Меню Рубрики

Масса раствора формула через плотность

Физика — наука невероятно увлекательная, если разобраться, что там к чему. А формулы в ней отражают реальные физические процессы, только в цифрах. И если вы будете понимать, почему формула именно такова, то учиться будет много легче. Но все сразу рассказать невозможно, и сегодня мы разберемся, как произвести нахождение массы через плотность и объём.

Прежде, чем приступить к изучению формул массы, плотности и объёма, следует уточнить некоторые детали:

  • Во-первых, объём вещества зависит от температуры. При нагревании твёрдое вещество расширяется, при низкой температуре уменьшается. Есть также особые моменты, как в случае с жидким водородом. Он не может существовать при высокой температуре, потому что превратится в газ.
  • Во-вторых, разные организации и страны имеют свои стандарты условий, при которых проводятся измерения. Иными словами, числовой показатель плотности одного и того же вещества в разных странах будет отличаться. Поэтому, прежде чем утверждать, что показатели неверные или правильные, следует уточнить условия, при которых эти показатели были получены.
  • В-третьих, помимо температуры, на фактор объёма могут влиять и такие показатели, как атмосферное давление. Оно особо важно при измерении плотности газов, так как на твёрдые вещества это практически не влияет.

Самая обычная формула для большинства случаев имеет вид: m = pV , где m – масса тела, p и V – плотность вещества и его объём, занимаемый в пространстве соответственно. Можно, конечно, не заморачиваться и посчитать всё на онлайн-ресурсах, но знать формулу всё же полезно. Соответственно V = m / p , p = m / V .

Самое интересное – это то, что формулу нашёл мужик, который бегал голышом по улице и был при этом другом царя. Интересно? Тогда следующие три абзаца для вас.

Был в Древней Греции такой царь-тиран, как Гиерон II. Он начал подозревать, что его корону сделали не из чистого золота и ювелиры его облапошили. Но Гиерон не знал, как можно это доказать. Тогда он обратился к умнейшему человеку того времени – Архимеду. Получив приказ разобраться с делами государственной важности, Архимед день за днём стал искать решение вопроса.

Ох, и нелёгкая же задачка выпала учёному. Ведь на то время не было ни нужных формул, ни современных девайсов, ни гугла, чтобы быстренько найти решение. И вот однажды, придя в баню и погрузившись в неё, Архимед заметил, что выливающаяся вода равна по объёму тому, что погружено в воду.

Эврика! – Прокричал Архимед и нагишом поспешил в свою лабораторию проводить опыты. Учёный сложил все данные в своей голове и позже проделал следующий опыт: он взял корону и опустил её в воду. Затем он взял кусок золота такого же веса и опустил его также в воду. Объём вытесненной воды получился разным. Если бы корона была сделана из чистого золота, то её объём и слитка совпали. Это доказывало то, что ювелиры обманули царя. Кто бы мог подумать, что одно из величайших открытий появилось благодаря обманщикам, тирану и учёному.

Далее будет приведён список понятий и их определение в условиях понятий об измерениях плотности:

  • Масса – плотность тела, помноженная на его объём, занимаемый в пространстве. Это также величина, определяющая силу воздействия гравитационного поля на объект.
  • Объём – физическая величина, характеризующая количество пространства, занимаемое объектом.
  • Плотность определяет то, какое количество вещества умещается в объёме при определённом весе в стандартных условиях.
  • Нормальные/стандартные условия в разных организациях имеют свои значения. К таким условиям относятся температура окружающей среды, атмосферное давление и в отдельных случаях прочие параметры.
  • Атмосферное давление – понятие, применяемое больше для газов, так как на их объём имеет большое влияние, нежели на твёрдые вещества. Атмосферное давление можно определить как силу, с которой воздействует воздух на Землю под действием гравитационного поля.
  • Температура – физический показатель степени нагрева вещества. Чем больше температура, тем больше объём тела.

Прежде чем приступить к примерам, следует понимать, что если данные даны в килограммах и кубических сантиметрах, то нужно либо сантиметры перевести в метры, либо килограммы перевести в граммы. По такому же принципу надо переводить и остальные данные – миллиметры, тонны и так далее.

Задача 1. Найти массу тела, состоящего из вещества, плотность которого равна 2350 кг/м³ и имеет объём 20 м³. Применяем стандартную формулу и с лёгкостью находим значение. m = p*V= 2 350 * 20 = 47 000 кг.

Задача 2. Уже известно, что плотность чистого золота без примесей равна 19,32 г/см³. Найти массу драгоценной цепочки из золота, если объём составляет 3,7 см³. Воспользуемся формулой и подставим значения. p = m / V = 19,32/3,7 = 5,22162162 гр.

Задача 3. На склад поставили металл с плотностью 9250 кг/м³. Масса составляет 1,420 тонн. Нужно найти занимаемый металлом объём. Тут нужно сначала перевести либо тонны в килограммы, либо метры в километры. Проще будет воспользоваться первым методом. V = m / p = 1420/9250 = 0.153513514 м³.

В любой стране есть стандарты, по которым производится продукция. Неважно, какая это отрасль – пищевая, химическая или другая. Стандарты также могут быть мировыми. Так вот для того чтобы выпускаемая на заводах продукция соответствовала этим стандартам и нужны знания о плотности, массе и объёме.

Но зачем кому-то придерживаться чьих-то правил? Для начала, эти правила взяты не с потолка. К этому пришли разные бизнесмены со всего мира и нашли оптимальное решение, удовлетворяющее как производителей, так и конечных пользователей продукта. Если бы все выпускали продукцию как им вздумается, то людям было бы очень тяжело выбрать производителя. Ведь даже сейчас, со всеми стандартами и ГОСТами выбор просто огромный.

Кроме того, игнорируя физику и математику, можно выработать продукцию себе же в убыток или сделать продукцию, которая не оправдает ожиданий и будет выглядеть не так, как задумывал производитель. Есть и другие ситуации, где необходимы знания подобного рода – при подсчёте планируемого объёма, который займёт продукция на складе; вес продукции, которую нужно будет перевести и т.д.

