сахарозы и количество вещества воды:

в-ва = 67/342 = 0,196 моль, р-ля = 33/18 = 1,83 моль Следовательно, молярная доля сахарозы равна:

Ответ: молярная доля сахарозы в растворе сахарозы с массовой долей 67% составляет 0,097.

Пример 3. Какой объем серной кислоты с массовой долей 96% (плотностью 1,84 г/см3) и какую массу воды нужно взять для приготовления 100 мл 15%-ного (по массе) раствора H2SO4 (= 1,10 г/см3).

Р е ш е н и е. 1) Найдем массу 100 мл 15% раствора H2SO4:

mH2SO4-р-ра = V = 1001,10 =110 г.

2) Из формулы массовой доли находим массу серной кислоты, содержащейся в этом растворе:

; mH2SO4 =.

3) Найдем массу 96% раствора, содержащего 16,5 г H2SO4:

4) Находим объем 96%-ного раствора серной кислоты:

Ответ: для приготовления 100мл 15%-ного раствора H2SO4 потребуется 9,3 мл 96%-ного раствора серной кислоты и 110 — 16,5 = 93,5 г воды.