1 курс / Химия / neorganicheskaya_i_analiticheskaya_khimia_metodicheskie_ukazania

1.Массовая доля Х) содержание растворенного вещества относят к массе раствора. Х – любое растворенное вещество;

2.Молярная концентрация С(Х) и молярная концентрация эквивалента C(1/z X)

- содержание растворённого вещества относят к объёму раствора.

Массовая доля растворенного вещества – ω(Х) – отношение массы растворен-

ного вещества m(Х) к массе раствора mр-ра (выражается либо в %, либо в долях единицы):

mводы + m(Х)

Каждый раствор обладает определенным значением плотности ρ, г/см3, тогда mр-ра = ∙V и

Это означает, что в таком растворе на каждые 100г раствора приходится 20 г

NaOH и 80 г воды.

Нередко при проведении анализов необходимо приготовить растворы нужной концентрации путем разбавления водой более концентрированных рас-

творов или путем смешивания 2-х растворов различной концентрации. Для расче-

та объемов исходных растворов применяют «правило креста» или «диагонали».

31

Сущность расчета сводится к следующему: слева в столбик записываются массо-

вые доли ω1 и ω2 исходных растворов, в центре записывается число - массовая доля ω3 раствора, который нужно приготовить, затем по диагонали вычитают эти числа, получают значения массовых частей (или масс) исходных растворов.

Пример: рассчитать объемы исходных растворов V1 и V2 серной кислоты с мас-

совыми долями ω1=40% (ρ1=1.303 г/см3) и ω2=10% (ρ2=1.066 г/см3) для приготов-

ления 250 см3 раствора с массовой долей ω3=20%.

Решение: Записываем схему «диагонали»

40% , надо взять 20 г раствора или 18.76 см3 раствора с массовой долей 10%.

Отсюда, для приготовления (7.67+18.76 = 26.43) см3 раствора «3» надо взять 7.67

см3 раствора «1», а для приготовления 250 см3 раствора «3» надо взять

X (V1 см3) раствора «1».

Отсюда X = V1=7,67∙250/26.43 = 72.55см3 раствора «1». V2 = Vколбы - V1 = 250 см3 - 72.55 см3 =177.45 см3

Молярная концентрация раствора C(X), моль/л (М) – показывает количество растворенного вещества, содержащееся в одном литре раствора:

где - количество растворенного вещества (Х) в молях,

М (Х) – молярная масса вещества (Х), в г/моль.

Для раствора серной кислоты, молярная концентрация которого равна 0.1

моль/л это означает, что в 1л раствора содержится 0,1 моля H2SO4, то есть

0.1 х 98 = 9.8 г серной кислоты.

32

где M(1/z X) - молярная масса эквивалента вещества (Х), г/моль;

1/z - фактора эквивалентности.

Расчет молярной массы эквивалента вещества

Молярная масса эквивалента кислот рассчитывается как произведение молярной массы вещества М(Х) на 1/z, где z – числo атомов водорода, принима-

ющих участие в реакции обмена. Так, в зависимости от числа атомов водорода,

принимающих участие в реакции обмена, молярные массы эквивалента ортофос-

форной кислоты H3PO4 могут быть рассчитаны как:

M (1/1 H3PO4) = 98 г/моль; М(1/2 H3PO4) = 49 г/моль; М(1/3H3PO4) = 32.6 г/моль.

Для раствора H3PO4, молярная концентрация эквивалента которого 0.2

моль/л, это означает, что в 1л такого раствора содержится 0.2 × 1/3 × 98 = 6.52 г.

Молярная масса эквивалента оснований рассчитывается как произведе-

ние фактора эквивалентности 1/z на молярную массу вещества М(Х), где z – чис-

ло гидроксильных групп ОН-, принимающих участие в реакции обмена.

Тогда для Ca(OH)2 молярная масса эквивалента может иметь два значения:

М(1/1Х)=1/1× 74=74 г/моль,

М(1/2Х) = 1/2×74 = 37 г/моль, где Х – это Ca(OH)2.

Молярная масса эквивалента соли рассчитывается как произведение мо-

лярной массы соли М(Х) на фактор эквивалентности 1/ z, где z – равно произве-

дению числа атомов металла в соли и его валентности. Для сульфата алюминия

Al2(SO4)3 молярная масса эквивалента составляет:

M(1/ z) (Al2(SO4)3)=1/6 × 342=57 г/моль

33

Далее студент взвешивает мерную колбу с раствором, проводит расчет плотности приготовленного раствора и сдает результаты преподавателю.

Результаты эксперимента записываются в таблицу:

37

1.4.5. Равновесия в растворах электролитов

Электролитическая диссоциация

Электролиты – это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К ним относятся соли, кислоты и основания.

Электролитическая диссоциация - это распад электролитов на ионы,

под действием полярных молекул растворителя при растворении в воде или расплавлении.

Основные положения теории электролитической диссоциации:

(Была разработана С. Аррениусом в 1889 г.)

1. Электролиты при растворении в воде распадаются (диссоциируют) на ионы. Ионы – это атомы или группы атомов, имеющие положительный или от-

рицательный заряд: катионы (+) и анионы (-).

2. Ионы отличаются от атомов, как по строению, так и по свойствам.

Например, металлический натрий – активный щелочной металл, его электрон-

ная конфигурация Na 1s22s22p63s1. Катион натрия Na+ не активен, его электрон-

ная структура Na+ 1s22s22p6 совпадает со структурой инертного газа неона.

3. Ионы в растворе двигаются хаотично, под действием электрического тока они приобретают направленное движение. Катионы (+) движутся к катоду

(- электрод), анионы (-) движутся к аноду (+ электрод).

4. Диссоциация – процесс обратимый, параллельно с распадом на ионы – диссоциацией, идет соединение ионов в молекулы – ассоциация.

38

5. Ионы, которые образуются при диссоциации в водном растворе гидра-

тированы, т.е. окружены молекулами воды.

Уравнение электролитической диссоциации:

NaCl + n H2O <=> Na+(H2O)x + Cl- (H2O)n-x Упрощено: NaCl <=> Na+ + Cl-

В водных растворах легче всего диссоциируют вещества с ионной свя-

зью. Диссоциация веществ с полярной ковалентной связью проходит ступенча-

то:

Таким образом, электролитами являются вещества с ионной или кова-

лентной связью и диссоциировать они могут только в полярных растворителях.

Диссоциация кислот, оснований и солей в водных растворах

39

Ка I ; Ка II ; Ка III называются константами диссоциации по I, II и III ступеням.

Общий ион H+, придает окраску индикаторам.

II. Основания – это электролиты, при диссоциации которых в качестве анио-

нов образуются только гидроксид - ионы ОН−. NaOH <=> Na+ + ОН−

Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

Общих ионов нет, индикаторы не изменяют окраску.

Процесс электролитической диссоциации веществ в водных растворах количественно характеризуется двумя величинами:

1. степенью электролитической диссоциации - ,

40