Эти знания могут потребоваться инженерам, технологам, конструкторам и прочим профессиям, чья деятельность связана с физическими материалами. Конечно, для простого обывателя эти знания могут и не пригодиться. Однако, стоит вспомнить про случай с Архимедом и тогда вы поймёте, что знания – защита от обмана и настоящая сила!

В видео очень подробно объясняется, как рассчитать массу и объем тела по его плотности.

источник

Массовой долей называют отношение массы данного компонента m(X) к массе всего раствора М(р-ра). Массовую долю обозначают символом ω (омега) и выражают в долях единицы или в процентах:

ω(Х) = m(Х)/М(р-ра) (в долях единицы);

ω(Х) = m(Х)• 100/М(р-ра) (в процентах).

Молярной концентрацией называют количество раство­ренного вещества в 1 л раствора. Ее обозначают символом с(Х) и измеряют в моль/л:

В этой формуле n(Х) — количество вещества Х, содер­жащегося в растворе, M(X) — молярная масса вещества Х.

Рассмотрим несколько типовых задач.

  1. Определить массу бромида натрия, содержащегося в 300 г 15%-ного раствора.

Решение.
Массу бромида натрия определим по формуле: m(NaBr) = ω • М(р-ра)/100;
m(NaBr) = 15•300/100 = 45 г.
Ответ: 45 г.

2. Масса нитрата калия, которую нужно растворить в 200 г воды для получения 8%-ного раствора, равна ______ г. (Ответ округлите до целого числа.)

Решение.
Пусть m(KNO3) = x г, тогда М(р-ра) = (200 + х) г.
Массовая доля нитрата калия в растворе:
ω(KNO3) = х/(200 + х) = 0,08;
х = 16 + 0,08х;
0,92х = 16;
х = 17,4.
После округления х = 17 г.
Ответ: 17 г.

3. Масса хлорида кальция, которую нужно добавить к 400 г 5%-ного раствора этой же соли, чтобы удвоить ее массо­вую долю, равна______ г. (Ответ запишите с точностью до десятых.)

Решение.
Масса CaCl2 в исходном растворе равна:
m(CaCl2) = ω • М(р-ра);
m(CaCl2) = 0,05 • 400 = 20 г.
Массовая доля CaCl2 в конечном растворе равна ω 1 = 0,05 • 2 = 0,1.
Пусть масса CaCl2, которую нужно добавить в исходный раствор, равна х г.
Тогда масса конечного раствора М1(р-ра) = (400 + х) г.
Массовая доля CaCl2 в конечном растворе:

Решив это уравнение, получим х = 22,2 г.
Ответ: 22,2 г.

4. Масса спирта, которую нужно испарить из 120 г 2%-ного спиртового раствора йода, чтобы повысить его концен­трацию до 5%, равна _____________ г. (Ответ запишите с точностью до десятых.)

Решение.
Определим массу йода в исходном растворе:
m(I2) = ω • М(р-ра);
m(I2) = 0,02•120 = 2,4 г,
После выпаривания масса раствора стала равна:
М1(р-ра) = m(I2)/ω 1
М1(р-ра) =2,4/0,05 = 48 г.
По разности масс растворов находим массу испарившегося спирта: 120-48 = 72 г.
Ответ: 72 г.

5. Масса воды, которую нужно добавить к 200 г 20%-ного раствора бромида натрия, чтобы получить 5%-ный рас­твор, равна_________ г. (Ответ округлите до целого чис­ла.)

Решение.
Определим массу бромида натрия в исходном растворе:
m(NaBr) = ω • М(р-ра);
m(NaBr) = 0,2 • 200 = 40 г.
Пусть масса воды, которую нужно добавить для разбав­ления раствора, равна x г, тогда по условию задачи:

Отсюда получим x = 600 г.
Ответ: 600 г.

6. Массовая доля сульфата натрия в растворе, полученном при смешении 200 г 5%-ного и 400 г 10%-ного раство­ров Na2SO4, равна _____________ %. (Ответ округлите до де­сятых.)

Решение.
Определим массу сульфата натрия в первом исходном растворе:
m1(Na2SO4) = 0,05 • 200 = 10 г.
Определим массу сульфата натрия во втором исходном растворе:
m2(Na2SO4) = 0,1 • 400 = 40 г.
Определим массу сульфата натрия в конечном растворе: m(Na2SO4) = 10 + 40 = 50 г.
Определим массу конечного раствора:М(р-ра) = 200 + 400 = 600 г.
Определим массовую долю Na2SO4 в конечном растворе: 50/600 = 8,3%
Ответ: 8,3%.

В дополнение к решению задач на растворы:

“Правилом креста” называют диагональную схему правила смешения для случаев с двумя растворами.

Слева на концах отрезков записывают исходные массовые доли растворов (обычно слева вверху-большая), на пересечении отрезков — заданная, а справа на их концах записываются разности между исходными и заданной массовыми долями. Получаемые массовые части показывают в каком отношении надо слить исходные растворы.

Например: Определите, сколько нужно взять растворов соли 60%-й и 10%-й концентраций для приготовления 300 г раствора 25%-й концентрации.


Масса одной части: 300/50 = 6 г.
Тогда
m1 = 6•15 = 90 г, .
m2 = 6•35 = 210 г.

Нужно смешать 90 г 60% раствора и 210 г 10% раствора.

источник

Химия 8 класс. (53)

Тема : Определение массы раствора по плотности и объему.

Знать : виды выражения концентрации растворов.

Уметь : определять процентную концентрацию раствора, массу раствора по плотности и объему, решать задачи.

Читайте также:  Сколько длина великой китайской стены

Повторение пройденного материала :

1) способы выражения концентрации растворов;

1) %-ная концентрация растворов.

Определение массы раствора по плотности и объему (решение задач).

К 120г раствора с массовой долей соли 28% прибавили 240мл воды. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе. Плотность воды принять за 1г/мл.

