Работа 12.1
Вычисления при приготовлении и разбавлении титрованных растворов
Оснащение лабораторно-практических занятий: калькулятор, таблица химических элементов (прил. 4), колбы, бюретки, весы, пипетки.
Ход занятия. Под концентрацией раствора понимают обычно количество вещества, растворенного в единице объема раствора. За единицу объема принимают 1 л, количество растворенного вещества выражают либо в молях, либо в грамм-эквивалентах. В первом случае получают молярную концентрацию, или молярность раствора, а во втором - его нормальность*.
* в системе СИ это молярная концентрация эквивалентов вещества.
Под титром понимают число граммов растворенного вещества, содержащееся в 1мл раствора. Например, выражение титр H2SO4 равен 0,0049 г/мл означает, что каждый миллилитр данного раствора серной кислоты содержит 0,0049 г H2SO4. Раствор, титр которого известен, называется титрованным.
Грамм-моль вещества - это количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна молекулярной массе этого вещества.
Существует несколько способов выражения концентрации.
1. Концентрация, выраженная в массовой доле указывает долю растворенного вещества, содержащегося в 100 массовых единицах раствора (С%), т.е.
где m - масса растворенного вещества, г;
m1 - масса раствора, г.
2. Объемную концентрацию, выраженную числом молей, содержащихся в 1 л раствора (Cм), называют молярной.
Например. Грамм-моль H2SO4 равен 98 г, т.е. для приготовления 1л 1М H2SO4 необходимо взять 98 г концентрированной Н2SO4 и объем раствора довести дистиллированной водой до 1 л.
Молярность раствора можно вычислить по формуле
где См - молярность раствора, количество молей;
m - масса растворенного вещества, г;
Мв - молярная масса растворенного вещества, г/моль;
V - объем раствора, мл.
3. Концентрацию, выраженную числом молей, содержащихся в 1 кг растворителя, называют моляльной.
Например. Двухмоляльный раствор серной кислоты - это 2 моля H2SO4, растворенные в 1 л (кг) воды.
4. Концентрацию, выраженную числом эквивалентов, содержащихся в 1 л раствора, называют нормальной. В системе СИ количество вещества эквивалентов выражают молем.
Эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.
Например. В соединениях HСl, H2SО4, NH3, СН4 эквиваленты Сl, S, N, С соответственно равны 1 моль, 1/2 моля, 1/3 моля, 1/4 моля.
Масса 1 эквивалента элемента называется его эквивалентной массой.
В системе СИ молярную массу эквивалентов вещества (Мэк (В)) выражают грамм/молем. В приведенных выше примерах эквивалентные массы (Эm) хлора, серы, азота, углерода соответственно равны 35,5; 32/2=16; 14/3=4,67; 12/4=3 г/моль.Эквивалентом сложного вещества называют такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества. Концентрация, выраженная числом эквивалентов, чаще всего обозначается Сн или после численного значения нормальности ставят букву н. Эквивалент вещества в обменных реакциях рассчитывают по следующим формулам.
а) Для кислот:
Например. Эквивалент соляной кислоты равен 36,5/1=36,5.
Для двухосновной кислоты:
Эк=Mr/2, Эк(H2SO4)=98/2=49.
Для трехосновной кислоты:
б) Для оснований:
Например. Эк(NaOH)=40/1=40,
в) Для солей:
,
где Mr - молекулярная масса;
n - число атомов металла в молекуле;
z - заряд атома металла.
Например. 
Нормальность, или молярную концентрацию эквивалентов вещества раствора, рассчитывают по формуле
где Сн - нормальность (молярная концентрация эквивалентов вещества);
m - масса растворенного вещества, г;
Эк - эквивалент;
V - объем раствора, мл.
Например. Для приготовления 100 мл 0,1 н. раствора КОН, нужно рассчитать:
.
Навеску щелочи поместить в колбу и долить водой до 100 мл.