2.3. Вопросы и типовые задачи к контрольной работе Вопросы
1. Раствор как гомогенная дисперсная система. Растворитель, растворённое вещество.
2. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр.
3. Пересчёт одного способа выражения концентрации в другие.
4. Методы приготовления растворов с точно известной концентрацией.
Типовые задачи
Задача 1. Какова будет массовая доля растворённого вещества, если для приготовления раствора взято 25 г этого вещества и 75 г воды?
Задача 2. Вычислите массу растворённого вещества и массу растворителя, необходимых для приготовления 500 см3 раствора, массовая доля растворённого вещества в котором равна 25 %, а плотность его ─ 1,2 г/см3.
Задача 3. Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента и титр раствора сульфата натрия, если в 250 см3 этого раствора содержится 3,55 г Na2SО4.
Задача 4. Рассчитайте объём исходного раствора Ca(NO3)2 плотностью
1,25 г/см3 (массовая доля соли в растворе составляет 22 %), который нужно взять, чтобы приготовить из него 500 см3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 1,0 моль/дм3. Вычислите титр приготовленного раствора.
Задача 5. Вычислите молярную концентрацию эквивалента азотной кислоты, если на титрование 20 см3 этого раствора потребовалось 19,5 см3 раствора КОН с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм3.
Тема 3. Жёсткость природных вод
3.1. Вопросы для подготовки к лабораторной работе
1. Жёсткость воды, её виды, единицы измерения жёсткости.
2. Влияние жёсткости на свойства воды и способы устранения жёсткости.
Литература: [1 ─ Работа 18]; [4 ─ гл. II, § 8].
3.2. Выполнение типовых заданий
Задание 1. Вычислите общую жёсткость воды по результатам анализа, в ходе которого установлено, что в 200 мл воды содержится 36 мг ионов Мg2+ и
25 мг ионов Са2+.
Ответ. Жёсткость воды обусловливается присутствием в ней ионов Са2+ и Мg2+. Количественно жёсткость выражается числом ммоль эквивалентов на литр: 1 эквивалент Са2+ равен ½ М (Са2+), 1 эквивалент Mg2+ равен ½ М (Mg2+), массы эквивалентов названных ионов соответственно равны
Мэ (Са2+) = ½ М (Са2+ ) = ½ ∙ 40 = 20 г/моль, или 20 мг/моль;
Мэ (Mg2+) = ½ М (Mg2+ ) = ½ ∙ 24 = 12 г/моль, или 12 мг/моль.
Рассчитаем количество ммоль эквивалентов Са2+ и Мg2+ в 1 л исследуемой воды:
0,2 л содержат (36 : 12) ммоль эквивалентов Мg2+,
1 л содержит х ммоль эквивалентов Мg2+.
0,2 л содержат (25 : 20) ммоль эквивалентов Са2+,
1 л содержит у ммоль эквивалентов С а2+.
Жобщ.= х + у = 15,00 + 6,25 = 21,25 ммоль/л.
Задание 2. Сколько граммов хлорида кальция содержится в 5 м3 воды, если жёсткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 3,8 ммоль/л?
Ответ. Масса моль эквивалента CaCl2 равна
½ М (CaCl2) = ½ ∙ 111 = 55,5 г/моль.
Из условия задачи следует, что
1 Л воды содержит 3,8 ммоль/л ∙ 55,5 мг/ммоль CaCl2,
5000 Л воды содержат х мг соли.
Задание 3. Определите карбонатную и общую жёсткость воды водоёма, содержащей в 100 л 100 мг С а2+, 30 мг Na+, 3,6 мг Мg2+, 120 мг Cl‾, 30,5 мг НСО3‾.
Ответ. Общая жёсткость воды определяется присутствием в ней ионов Са2+ и Мg2+, карбонатная жёсткость создаётся также ионами Са2+ и Мg2+, но связанными с ионами гидрокарбоната НСО3‾, т.е. именно ионы НСО3‾ и определяют временную жёсткость.
В 1 л воды содержится 305 мг НСО3‾, 100 мг С а2+ и 3,6 мг Мg2+.
Мэ (НСО3‾) = М (НСО3‾) = 61 г/моль, или 61 мг/ммоль.
Из этого следует, что
Присутствие других ионов не имеет отношения к жёсткости воды.
Задание 4. Вычислите временную жёсткость воды, зная, что на реакцию с гидрокарбонатами, содержащимися в 20 мл этой воды, было затрачено 15 мл раст-
вора HCl с концентрацией 0,01 моль/л.
Ответ. В основе аналитического определения временной жёсткости лежит титрование определённого объёма воды раствором соляной кислоты точной концентрации. Расчёт временной жёсткости осуществляется по формуле
где сHCl – концентрация раствора соляной кислоты, моль/л;
VHCl – объём раствора HCl, пошедший на титрование, мл;
VН2О – объём пробы анализируемой воды, мл;
1000 – множитель пересчёта моль в ммоль.