определяем массу 240мл воды :

Определяем массу растворенного вещества в первом растворе :

m(р-го в-ва) = 28% * 120г : 100% = 33,6г

Определяем массу второго раствора :

Определяем массовую долю растворенного вещества в новом растворе :

Какой объем воды (в мл) нужно выпарить из 500г 5% раствора хлорида натрия для получения 20% раствора?

Определяем массы воды и соли в первом растворе :

m(р-го в-ва) = 5% * 500г : 100% = 25 (г) масса соли

500г — 25г = 475 (г) масса воды

Определяем массу второго раствора :

m(р-ра) = 25г : 20% * 100% — 125 (г)

Определяем массу воды во втором растворе :

Определяем массу выпаренной воды :

Определяем объем выпаренной воды :

Ответ : V выпаренной воды = 400мл.

Хватит ли 57,85мл 22% раствора серной кислоты (р = 1,155г/мл) для полного растворения 11,05г цинка? Какой объем водорода выделится при этой реакции?

Определяем массу раствора серной кислоты :

m(H2SO4) = 57,85мл * 1,155г/мл = 66,81 (г)

Определяем массу серной кислоты в растворе :

m(H2SO4) = 22% * 66,81г : 100% = 14,69 (г)

По уравнению реакции определяем достаточно ли массы кислоты для полного растворения цинка :

98 — 65 х = 14,7 * 65 : 98 = 9,75 (г) масса цинка, которая полностью прореагирует с 14,7г кислоты, значит, цинк дается в избытке и объем водорода мы будем рассчитывать по кислоте :

х = 14,7г * 22,4л : 98г = 3,36 (л)

Ответ : кислоты не хватит, V(Н2) = 3,36л.

Тема : Определение массы раствора по плотности и объему.

Знать : виды выражения концентрации растворов.

Уметь : определять процентную концентрацию раствора, массу раствора по плотности и объему, решать задачи.

Повторение пройденного материала :

1) способы выражения концентрации растворов;

1) %-ная концентрация растворов.

Определение массы раствора по плотности и объему (решение задач).

К 120г раствора с массовой долей соли 28% прибавили 240мл воды. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе. Плотность воды принять за 1г/мл.

определяем массу 240мл воды :

Определяем массу растворенного вещества в первом растворе :

m(р-го в-ва) = 28% * 120г : 100% = 33,6г

Определяем массу второго раствора :

Определяем массовую долю растворенного вещества в новом растворе :

Какой объем воды (в мл) нужно выпарить из 500г 5% раствора хлорида натрия для получения 20% раствора?

Определяем массы воды и соли в первом растворе :

m(р-го в-ва) = 5% * 500г : 100% = 25 (г) масса соли

500г — 25г = 475 (г) масса воды

Определяем массу второго раствора :

m(р-ра) = 25г : 20% * 100% — 125 (г)

Определяем массу воды во втором растворе :

Определяем массу выпаренной воды :

Определяем объем выпаренной воды :

Ответ : V выпаренной воды = 400мл.

Хватит ли 57,85мл 22% раствора серной кислоты (р = 1,155г/мл) для полного растворения 11,05г цинка? Какой объем водорода выделится при этой реакции?

Определяем массу раствора серной кислоты :

Определяем массу серной кислоты в растворе :

По уравнению реакции определяем достаточно ли массы кислоты для полного растворения цинка :

98 — 65 х = 14,7 * 65 : 98 = 9,75 (г) масса цинка, которая полностью прореагирует с 14,7г кислоты, значит , цинк дается в избытке и объем водорода мы будем рассчитывать по кислоте :

х = 14,7г * 22,4л : 98г = 3,36 (л)

Ответ : кислоты не хватит, V(Н2) = 3,36л.

источник

Решение задач на разбавление растворов особой сложности не представляет, однако требует внимательности и некоторого напряжения. Тем не менее можно упростить решение этих задач, используя закон разбавления, которым пользуются в аналитической химии при титровании растворов.
Во всех задачниках по химии показаны решения задач, представленных как образец решения, и во всех решениях используется закон разбавления, принцип которого состоит в том, что количество растворенного вещества и масса m в исходном и разбавленном растворах остаются неизменными. Когда мы решаем задачу, то это условие держим в уме, а расчет записываем по частям и постепенно, шаг за шагом, приближаемся к конечному результату.
Рассмотрим проблему решения задач на разбавление, исходя из следующих соображений.

• Количество растворенного вещества :

где c – молярная концентрация растворенного вещества в моль/л, V – объем раствора в л.

• Масса растворенного вещества m(р.в.):

где m(р-ра) – масса раствора в г, – массовая доля растворенного вещества.
Обозначим в исходном (или неразбавленном) растворе величины c, V, m(р-ра), через с1, V1,
m
1(р-ра), 1, а в разбавленном растворе – через с2, V2, m2(р-ра), 2.
Составим уравнения разбавления растворов. Левые части уравнений отведем для исходных (неразбавленных) растворов, а правые части – для разбавленных растворов.
Неизменность количества растворенного вещества при разбавлении будет иметь вид:

Количество растворенного вещества связано с его массой m (р. в.) cоотношением:

где M(р. в.) – молярная масса растворенного вещества в г/моль.
Уравнения разбавления (1) и (2) связаны между собой следующим образом:

с1V1 = m2(р-ра)•2/M(р. в.),

m1(р-ра)•1 = с2V2M(р. в.).

Если в задаче известен объем растворенного газа V(газа), то его количество вещества связано с объемом газа (н.у.) отношением:

Уравнения разбавления примут соответственно вид:

V(газа)/22,4 = m2(р-ра)•2/M(газа).

Если в задаче известны масса вещества или количество вещества, взятого для приготовления раствора, то в левой части уравнения разбавления ставится m(р. в.) или , в зависимости от условия задачи.
Если по условию задачи требуется объединить растворы разной концентрации одного и того же вещества, то в левой части уравнения массы растворенных веществ суммируются.
Довольно часто в задачах используется плотность раствора (г/мл). Но поскольку молярная концентрация с измеряется в моль/л, то и плотность следует выражать в г/л, а объем V – в л.
Приведем примеры решения «образцовых» задач.

