Stężenie molowe - rozwiązania

1. W 250 cm³ roztworu kwasu azotowego znajduje się 25 g HNO₃. Oblicz stężenie molowe tego roztworu.

Dane:

V_roztw.=250cm³=0,25dm³ (gdyż w definicji ilość moli odnosi się do 1dm³)

m_s = 25 g

Szukane:

c_m= ?

Rozwiązanie:

Krok I

Obliczamy masę molową HNO₃ , gdyż wartość ta jest niezbędna do przeliczenia masy kwasu na ilość moli i to beż względu na to, czy skorzystamy z wzoru na stężenie czy też oddzielnie masę kwasu przeliczymy na ilość moli. M_kwasu = 63 g/mol

Krok II

Korzystając z wzoru na stężenie molowe obliczamy stężenie roztworu kwasu

Krok III Stężenie molowe tego roztworu wynosi około 1,6 mol/dm³

2. Ile gramów chlorku żelaza(II) należy odważyć w celu otrzymania 02 dm³ roztworu o stężeniu 0,1 mol/dm³

Dane:

V_roztw.= 0,2 dm³

c_m= 1,6 mol/dm³

Szukane:

m_s = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Obliczamy masę molową chlorku żelaza(II) FeCl₂ M = 127 g/mol

Krok II

Wzór na stężenie molowe przekształcamy ze względu na masę substancji rozpuszczonej (m_s) m_s= M•V•c_m

m_s = 0,2dm³ •1,6 mol/dm³•127 g/mol = 40,64 g FeCl₂

Krok III

Odpowiedź: Należy odważyć 40,64 g FeCl₂

3. 5,000 g stałego wodorotlenku sodu rozpuszczono w 250 g wody uzyskując roztwór o gęstości 1,02 g/cm³. Oblicz stężenie molowe tego roztworu.

Dane:

m_NaOH= 5,000 g

m_wody = 250 g

d = 1,02 g/cm³

Szukane:

c_m =?

Rozwiązanie:

Krok I

Jako, że obliczenie dotyczy stężenia molowego z pewnością trzeba obliczyć masę molową wodorotlenku sodu M_NaOH = 40 g/mol

Krok II

Konieczna jest znajomość objętości roztworu, podczas gdy w zadaniu podano masę składników oraz gęstość. Tak więc V= m_r/d

V = (5 g NaOH + 250 g H₂O)/ 1,02 g/cm³ =250 cm³ = 0,25 dm³

Krok III

Mamy wszystkie dane niezbędne do obliczenia stężenia molowego roztworu wodorotlenku sodu

Krok IV

Odpowiedź: roztwór wodorotlenku sodu jest 0,5 molowy

4. 1,92 mola chlorku amonu rozpuszczono w 1 kg wody. Obliczyć stężenie molowe otrzymanego roztworu o gęstości 1,028 g/cm³

Dane:

n_{chlorku amonu} = 1,92

m_wody = 1 kg

d = 1,028 g/cm³

Szukane:

c_m = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Obliczamy masę molową NH₄Cl M = 53,5 g/mol

Krok II

Dla obliczenia objętości roztworu, mając daną gęstość, niezbędne jest poznanie jego masy (m_r)

m_r = 1000 g wody + 1,92 mol•53,3 g/mol chlorku amonu = 1102,34 g

V_r = 1102,34/1,028 = 1000 cm³ = 1 dm³

Krok III

Można zastosować podstawowy wzór, ponieważ w zadaniu podano ilość moli chlorku amonu tak więc: c_m = n/V c_m = 1,92 mol/dm³

Krok IV

Odpowiedź: Stężenie molowe roztworu chlorku amonu wynosi 1,92 mol/dm³

5. Ile gramów węglanu sodu znajduje się w 200 cm³ roztworu tej soli o stężeniu 0,5 mol/dm³

Dane:

V_r = 200 cm³ = 0,2 dm³

c_m = 0,5 mol/dm³

Szukane:

m_s = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Obliczamy masę molową (M) węglanu sodu M = 106 g/mol

Krok II

Jako, że mamy wszystkie dane występujące we wzorze na stężenie molowe, wzór przekształcamy ze względu na masę substancji rozpuszczonej m_s = V•M• c_m =0,2dm³ •0,5 mol/dm³ • 106 g/mol = 10,6 g

Krok IV

Odpowiedź: W podanej objętości roztworu znajduje się 10,6 g węglanu sodu

6. Ile moli kwasu siarkowego(VI) znajduje się w 150 cm³ roztworu o stężeniu 1,5 mol/dm³

Dane:

V = 150 cm³ = 0,15 dm³

c_m = 1,5 mol/dm³

Szukane:

n = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Jako, że w tym zadaniu nie mówi się o masie substancji rozpuszczonej nie jest konieczne stosowanie, a więc również obliczenie, masy molowej kwasu siarkowego. Skorzystamy z definicyjnego wzoru na stężenie molowe czyli c_m= n/V. Tak więc ilość moli n = c_m•V więc:

n = 1,5 mol/dm³•0,15 dm³ = 0,225 mol

Krok II

Odpowiedź: W roztworze znajduje się 0,225 mola kwasu siarkowego(VI)

7. W kolbie miarowej o pojemności 250 cm³ rozpuszczono 0,25 mola kwasu siarkowego i objętość dopełniono „do kreski” obliczyć stężenie molowe otrzymanego roztworu.

