skanuj0047

96 4. Stężenia roztworów

4.6. Przeliczanie stężeń

W praktyce chemicy posługują się różnymi jednostkami stężeń. Takimi, które są w danej sytuacji najbardziej dogodne. Stąd pożyteczna jest umiejętność przeliczania stężeń roztworów z jednych jednostek na inne. Do tego celu w wielu | przypadkach niezbędna jest znajomość gęstości roztworu oraz mas molowych -jego składników.

m

Przykład 14

60,0% roztwór HjPO* ma gęstość 1,426 g/cm³. Obliczyć jego stężenie molowe, molalne i normalne. Jaki jest ułamek molowy H3PO4 w tym roztworze? M_Hjf0j = 98,0 g/mol, M_HjO=18,0 g/mol.

Rozw iązanie

a) W przypadku stężenia molowego dogodnie jest odnieść obliczenia do 1 dm³ (1000 cm³) roztworu:

masa 1 dm³ roztworu wynosi 1000 cm³ - 1,426 g/cra³ - 1426 g. 60% tej masy, czyli: 1426 g • 60/100 * 855,6 g przypada na H3PO4, co stanowi 855,6 g/ (98,0 g/mol) - 8,73 moli. Roztwór zawiera więc 8,73 moli H3PO4 w 1 dm³, czyli ---- jftgt a_f73 molowy. _ ,—    _--------,--------

b)    W przypadku stężenia molalnego dogodnie jest odnosić obliczenia do 1000 g rozpuszczalnika:

w 60,0% roztworze H3PO4 na (100 - 60,0) g wody przypada 60,0 g H₃P0_4> więc w tym roztworze na lOOOg wody przypada x =    " l'W0S» co stanowi

1500 g /(98 g/mol) =* 15,31 mola. Roztwór jest 15,31 molalny. -

c)    Kwas H₃P0₄jest krasem trójrównóważnikó<Vym (trójzasadowym), więc masa 1 mola kwasu zawiera trzy gramorównoważniki. Stąd 60,0% roztwór HjPO* będzie 3 • 8,73 ■ 26,19 normalny

d)    W przypadku ułamka molowego dogodnie jest odnosić obliczenia do jakiejś konkretnej masy roztworu (np. 100 g). W tej masie roztworu znajdąje się: 60,0 g HjP0₄, co stanowi n_HłPOł" 60,0 g/(98 g/mol) = 0,612 mol oraz (100 -- 60,0) g ■ 40 g wody, co stanowi n„ ₀" 40 g/(18,0 g/mol) = 2,222 mol,

'sm,

---JM>?--0,216

zatem: x_HjK>4

ⁿii,pQ,⁺ⁿH_ao 0,612 + 2*222

Przykład 15

Roztwór, w którym ułamek molowy kwasu siarkowego wynosi 0*09, ma gęstość 1,260 g/cm³. Obliczyć stężenie molowe, normalne, molalne oraz procentowe (wagowe) tego kwasu. M_HjSOj=98,08 g/mol, M_Hj0= 18,0 g/mol Rozwiązanie

a) Aby obliczyć stężenie procentowe roztworu najlepiej odnieść się do 1 mob roztworu (n_HlK>, + n_Hl0 = 1). Wtedy X_KlK)< =^p—=0,09,

a n_Hj0= 0,91. Masa tej ilości roztworu wynosi: 0,09 mol • 98,08 g/mol + 0,91 mol • 18,0 g/mol ■ 25,21 g i znajduje się w niej 0,09 mol • 98,08 g/mol *= 8,83 głfeS04, co stanowi: ^-^ 100 = 35,0%.

b) Aby obliczyć stężenie molalne należy odnieść się do 1000 g wody, czyli

■ł—52 _s 55,56 moli wody. Odpowiadającą tej liczbie moli wody liczbę moli 18 .

“HjSOrobllczamy znając x_H.

SOz

HjS0₄

HjSO*

H2SO4

+ 55,56

0,09; -= 0,09; n_H2S04

55,56 0,09 (1-0,09)

5,49

Zatem na 1000 g wody przypada 5,49 moli H₂S0₄. Roztwór jest 5,49 molalny.

c)    1 moi roztworu, zawierający 0,09 mola H2SO4, waży 25,21 g (pkt a) i

zajmuje objętość 25,21 g/(1^26 g/cm³) = 20,0 cm³. W tym roztworze na 1000 cm³ przypada więc:    —    -r- . .

0,09 mol -1000cm _ 4_ł5Q_moi_a HjSO* Roztwór jest 4,50 molowy.

20 cm⁹

d)    Kwas H2SO4 jest kwasem dwurównoważnikowym (dwuzasadowym), więc masa 1 mola kwasu zawiera dwa gramorównoważniki. Stąd roztwór ten jest 2 • 4,50 ■ 9,00 normalny.