Задача 1. Какой объем 1М раствора серной кислоты надо взять, чтобы получить 0,5 л 0,1М H2SO4?

Ответ. V1 = 50 мл.

Задача 2 ([1], № 4.23). Определите массу раствора с массовой долей (СuSО4) 10% и массу воды, которые потребуются для приготовления раствора массой 500 г с массовой долей
(СuSО4) 2%.

1 = 0,1,
m2(р-ра) = 500 г,
2 = 0,02.

m1(р-ра)•1 = m2(р-ра)•2,

Найдем массу добавляемой воды:

Задача 3 ([1], № 4.37). Какой объем раствора с массовой долей серной кислоты 9,3%
(
= 1,05 г/мл) потребуется для приготовления 0,35М раствора H2SO4 объемом 40 мл?

1 = 0,093,
1 = 1050 г/л,
с2 = 0,35 моль/л,
V2 = 0,04 л,
М(H2SO4) = 98 г/моль.

m1(р-ра)•1 = V2с2М(H2SO4),

V111 = V2с2М(H2SO4).

Подставляем значения известных величин:

Отсюда V1 = 0,01405 л, или 14,05 мл.

Ответ. V1 = 14,05 мл.

Задача 4 [2]. Какой объем хлороводорода (н.у.) и воды потребуется, чтобы приготовить 1 л раствора ( = 1,05 г/см 3 ), в котором содержание хлороводорода в массовых долях равно 0,1
(или 10%)?

V(р-ра) = 1 л,
(р-ра) = 1050 г/л,
= 0,1,
М(HCl) = 36,5 г/моль.

V(HCl)/22,4 = m(р-ра)•/М(HCl),

V(HCl)/22,4 = V(р-ра)•(р-ра)•/М(HCl),

Отсюда V(HCl) = 64,44 л.
Найдем массу добавляемой воды:

m(H2O) = V(р-ра)•(р-ра) – V(HCl)/22,4• М(HCl),

m(H2O) = 1•1050 – 64,44/22,4•36,5 = 945 г.

Ответ. 64,44 л HCl и 945 г воды.

Задача 5 ([1], № 4.34). Определите молярную концентрацию раствора с массовой долей гидроксида натрия 0,2 и плотностью 1,22 г/мл.

= 0,2,
= 1220 г/л,
М(NaOH) = 40 г/моль.

m(р-ра)• = сVМ(NaOH),

m(р-ра)• = сm(р-ра)•М(NaOH)/.

Разделим обе части уравнения на m(р-ра) и подставим численные значения величин.

Ответ. c = 6,1 моль/л.

Задача 6 ([1], № 4.30). Определите молярную концентрацию раствора, полученного при растворении сульфата натрия массой 42,6 г в воде массой 300 г, если плотность полученного раствора равна 1,12 г/мл.

m(Na2SO4) = 42,6 г,
m(H2O) = 300 г,
= 1120 г/л,
M(Na2SO4) = 142 г/моль.

Подставляя численные значения, получим:

Ответ. с = 0,98 моль/л.

Задача 7 ([1], № 4.19). В лаборатории имеются растворы с массовой долей хлорида натрия 10% и 20%. Какую массу каждого раствора надо взять для получения раствора с массовой долей соли 12% и массой 300 г?

1 = 0,1,
2 = 0,2,
3 = 0,12,
m3(р-ра) = 300 г.

m1(р-ра)•1 + m2(р-ра)•2 = m3(р-ра)•3,

Поскольку m1(р-ра) + m2(р-ра) = 300 г, то получаем систему из двух уравнений с двумя неизвестными. Решая совместно два уравнения, находим:

Задача 8 ([1], № 4.48). В воде массой 100 г при температуре 0 °С растворяется фторид натрия массой 4,1 г, а при температуре 40 °С – массой 4,5 г. Какая масса фторида натрия выпадет в осадок при охлаждении насыщенного при температуре 40 °С раствора NaF массой 500 г до температуры 0 °С?

m1(NaF) = 4,1 г,
m2(NaF) = 4,5 г,
m2(р-ра) = 500 г,
– массовая доля NaF,
(1 – ) – массовая доля воды.

m2(р-ра)•(1 – 2) = m1(р-ра)•(1 – 1).

Отсюда m1(р-ра) = 104,1/104,5•500 = 498,09 г,

Ответ. m(NaF) = 1,91 г.

1. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. М.: Новая волна, 2002.
2. Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия-9. М.: Просвещение, 1990, с. 166.

источник

Молярная концентрация См– отношение количества вещества в молях (n) к объему раствора в литрах:

Если вещество обозначить через Xто:

Нормальная концентрация или молярная концентрация эквивалента Сн – отношение количества эквивалентов вещества к объему раствора

Титр (Т) – часто используется на практике. Титр раствора –это масса вещества в граммах в 1 мл раствора (г/мл).

Если Т(HNO3) = 0,006354 г/мл, то это значит, что в 1 мл раствора содержится 0,006354 г азотной кислоты.

Титр раствора по определяемому веществу– это масса вещества в г, взаимодействующая с 1 мл титранта. Например, ТHCl/NaOHсоставляет 0,003954 г/мл, это означает, что 1 мл раствораHCl(титранта) реагирует с 0,003954 гNaOH(определяемого вещества).

Массовая доля вещества (ω)–– отношение массы растворенного вещества (mв-ва) к массе раствора(mр-ра). Массовая доля – величина безразмерная, ее представляют либо в долях, либо в процентах. Например, для 5%-го раствора хлорида кальция, широко применяемого в медицине, ω%(CaCl2) =5% или в долях ω=0,05. И это означает, что в 100 г раствора содержится 5 г хлорида кальция.

ω

где ρ – плотность раствора.

Моляльная концентрация Cm– отношение количества молей растворенного вещества к 1000 г растворителя, т.е. число молей растворенного в-ва в 1000 г растворителя.