Dane:

V = 250 cm³ = 0,25 dm³

n = 0,25 mola

Szukane:

c_m = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Specyfiką tego prostego zadania jest przypomnienie, że roztwór o stężeniu molowym sporządza się dopełniając jego objętość do odpowiedniej wartości. W tym celu stosuje się tzw. kolby miarowe. Tak więc do obliczenia stosuje się wzór wyrażający definicją stężenia molowego c_m = n/V

C_m = 0,25 mol/0,25 dm³ = 1 mol/dm³

Krok II

Odpowiedź: Roztwór kwasu siarkowego(VI) jest jednomolowy, lub inaczej ma stężenie równe 1 mol/dm³

8. W wodzie rozpuszczono 5,6 dm³ tlenku siarki(IV). Objętość roztworu dopełniono do 0,5 dm³. Oblicz stężenie molowe powstałego roztworu.

Dane:

V_{tlenku siarki(IV)} = 5,6 dm³

V_r-ru = 0,5 dm³

Szukane:

c_m = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Do roztworu wprowadzono co prawda tlenek siarki(IV), lecz powinieneś wiedzieć, że będzie on reagował z wodą dając kwas siarkowy(IV). Tak więc mówiąc ogólnie o stężeniu molowym roztworu, chodzi o stężenie kwasu siarkowego(IV).

Z równania reakcji: SO₂ + H₂O = H₂SO₃ wynika, że skoro

Z 1 mola czyli 22,4 dm³ SO₂ powstaje 1 mol H₂SO₃

5,6 dm³ SO₂ powstaje n moli H₂SO₃ n=0,25

Krok II

Znając objętość roztworu oraz ilość moli substancji rozpuszczonej można obliczyć stężenie molowe ze wzoru c_m = n/V

c_m = 0,25 mol/0,5 dm³ = 0,5 mol/dm³

Krok III

Odpowiedź: W wyniku rozpuszczenia dwutlenki siarki w wodzie otrzymano roztwór kwasu siarkowego(IV) o stężeniu 0,5 mol/dm³

9. Odparowano do sucha 100 cm³ roztworu chlorku sodu o stężeniu 0,1 mol/dm³. Ile gramów ważył osad po odparowaniu ?

Dane:

V_r-ru= 100 cm³ = 0,1 dm³

c_m = 0,1 mol/dm³

Szukane:

m_s = ?

Rizwiązanie:

Krok I

Po uważnym przeczytaniu zadania wiemy, że osad będzie stanowił chlorek sodu, czyli substancja rozpuszczona w tym roztworze. Musimy więc obliczyć masę molową (M) chlorku sodu M_NaCl = 58,5 g/mol

Krok II

W zadaniu chodzi więc o obliczenie ilości substancji rozpuszczonej w 0,1 dm³ roztworu o stężeniu 0,1 mol/dm³. Tak więc:

m_s = M_NaCl•c_m•V =58,5 g/mol•0,1mol/dm³•0,1 dm³ =0,585 g NaCl

Krok III

Po odparowaniu roztworu pozosytanie 0,585 g osadu, którym jest chlorek sodu

10. Jeden z roztworów HCl zawiera w 0,5 dm³ 3•10²³ cząsteczek chlorowodoru a drugi w takiej samej objętości zawiera 18,25 g chlorowodoru. Który z roztworów ma większe stężenie molowe ?

Dane:

V_r-ru = 0,5 dm³

n_HCl = 3•10²³ cząsteczek

m_HCl = 18,25 g

Szukane:

Porównać stężenia molowe obydwu roztworów

Rozwiązanie:

Krok I

Należy sobie uświadomić, że skoro mamy identyczne objętości roztworów, wystarczy obliczyć, w którym z nich jest większa ilość moli chlorowodoru.

Krok II - obliczamy ilości moli

a) roztwór I 1 mol zawiera 6,02•10²³

n₁ moli zawiera 3 •10²³ n₁ = 0,5 mola

b) roztwór II 1 mol HCl ma masę 36,5 g (masa molowa HCl)

n₂ moli HCl ma masę 18,25 g n₂ = 0,5 mola

Krok III

Odpowiedź: Z obliczeń wynika, ze roztwory te mają identyczne stężenia molowe

11. 647 cm³ roztworu kwasu siarkowego o nieznanym stężeniu zmieszano z wodą otrzymując 1,5 kg 55% roztworu. Oblicz stężenie molowe wyjściowego roztworu kwasu.

Dane:

V_r-ru = 647 cm³

m_r = 1,5 kg

c_p = 55%

Szukane:

c_m = ?

Rozwiązanie:

Krok I

Mając masę oraz stężenie procentowe roztworu po rozcieńczeniu policzymy masę kwasu siarkowego

1500 g roztworu stanowi 100%

m_s g stanowi 55% m_s =825 g

Krok II

Do obliczenia stężenia molowego niezbędna jest znajomość masy molowe (M) kwasu siarkowego M = 98 g/mol

Krok III

Skoro znamy objętość roztworu (V), masę substancji (m_s) rozpuszczonej oraz masę molową kwasu (M), można obliczyć stężenie molowe c_m

Uwaga: taka wartość stężenia molowego świadczy, że moc

ny kwas siarkowy jest bardzo słabo lotny i z tego powodu może wypierać z roztworów soli inne mocne kwasy jak np. kwas azotowy(V) czy też kwas solny.

8

---