Количественные соотношения реагирующих веществ — КиберПедия 

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Количественные соотношения реагирующих веществ

2017-09-29 800
Количественные соотношения реагирующих веществ 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

Уравнение химической реакции выражает соотношение числа молекул исходных веществ, превращающихся в определенное коли-чество молекул продуктов. Вследствие постоянства числа Авогадро изменение количества реагирующих веществ происходит пропорцио-нально числу молей этих веществ.

П р и м е р. Реакция нейтрализации гидроксида натрия и серной кислоты:

 

2 NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2 H2O
2 моль   1 моль ® 1 моль   2 моль
2∙40 г   98 г ® 142 г   2∙18 г
178 г = 178 г

 

Два моля щелочи взаимодействуют с одним молем кислоты с образованием одного моля соли и двух молей воды. Можно выразить это же соотношение, переведя числа молей в единицы массы:

 

М(NaOH) = 40 г/моль, М(H2SO4) = 98 г/моль,

М(Na2SO4) = 142 г/моль, М(H2O) = 18 г/моль.

 

Из полученного соотношения следует, что при осуществлении реакции на каждые 80 г гидроксида натрия необходимо добавить 98 г серной кислоты, при этом получится 142 г соли и 36 г воды. И, конеч-но, выполняется закон сохранения вещества: общая масса веществ, вступающих в химическую реакцию (178 г), равна общей массе продуктов реакции (178 г).

Если задана масса одного из реагентов, то, используя количест-венные соотношения, заданные уравнением реакции, можно определить массы остальных веществ.

П р и м е р. Сколько граммов серной кислоты необходимо доба-вить к 1,6 г гидроксида натрия для полной нейтрализации щелочи?

 

  2NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2H2O
М (X), г/моль              
n (X), моль 1,6/40 =0,04   0,02   0,02   0,04
m (X), г 1,6   0,02∙98= 1,96   0,02∙142= 2,84   0,04∙18= 0,72

 

Ответ: 1,96 г серной кислоты.

Уравнение реакции показывает соотношение количеств реаги-рующих веществ. В случае протекания реакций между растворами для определения количества (масса или объем) взаимодействующих растворов необходимо учитывать содержание реагирующих веществ в растворе. Раствор состоит из растворенного вещества и растворите-ля, чаще всего воды. Растворитель не расходуется при протека-
нии реакции, поэтому при расчете количество реагентов не учиты-вается.

 

Концентрация

 

Концентрация растворенного вещества − величина, характери-зующая количественный состав раствора (количество растворенного вещества в единице массы или объема раствора). Чаще всего это массовая доля (w) и молярная концентрация (C (X)), молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) , моляльная концентрация (В (X)).

Массовая доля (w) – доля растворенного вещества в единице массы раствора − вычисляется как отношение массы растворенного вещества m (X) к массе раствора (m p):

 

или .

Массовая доля, выраженная в процентах (w%), − процентная концентрация − численно равна массе растворенного вещества в граммах, содержащейся в 100 г раствора. Соответственно масса растворенного вещества, содержащегося в растворе:

 

или .

 

В зависимости от выбранной единицы измерения для характери-стики состава раствора кроме массовой доли используют мольную или объемную долю .

П р и м е р. Какое количество гидроксида натрия содержится в 300 г его 5%-ного раствора?

100 г раствора содержат 5 г NaOH, 300 г раствора содержат

 

.

 

Если стоит задача определить массу растворенного вещества в объеме раствора, то необходимо знать его плотность .

П р и м е р. Какое количество гидроксида натрия содержится в
300 мл 5% раствора? Плотность раствора .

Масса раствора

 

;

 

масса растворенного вещества

 

.

 

Молярная концентрация вещества Х – количество растворенного вещества в молях, содержащегося в 1 л раствора:

 

[моль/л].

 

Соответственно количество вещества, содержащегося в растворе:

n (X) = C (X)∙ V, [моль],

 

где V − объем раствора в литрах.

Часто встречается другое обозначение молярной концентрации C (X), которое принято обозначать «М». Так, раствор с концентрацией C (X) = 0,5 моль/л º 0,5 М раствор.

П р и м е р. Какое количество хлористого водорода в граммах содержится в 2 л раствора соляной кислоты концентрации C (HCl) = = 0,1 моль/л (0,1 М)?

1 л раствора кислоты содержит 0,1 моль HCl;

2 л раствора содержат

 

n (HCl) = C (HCl)∙ V = 0,1·2 = 0,2 моль HCl.

 

Масса содержащегося в растворе хлористого водорода:

 

m (HCl) = n (HCl)· М (HCl) = 0,2·36,5 = 7,3 г,

М (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль.

 

Молярная концентрация эквивалента вещества Х − количество моль эквивалентов вещества, содержащееся в 1 л раствора:

 

.

 

Другое, часто используемое, название молярной концентрации эквивалента − нормальная концентрация (C н), которое принято обозначать «н». Так, раствор с молярной концентрации эквивалента = 0,1 моль/л обозначается C н(1/ z) = 0,1 моль/л (0,1 н. рас-твор), где z – эквивалентное число. Например, для перманганата калия в окислительно-восстановительных реакциях С (1/5 КMnO4) º C н (1/5) [моль/л].

Соответственно количество эквивалентов вещества X, содержа-щееся в растворе:

 

n [(1/ z)X] = C [(1/ z)X]∙ V, [моль],

 

где V − объем раствора в литрах.

П р и м е р. Какое количество серной кислоты в граммах содержат 200 мл 0,1 (1/2) н. раствора.

Так как 0,1 (1/2) н. раствор º молярная концентрация эквивалента C [(1/2)H2SO4] = 0,1 моль/л, 1 л раствора кислоты содержит 0,1 моль эквивалентов H2SO4

200 мл = 0,2 л раствора содержат n [(1/2)H2SO4]

n [(1/2)H2SO4] = C [(1/2)H2SO4]∙ V = 0,1·0,2 = 0,02 моль эквивалентов HCl

 

Масса содержащейся в растворе серной кислоты:

 

М (H2SO4) = 98 г/моль, z = 2 ® ;

m (H2SO4) = M [(1/2)H2SO4n [(1/2)H2SO4] = 0,02·49 = 0,98 г.

 

Моляльная концентрация вещества Х – количество растворено-го вещества в молях, растворенного в 1 кг растворителя:

 

.

 

Другое обозначение моляльной концентрации – Cm (моляльность раствора).

П р и м е р. Раствор хлорида натрия, моляльная концентрация соли Cm = 5 моль/кг. Рассчитать массовую долю NaCl.

Так как Cm º В (X) = 5 моль/кг, 1 кг воды содержит 5 моль NaCl.

Масса растворенной соли

 

m (NaCl) = М (NaCl)· n (NaCl) = 58,5·5 = 292,5 г,

М (NaCl) = 23 + 35,5 = 58, 5 г/моль;

 

Масса раствора

 

m p = m (H2O) + m (NaCl) = 1000 + 292,5 =1292,5 г.

 

Массовая доля NaCl (процентная концентрация):

 

 


Поделиться с друзьями:

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.024 с.