(плотность (ρ) раствора дана в г/мл)

Растворы титр, которых известен, называются титрованными. Титрованный раствор можно приготовить, если точную навеску растворить в мерной колбе. Например, навеску 0,2750 г Nа24поместим в колбу на 200 мл и доведем объем дистиллированной водой до метки, то титр приготовленного раствора точно, конечно, известен:

Читайте также:  Как поднять фары на приоре вручную

Вещества, из которых готовят растворы с известным титром, называются исходными (стандартными веществами). Исходные вещества должны удовлетворять следующим требованиям:

а) они должны быть химически чистыми (примеси не более 0,05-0,1 %);

б) состав должен строго соответствовать химической формуле;

в) устойчивы при хранении в растворе и в твердом состоянии;

г) величина эквивалента должна быть наибольшей.

Раствор, приготовленный таким образом, называется стандартными раствором с приготовленным титром. Способ приготовления титрованных растворов зависит от свойств вещества и агрегатного состояния

1. Из веществ кристаллических х.ч. готовят по точной навеске.

Например: приготовить 250 мл 0,1н раствораNa2CO3, М(Na2CO3) = 106 г/моль. Эквивалентная масса Э(Na2CO3) = 53 г/моль,

а) рассчитать навеску, необходимую для приготовления раствора:

б) отвесить навеску на аналитических весах,

в) навеску количественно перенести в мерную колбу на 250 мл, растворить в небольшом количестве дистиллированной воды и долить ею до метки, тщательно перемешивая.

2. Приготовление из фиксанала.Готовят раствор, сразу разбивая фиксанал в мерную колбу нужного объема, и вымывают из фиксанала все кристаллы дистиллированной водой и доводят раствор до метки.

3. Из кристаллических веществ, загрязненных, гигроскопичных, летучих и т.д.

Необходимо для приготовления;

б) отвесить ее на технических весах, перенести в любую склянку на 250 мл, растворить в дистиллированной воде и долить до метки,

в) установить точную концентрацию приготовленного раствора по исходному веществу (титрованному раствору). Растворы, титр которых находят не по точной навеске, а путем титрования титрованным раствором, называют растворы с установленным титром.

1. Приготовить400мл 0,05 н раствора буры из кристаллической.

Определить массу навески буры, она равна:

Отвешиваем на аналитических весах навеску, переносим в мерную колбу, тщательно растворяем и доводим до метки 400 мл.

2.Приготовить 100 мл0,15 н раствора из 3н раствора её.

Вопросы к задаче: а) в каких объемах реагируют растворы с одинаковой концентрацией? б) какая зависимость между объемами реагирующих веществ и нормальными концентрациями?

Данную задачу можно решить по формуле: Сн1∙V1= Сн2∙V2;

Сн1 и Сн2 — концентрации растворов моль/л;V1иV2 – объемы исходного и конечного раствора в мл,

Значит, для приготовления 100 мл 0,15 н раствора нужно взять 5 мл 3н раствора и довести до метки 100 мл дистиллированной водой.

3.Приготовить 100г 14% раствора,хлорида натрия из 22%- го и 10%-го растворов этой соли.

Весовое соотношение исходных растворов находим по правилу смешения (правило креста):

10% 8 весовых частей

14%

22% 4 весовые части

Из большего числа вычитаем меньшее: 22-14= 8 в.ч. 10%-го

Получим 12 г 14% -го раствора

на 12 г 14%-го раствора нужно 8 г 10%-ного

Х =66,7 г

на 12 г 14%-го раствора нужно 4 г 22%-ного

на 100 г Х

Измеряем ареометром плотность исходных растворов. Разделив массы растворов на плотность, получим объемы исходных растворов, необходимых для приготовления нужного раствора. Отмериваем их и переливаем в склянку для использования в работе.

Определить титр раствора хлорида натрия, если известно, что на титрование его 10 мл расходовалось 9,2 мл 0,1 н раствора нитрата серебра. Титр можно определить:

по закону эквивалентов: (Cн∙V)NaCl= (Cн∙V)AgNO3

Cн (NaCl) = (9,2∙0,1)/10 = 0,092 моль/л, Т = (58,5∙0,092)/1000 = 0,005382 г/мл

58,5 – это эквивалентная масса хлорида натрия.

ФИКСИРОВАНИЕ ТОЧКИ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

Установление состояния эквивалентности является очень важным моментом в проведении анализа. Несоответствие момента прекращения титрования (точки эквивалентности) приводит к возникновению индикаторных ошибок титрования, к неправильным ответам, что чревато последствиями. В принципе, индикаторная ошибка неизбежна при любом определении, но при правильном определении точки конца реакции столь мала, что ею можно пренебречь. Точку эквивалентности можно определить химическими методами (применение индикаторов) и физико-химическими методами (потенциометрическими, кондуктометрическими, фотоколометрическими).

В некоторых случаях изменения в системе титрования столь заметны, что не требуется каких то заметных особых приемов для обнаружения конца реакции. Проблема выбора способа фиксирования точки эквивалентности всегда решается применительно к конкретной практике (методике исследования). Чаще всего используют индикаторы. Полученные результаты должны быть достоверны, т.е. должны быть подвергнуты статистической обработке. Методику статобработки см. в данном методическом руководстве.

Метод нейтрализации и его применение в медико-санитарной практике

Медико биологическое значение.

Метод кислотно-основного титрования позволяет определять количественно в исследуемых объектах кислые и основные продукты.

Так, в санитарно-гигиенической практике этим методом определяют кислотность и щелочность многих пищевых продуктов, питьевых и сточных вод.

В клинической практике кислотно-основное титрование используют для определения кислотности желудочного сока, буферной емкости крови, спинно-мозговой жидкости, мочи и других биологических жидкостей.

Этот метод широко используется в фармацевтической химии при анализе лекарственных веществ, установления доброкачественных продуктов питания (например,молока).

