Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Transkrypt

1 Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów ierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach rojektu Era inżyniera ewna lokata na rzyszłość Oracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

2 Sosoby wyrażania stężeń 1. Roztwór rzeczywisty składa się z co najmniej jednej substancji rozuszczonej i rozuszczalnika. są jednorodne (jednofazowe), co najmniej dwuskładnikowe, klarowne, różnią się zawartością substancji rozuszczonej. Roztwór nasycony roztwór ozostający w równowadze dynamicznej z nadmiarem substancji rozuszczonej. Ilość substancji znajdująca się w roztworze nasyconym, czyli stężenie roztworu nasyconego nazywana jest rozuszczalnością. Rozuszczalność substancji określa się najczęściej jako liczbę gramów substancji rozuszczonej w 100g rozuszczalnika. 2. Stężenie roztworu zawartość substancji rozuszczonej w określonej ilości rozuszczalnika lub roztworu. Stężenie rocentowe ( ) wyraża, ile gramów (bądź innych jednostek wagowych) substancji rozuszczonej znajduje się w 100g (bądź innych jednostkach wagowych) roztworu. Wyraża się wzorem ogólnym: gdzie: m s masa substancji rozuszczonej m roz masa rozuszczalnika Jako masa roztworu rozumiana jest suma mas substancji rozuszczonej i rozuszczalnika, więc: (1) gdzie: m r masa roztworu (2) Stężenie rocentowe objętościowe ( v ) określa liczbę jednostek objętościowych (n. cm, dm, ml) substancji rozuszczonej zawartej w 100 jednostkach objętościowych roztworu. V s objętość substancji rozuszczonej V r objętość roztworu Stężenie molowe ( m ) mówi, ile moli substancji rozuszczonej (n) znajduje się w 1 dm roztworu. () (4)

3 V objętość roztworu wyrażona w dm Jeżeli za liczbę moli (n) odstawić, gdzie: m s oznacza masę substancji rozuszczonej a M mol masę molową tej substancji to owyższy wzór rzyjmuje ostać: (5) Przykładowo roztwór trzy molowy można wyrazić jako mol/dm, bądź zastęując wymiar mol/dm literą M, można go zaisać jako M. Stężenie molalne () wyraża liczbę moli substancji rozuszczonej (n) w jednym kg rozuszczalnika. Wyraża się wzorem: (6) gdzie: m o oznacza masę rozuszczalnika wyrażoną w kg. Przykładowo roztwór molalny oznaczany jest jako m. Ułamek masowy lub wagowy (w) ułamek wyrażający stosunek masy danego składnika do sumy mas wszystkich składników mieszaniny. m s masa danego składnika m r suma mas wszystkich składników. Ułamek molowy (x i ) stosunek liczby moli danego składnika (n i ) do sumy liczby moli wszystkich składników wystęujących w roztworze (Σ n i ). (7) Suma ułamków molowych wszystkich składników wystęujących w roztworze równa jest jedności. W obliczeniach dotyczących stężeń roztworów zakłada się, że masy składników i roztworów są addytywne, a to oznacza, że masa danego roztworu jest sumą mas wszystkich składników wchodzących w skład roztworu czy różnych zmieszanych roztworów. W rzyadku objętości roztworów wygląda to nieco inaczej, dlatego też nie należy stosować addytywności roztworów. Przykład 1. Ile gramów chlorku sodu należy dodać aby sorządzić 200g 10% roztworu? 1 sosób: Przekształcając wzór (2) otrzymujemy wzór a masę substancji rozuszczonej: 10% 200g m s m s 20gNal (8)

4 2 sosób z roorcji: 200 g stanowi x g stanowi 10% x = 20g sosób z roorcji: Jeżeli 10 g substancji rozuszczonej rzyada na 100 g roztworu to: x g substancji rozuszczonej rzyada na 200 g roztworu x = 20g Przykład 2. Ile gramów chlorku otasu otrzeba do sorządzenia 0,1 dm roztworu o stężeniu 1 mol/dm? 1 sosób: ms Przekształcając wzór (5) m otrzymujemy wzór na masę Kl, którą należy użyć: M V mol ms m M mol V M mol Kl = 74,5 g/mol m s 1mol dm 74,5 g mol 0,1 dm 7, 45gKl 2 sosób: Obliczam liczbę moli Kl zawartą w 0,1 dm roztworu 1-molowego: n = m V = 1 mol/dm 0,1 dm = 0,1 mol Kl wykorzystując masę molową chlorku otasu obliczam ile g Kl zawarte jest w 0,1 mola Kl z roorcji: 1 mol Kl - 74,5 g Kl 0,1 mol Kl x g Kl x = 7,45 g Kl Przykład. W 150g wody rozuszczono 15g soli. Oblicz stężenie rocentowe tego roztworu. Korzystając ze wzoru (1) obliczam stężenie rocentowe: ms m m s roz 15g 15g 150g 9,1% Przykład 4. Oblicz stężenie molowe roztworu otrzymanego rzez rozuszczenie 40g KOH w 200 cm wody. Gęstość otrzymanego roztworu wynosi 1,2g/cm. Obliczam masę wody (rozuszczalnika): d H 1g / cm 2 O m H O d V 1g / cm 200cm 200g 2 m roztworu = m KOH + m H 2 O = 40g + 200g = 240g Nastęnie obliczam objętość roztworu, w którym znajduje się 240g roztworu, onieważ 240g d r to: V r V r 200cm 0, 2dm Vr d r 1,2 g / cm Liczba moli KOH zawarta w roztworze wynosi:

5 n m M s mol 40g 56g / mol 0,71mola M mol KOH = 56g/mol n 0,71mol Stężenie molowe wynosi: m więc: m,55mol / dm V 0,2dm Przykład 5. Rozuszczono 7,g Hl w 6g wody. Oblicz ułamki molowe obu składników w otrzymanym roztworze. Obliczam liczbę moli oszczególnych składników roztworu: M mol Hl = 6,5g/mol M mol H 2 O = 18g/mol 7,g n Hl 0, 2molHl 6,5g / mol 6g n wody 2moleH 2 O 18g / mol ( nhl nwody ) 0,2mol 2mol 2, 2mol Ułamki molowe oszczególnych składników obliczam ze wzoru: x Hl x wody 0,2mol 2,2mol 2mol 2,2mol 0,09 0,91 Suma ułamków molowych równa jest jedności x x ) 1 ( Hl wody Przykład 6. Oblicz ile cm 96% roztworu kwasu siarkowego(vi) o gęstości 1,84g/cm należy odmierzyć w celu rzygotowania 2dm 1 molowego roztworu tego kwasu? Obliczamy liczbę moli H 2 SO 4 jaką musi zawierać roztwór końcowy: Ponieważ r-r jest 1 molowy to oznacza, że 1 mol substancji rozuszczonej znajduje się w 1 dm roztworu. Więc w 2dm roztworu owinno się znaleźć: 1 mol 1 dm x mol - 2 dm x = 2 mole H 2 SO 4 Masę substancji rozuszczonej w roztworze końcowym można obliczyć ze wzoru (lub roorcji): m s = n M mol M mol H 2 SO 4 = 98 g/mol m s = 2 mole 98 g/mol = 196 g 1 mol H 2 SO 4-98 g 2 mole H 2 SO 4 x g x = 196 g Masę roztworu 96%, która zawiera tyle samo substancji rozuszczonej można obliczyć:

6 ms m r lub 96 g subst. rozuszczonej g r-ru 196g m r 204g 96% 196 g subst. rozuszczonej x g r-ru x = 204 g r-ru Objętość 96% roztworu H 2 SO 4 można obliczyć z gęstości roztworu: 204g Ponieważ d r to V r V r 110, 87cm Vr d r 1,84 g cm lub z roorcji wykorzystując definicję gęstości: 1,84 g 1 cm Zadania 204 g x cm x = 110,87 cm 1. W jakiej ilości wody należy rozuścić 15,5g Kl aby otrzymać roztwór 0%? 2. Do 50g 0% roztworu cukru dodano 150g wody. Oblicz stężenie % i ułamek masowy otrzymanego roztworu.. Z 200g wodnego roztworu Nal odarowano wodę i otrzymano 5g Nal. Jakie było stężenie rocentowe tego roztworu. 4. W jakiej objętości 25% roztworu kwasu fluorowodorowego o gęstości 1,1g/cm znajduje się 1 mol HF? 5. Oblicz ile gramów a(no ) 2 i ile gramów wody otrzeba do rzygotowania 0,5kg 10% roztworu. 6. W dm roztworu znajdują się 2 mole KOH. Oblicz stężenie molowe tego roztworu. 7. Oblicz stężenie molowe roztworu otrzymanego rzez rozuszczenie 0g NaOH w 100ml wody. Gęstość otrzymanego roztworu wynosi 1,1g/cm. 8. Oblicz stężenie molowe roztworu otrzymanego rzez rozuszczenie 117g Nal w 00cm wody. Gęstość otrzymanego roztworu wynosi 1,18g/cm. 9. Ile gramów a(oh) 2 otrzeba do sorządzenia 0,1 dm roztworu o stężeniu 2mol/dm. 10. Oblicz ile cm stężonego roztworu NaOH otrzeba do sorządzenia 250cm roztworu zasady o stężeniu 0,5 mol/dm. Stężenie roztworu zasady wynosi 44% a jego gęstość 1,469g/cm.