Смешение и разбавление

8 заданий

Баланс при разбавлении

При разбавлении водой количество растворённого вещества не меняется. Отсюда две рабочие формулы:

\[c_1V_1 = c_2V_2\qquad\qquad w_1m_1 = w_2m_2\]

Для приготовления раствора заданной молярности из концентрированной кислоты удобно идти через массу: количество → масса чистого вещества → масса концентрированного раствора → его объём.

edit_noteЛитр 1 М серной кислоты

Нужен 1,00 моль \(\ce{H2SO4}\) = 98,1 г чистой кислоты = \(98{,}1/0{,}96 = 102\) г 96 %-й кислоты = \(102/1{,}84 = 55{,}5\) мл. Эти 55,5 мл медленно вливают в 700–800 мл воды, охлаждают и доводят водой до 1 л в мерной колбе.

errorКислоту — в воду

При разбавлении серной кислоты выделяется очень много теплоты (около 90 кДж на моль). Если лить воду в кислоту, первые капли воды мгновенно вскипают на поверхности тяжёлой кислоты и разбрызгивают её. Если лить кислоту в воду тонкой струйкой, теплота распределяется по большому объёму воды. Мнемоника: «Сначала вода, потом кислота, иначе случится большая беда».

auto_awesomeОбъёмы не складываются

50 мл спирта и 50 мл воды дают около 97 мл раствора: молекулы воды и спирта связываются водородными связями и упаковываются плотнее. Смешение серной кислоты с водой тоже даёт заметное сжатие. Поэтому в точных расчётах складывают массы и пользуются плотностью итогового раствора; предположение об аддитивности объёмов — приближение для разбавленных растворов.

Смешение растворов, которые реагируют

Если смешиваемые растворы реагируют, «средняя концентрация» не имеет смысла: сначала нужно учесть реакцию. Удобнее всего считать в миллимолях (\(c\cdot V_\text{мл}\)), а затем делить остатки и продукты на общий объём.

edit_noteКислота и щёлочь

100 мл 0,20 М \(\ce{HCl}\) (20 ммоль) и 50 мл 0,20 М \(\ce{NaOH}\) (10 ммоль). Реагируют 10 ммоль, в растворе 150 мл: \([\ce{NaCl}] = 10/150 = 0{,}067\) М, \([\ce{HCl}]_\text{изб} = 10/150 = 0{,}067\) М.

scienceСмешение с реакцией

\(\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}\) — нейтрализация: концентрация соли и избытка.
\(\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}\) — осадок уходит из раствора, в растворе остаются нитрат и избыток.
\(\ce{BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + 2NaCl}\) — хлорида натрия в растворе вдвое больше, чем прореагировавшего хлорида бария.
\(\ce{H3PO4 + NaOH -> NaH2PO4 + H2O}\) — продукт зависит от соотношения (урок 3).

boltИоны-наблюдатели

Ионы, которые не участвуют в реакции (\(\ce{Na+}\), \(\ce{NO3-}\) в реакции 2), просто разбавляются: их количество не меняется, концентрация падает пропорционально увеличению объёма. Это даёт быструю проверку: \([\ce{Na+}]\) после смешения = исходное количество / общий объём.

push_pinГлавное

При разбавлении сохраняется количество (масса) растворённого вещества: \(c_1V_1 = c_2V_2\), \(w_1m_1 = w_2m_2\). Массы при смешении складываются всегда, объёмы — лишь приближённо (спирт с водой, серная кислота с водой дают сжатие). Концентрированную кислоту вливают в воду, а не наоборот. Если смешиваемые растворы реагируют, концентрации считают после реакции — по избытку и продуктам.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.