Большое значение имеет рассматриваемый метод и при санитарно гигиенической оценке объектов окружающей среды. Промышленные стоки могут содержать или кислые, или щелочные продукты. Закисление или защелачивание природных водоемов и почвы приводит порой к необратимым последствиям, в связи с чем контроль кислотно-основного баланса весьма важен.

Краткое описание метода нейтрализации сводится к следующим моментам:

В основе метода лежит реакция взаимодействия

основания: сильные и слабые: соли, подвергающиеся гидролизу.

Сильные кислоты (соляная, серная) с концентрацией от 0,01 до 1,0 моль/л используются для определения концентрации оснований и солей, гидролизующихся по аниону.

Сильные основания: (NaOH, KOH) с концентрацией от 0,01 до 1,0 моль/л используются для определения концентрации кислот и солей, гидролизующихся по катиону.

Чаще всего титранты для метода нейтрализации готовят из фиксаналов. Иногда растворы сильных кислот готовят разбавлением концентрированного раствора кислоты, а растворы сильных оснований, растворением навески твердой щелочи. Последние способы приготовления растворов, требуют экспериментального уточнения концентрации приготовленного титранта с использованием установочных (исходных) веществ.

Для титрантов кислот, в качестве установочных веществ, используют соду Na2CO3 или буру Na2B4O7•10H2O.

Для титрантов щелочей — щавелевую кислоту (H2C2O4•2H2O).

Реакция между кислотами и основаниями не сопровождается, как правило, какими-либо внешними эффектами, поэтому для фиксирования точки эквивалентности приходится использовать специальные вещества-индикаторы. Кислотно-основные индикаторы это, слабые кислоты или основания, степень ионизации которых определяется концентрацией [H + ] ионов в растворе.

Чем больше концентрация H + ионов, тем меньше будет степень ионизации индикатора. Молекулярная HInd и ионная HInd формы индикатора имеют разные окраски. Таким образом, концентрация ионов H + влияет на соотношение концентраций HInd и Ind что, в свою очередь, определяет характер или яркость окраски.

Для характеристики кислотности растворов в химии широко пользуются водородным показателем, pH — отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации [H + ].

В кислых растворах pH 7, в нейтральных

Все индикаторы изменяют свою окраску не скачкообразно, а плавно, т.е. в определенном интервале значений pH, называемом интервалом перехода.

Поскольку индикаторы как кислоты или основания отличаются друг от друга по силе, они имеют разные интервалы перехода (см. табл.1).

источник

Раствором называют гомогенную смесь двух или более компонентов.

Вещества, смешением которых получен раствор, называют его компонентами.

Среди компонентов раствора различают растворенное вещество, которое может быть не одно, и растворитель. Например, в случае раствора сахара в воде сахар является растворенным веществом, а вода является растворителем.

Иногда понятие растворитель может быть применимо в равной степени к любому из компонентов. Например, это касается тех растворов, которые получены смешением двух или более жидкостей, идеально растворимых друг в друге. Так, в частности, в растворе, состоящем из спирта и воды, растворителем может быть назван как спирт, так и вода. Однако чаще всего в отношении водосодержащих растворов традиционно растворителем принято называть воду, а растворенным веществом — второй компонент.

В качестве количественной характеристики состава раствора чаще всего используют такое понятие, как массовая доля вещества в растворе. Массовой долей вещества называют отношение массы этого вещества к массе раствора, в котором оно содержится:

где ω(в-ва) – массовая доля вещества, содержащегося в растворе (г), m(в-ва) – масса вещества, содержащегося в растворе (г), m(р-ра) – масса раствора (г).

Из формулы (1) следует, что массовая доля может принимать значения от 0 до 1, то есть составляет доли единицы. В связи с этим массовую долю можно также выражать в процентах (%), причем именно в таком формате она фигурирует практически во всех задачах. Массовая доля, выраженная в процентах, рассчитывается по формуле, схожей с формулой (1) с той лишь разницей, что отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора умножают на 100%:

Для раствора, состоящего только из двух компонентов, могут быть соответственно рассчитаны массовые доли растворенного вещества ω(р.в.) и массовая доля растворителя ω(растворителя).

Массовую долю растворенного вещества называют также концентрацией раствора.

Для двухкомпонентного раствора его масса складывается из масс растворенного вещества и растворителя:

Также в случае двухкомпонентного раствора сумма массовых долей растворенного вещества и растворителя всегда составляет 100%:

Очевидно, что, помимо записанных выше формул, следует знать и все те формулы, которые напрямую из них математически выводятся. Например:



Также необходимо помнить формулу, связывающую массу, объем и плотность вещества:

а также обязательно нужно знать, что плотность воды равна 1 г/мл. По этой причине объем воды в миллилитрах численно равен массе воды в граммах. Например, 10 мл воды имеют массу 10 г, 200 мл — 200 г и т.д.

Для того чтобы успешно решать задачи, помимо знания указанных выше формул, крайне важно довести до автоматизма навыки их применения. Достичь этого можно только прорешиванием большого количества разнообразных задач. Задачи из реальных экзаменов ЕГЭ на тему «Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе»» можно порешать здесь.

Рассчитайте массовую долю нитрата калия в растворе, полученном смешением 5 г соли и 20 г воды.

Растворенным веществом в нашем случае является нитрат калия, а растворителем — вода. Поэтому формулы (2) и (3) могут быть записаны соответственно как:

Из условия m(KNO3) = 5 г, а m(Н2O) = 20 г, следовательно:

Какую массу воды необходимо добавить к 20 г глюкозы для получения 10%-ного раствора глюкозы.

Из условий задачи следует, что растворенным веществом является глюкоза, а растворителем — вода. Тогда формула (4) может быть записана в нашем случае так:

Из условия мы знаем массовую долю (концентрацию) глюкозы и саму массу глюкозы. Обозначив массу воды как x г, мы можем записать на основе формулы выше следующее равносильное ей уравнение:

Решая это уравнение находим x:

150 г 15%-ного раствора хлорида натрия смешали со 100 г 20%-ного раствора этой же соли. Какова массовая доля соли в полученном растворе? Ответ укажите с точностью до целых.

Читайте также:  Как отследить телефон если потерял

Для решения задач на приготовление растворов удобно использовать следующую таблицу:

где mр.в., mр-ра и ωр.в. — значения массы растворенного вещества, массы раствора и массовой доли растворенного вещества соответственно, индивидуальные для каждого из растворов.

Вставим все эти значения в таблицу, получим:

Нам следует вспомнить следующие формулы, необходимые для расчетов:

Начинаем заполнять таблицу.

Если в строчке или столбце отсутствует только одно значение, то его можно посчитать. Исключение — строчка с ωр.в., зная значения в двух ее ячейках, значение в третьей рассчитать нельзя.

В первом столбце отсутствует значение только в одной ячейке. Значит мы можем рассчитать его:

Аналогично у нас известны значения в двух ячейках второго столбца, значит:

Внесем рассчитанные значения в таблицу:

Теперь у нас стали известны два значения в первой строке и два значения во второй строке. Значит мы можем рассчитать недостающие значения (m(3)р.в. и m(3)р-ра):

Внесем рассчитанные значения в таблицу, получим:

Вот теперь мы вплотную подобрались к расчету искомой величины ω(3)р.в.. В столбце, где она расположена, известно содержимое двух других ячеек, значит мы можем ее рассчитать:

К 200 г 15%-ного раствора хлорида натрия добавили 50 мл воды. Какова массовая доля соли в полученном растворе. Ответ укажите с точностью до сотых _______%

Прежде всего следует обратить внимание на то, что вместо массы добавленной воды, нам дан ее объем. Рассчитаем ее массу, зная, что плотность воды равна 1 г/мл:

Если рассматривать воду как 0%-ный раствор хлорида натрия, содержащий соответственно 0 г хлорида натрия, задачу можно решить с помощью такой же таблицы, как в примере выше. Начертим такую таблицу и вставим известные нам значения в нее:

В первом столбце известны два значения, значит можем посчитать третье:

Во второй строчке тоже известны два значения, значит можем рассчитать третье:

Внесем рассчитанные значения в соответствующие ячейки:

Теперь стали известны два значения в первой строке, значит можем посчитать значение m(3)р.в. в третьей ячейке:

Теперь можем рассчитать массовую долю в третьем растворе:

источник

Молярная концентрация См– отношение количества вещества в молях (n) к объему раствора в литрах:

Если вещество обозначить через Xто:

Нормальная концентрация или молярная концентрация эквивалента Сн – отношение количества эквивалентов вещества к объему раствора

Титр (Т) – часто используется на практике. Титр раствора –это масса вещества в граммах в 1 мл раствора (г/мл).

Если Т(HNO3) = 0,006354 г/мл, то это значит, что в 1 мл раствора содержится 0,006354 г азотной кислоты.

Титр раствора по определяемому веществу– это масса вещества в г, взаимодействующая с 1 мл титранта. Например, ТHCl/NaOHсоставляет 0,003954 г/мл, это означает, что 1 мл раствораHCl(титранта) реагирует с 0,003954 гNaOH(определяемого вещества).

Массовая доля вещества (ω)–– отношение массы растворенного вещества (mв-ва) к массе раствора(mр-ра). Массовая доля – величина безразмерная, ее представляют либо в долях, либо в процентах. Например, для 5%-го раствора хлорида кальция, широко применяемого в медицине, ω%(CaCl2) =5% или в долях ω=0,05. И это означает, что в 100 г раствора содержится 5 г хлорида кальция.

ω

где ρ – плотность раствора.

Моляльная концентрация Cm– отношение количества молей растворенного вещества к 1000 г растворителя, т.е. число молей растворенного в-ва в 1000 г растворителя.

(плотность (ρ) раствора дана в г/мл)

Растворы титр, которых известен, называются титрованными. Титрованный раствор можно приготовить, если точную навеску растворить в мерной колбе. Например, навеску 0,2750 г Nа24поместим в колбу на 200 мл и доведем объем дистиллированной водой до метки, то титр приготовленного раствора точно, конечно, известен:

Вещества, из которых готовят растворы с известным титром, называются исходными (стандартными веществами). Исходные вещества должны удовлетворять следующим требованиям:

а) они должны быть химически чистыми (примеси не более 0,05-0,1 %);

б) состав должен строго соответствовать химической формуле;

в) устойчивы при хранении в растворе и в твердом состоянии;

г) величина эквивалента должна быть наибольшей.

Раствор, приготовленный таким образом, называется стандартными раствором с приготовленным титром. Способ приготовления титрованных растворов зависит от свойств вещества и агрегатного состояния

1. Из веществ кристаллических х.ч. готовят по точной навеске.

Например: приготовить 250 мл 0,1н раствораNa2CO3, М(Na2CO3) = 106 г/моль. Эквивалентная масса Э(Na2CO3) = 53 г/моль,

а) рассчитать навеску, необходимую для приготовления раствора:

б) отвесить навеску на аналитических весах,

в) навеску количественно перенести в мерную колбу на 250 мл, растворить в небольшом количестве дистиллированной воды и долить ею до метки, тщательно перемешивая.

2. Приготовление из фиксанала.Готовят раствор, сразу разбивая фиксанал в мерную колбу нужного объема, и вымывают из фиксанала все кристаллы дистиллированной водой и доводят раствор до метки.

3. Из кристаллических веществ, загрязненных, гигроскопичных, летучих и т.д.

Необходимо для приготовления;

б) отвесить ее на технических весах, перенести в любую склянку на 250 мл, растворить в дистиллированной воде и долить до метки,

в) установить точную концентрацию приготовленного раствора по исходному веществу (титрованному раствору). Растворы, титр которых находят не по точной навеске, а путем титрования титрованным раствором, называют растворы с установленным титром.

1. Приготовить400мл 0,05 н раствора буры из кристаллической.

Определить массу навески буры, она равна:

Отвешиваем на аналитических весах навеску, переносим в мерную колбу, тщательно растворяем и доводим до метки 400 мл.

2.Приготовить 100 мл0,15 н раствора из 3н раствора её.

Вопросы к задаче: а) в каких объемах реагируют растворы с одинаковой концентрацией? б) какая зависимость между объемами реагирующих веществ и нормальными концентрациями?

Данную задачу можно решить по формуле: Сн1∙V1= Сн2∙V2;

Сн1 и Сн2 — концентрации растворов моль/л;V1иV2 – объемы исходного и конечного раствора в мл,

Значит, для приготовления 100 мл 0,15 н раствора нужно взять 5 мл 3н раствора и довести до метки 100 мл дистиллированной водой.

3.Приготовить 100г 14% раствора,хлорида натрия из 22%- го и 10%-го растворов этой соли.

Весовое соотношение исходных растворов находим по правилу смешения (правило креста):

10% 8 весовых частей

14%

22% 4 весовые части

Из большего числа вычитаем меньшее: 22-14= 8 в.ч. 10%-го

Получим 12 г 14% -го раствора

на 12 г 14%-го раствора нужно 8 г 10%-ного

Х =66,7 г

на 12 г 14%-го раствора нужно 4 г 22%-ного

на 100 г Х

Измеряем ареометром плотность исходных растворов. Разделив массы растворов на плотность, получим объемы исходных растворов, необходимых для приготовления нужного раствора. Отмериваем их и переливаем в склянку для использования в работе.

Определить титр раствора хлорида натрия, если известно, что на титрование его 10 мл расходовалось 9,2 мл 0,1 н раствора нитрата серебра. Титр можно определить:

по закону эквивалентов: (Cн∙V)NaCl= (Cн∙V)AgNO3

Cн (NaCl) = (9,2∙0,1)/10 = 0,092 моль/л, Т = (58,5∙0,092)/1000 = 0,005382 г/мл

58,5 – это эквивалентная масса хлорида натрия.

ФИКСИРОВАНИЕ ТОЧКИ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

Установление состояния эквивалентности является очень важным моментом в проведении анализа. Несоответствие момента прекращения титрования (точки эквивалентности) приводит к возникновению индикаторных ошибок титрования, к неправильным ответам, что чревато последствиями. В принципе, индикаторная ошибка неизбежна при любом определении, но при правильном определении точки конца реакции столь мала, что ею можно пренебречь. Точку эквивалентности можно определить химическими методами (применение индикаторов) и физико-химическими методами (потенциометрическими, кондуктометрическими, фотоколометрическими).

В некоторых случаях изменения в системе титрования столь заметны, что не требуется каких то заметных особых приемов для обнаружения конца реакции. Проблема выбора способа фиксирования точки эквивалентности всегда решается применительно к конкретной практике (методике исследования). Чаще всего используют индикаторы. Полученные результаты должны быть достоверны, т.е. должны быть подвергнуты статистической обработке. Методику статобработки см. в данном методическом руководстве.

Метод нейтрализации и его применение в медико-санитарной практике

Медико биологическое значение.

Метод кислотно-основного титрования позволяет определять количественно в исследуемых объектах кислые и основные продукты.

Так, в санитарно-гигиенической практике этим методом определяют кислотность и щелочность многих пищевых продуктов, питьевых и сточных вод.

В клинической практике кислотно-основное титрование используют для определения кислотности желудочного сока, буферной емкости крови, спинно-мозговой жидкости, мочи и других биологических жидкостей.

Этот метод широко используется в фармацевтической химии при анализе лекарственных веществ, установления доброкачественных продуктов питания (например,молока).

Большое значение имеет рассматриваемый метод и при санитарно гигиенической оценке объектов окружающей среды. Промышленные стоки могут содержать или кислые, или щелочные продукты. Закисление или защелачивание природных водоемов и почвы приводит порой к необратимым последствиям, в связи с чем контроль кислотно-основного баланса весьма важен.

Краткое описание метода нейтрализации сводится к следующим моментам:

В основе метода лежит реакция взаимодействия

основания: сильные и слабые: соли, подвергающиеся гидролизу.

Сильные кислоты (соляная, серная) с концентрацией от 0,01 до 1,0 моль/л используются для определения концентрации оснований и солей, гидролизующихся по аниону.

Сильные основания: (NaOH, KOH) с концентрацией от 0,01 до 1,0 моль/л используются для определения концентрации кислот и солей, гидролизующихся по катиону.

Чаще всего титранты для метода нейтрализации готовят из фиксаналов. Иногда растворы сильных кислот готовят разбавлением концентрированного раствора кислоты, а растворы сильных оснований, растворением навески твердой щелочи. Последние способы приготовления растворов, требуют экспериментального уточнения концентрации приготовленного титранта с использованием установочных (исходных) веществ.

Для титрантов кислот, в качестве установочных веществ, используют соду Na2CO3 или буру Na2B4O7•10H2O.

Для титрантов щелочей — щавелевую кислоту (H2C2O4•2H2O).

Реакция между кислотами и основаниями не сопровождается, как правило, какими-либо внешними эффектами, поэтому для фиксирования точки эквивалентности приходится использовать специальные вещества-индикаторы. Кислотно-основные индикаторы это, слабые кислоты или основания, степень ионизации которых определяется концентрацией [H + ] ионов в растворе.

Чем больше концентрация H + ионов, тем меньше будет степень ионизации индикатора. Молекулярная HInd и ионная HInd формы индикатора имеют разные окраски. Таким образом, концентрация ионов H + влияет на соотношение концентраций HInd и Ind что, в свою очередь, определяет характер или яркость окраски.

Для характеристики кислотности растворов в химии широко пользуются водородным показателем, pH — отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации [H + ].

В кислых растворах pH 7, в нейтральных

Все индикаторы изменяют свою окраску не скачкообразно, а плавно, т.е. в определенном интервале значений pH, называемом интервалом перехода.

Поскольку индикаторы как кислоты или основания отличаются друг от друга по силе, они имеют разные интервалы перехода (см. табл.1).

источник