Tâche 4.
Déterminer la fraction massique de NaCl dans une solution aqueuse 0,5 M (prendre la densité de la solution à 1,000 g/ml).
Donné:
concentration molaire de NaCl dans la solution : C m (NaCl) = 0,5 mol/l ;
densité de la solution : r solution = 1 000 g/ml.
Trouver:
fraction massique de NaCl en solution.
Solution:

D'après l'enregistrement de la concentration (0,5 mol/l), il ressort clairement que ce litre de solution contient 0,5 mol de sel de NaCl pur.
Déterminons la masse de 0,5 mole de NaCl :

m(NAС1) = n(NAС1) . M(NaCl) = 0,5. 58,5 = 29,25 g.

Déterminons la masse de la solution :

m solution = V solution . p solution = 1000 ml. 1 g/ml = 1000 g.

La fraction massique de NaCl dans la solution est déterminée à l'aide de la relation :

Répondre:(NaCl) = 2,925 %.

Tâche 5.
Déterminer la molarité d'une solution à 18 % de H 2 SO 4 dans l'eau ( r solution = 1,124 g/ml).
Donné:
fraction massique de H 2 SO 4 en solution : (H 2 SO 4) = 18 % ;
densité de la solution : r solution = 1,124 g/ml.
Trouver:
concentration molaire de H 2 SO 4 en solution.
Solution:
L’algorithme de résolution peut être schématiquement représenté comme suit :

Il est plus pratique de choisir exactement la masse de la solution, car la fraction massique est connue. De plus, il est plus raisonnable de prendre une masse de 100 g.

1. Trouvez la masse d'acide sulfurique dans la masse de solution sélectionnée :
100 g c'est 100%
x g représente 18 %

dans 100 g de solution à 18%.

2. Déterminez la quantité de substance dans 18 g de H 2 SO 4

3. En utilisant la densité, on trouve le volume de 100 g de solution :

4. Convertissez le volume en litres, car la concentration molaire est mesurée en mol/l : V solution = 89 ml = 0,089 l.

5. Déterminez la concentration molaire :

Répondre: C M (H 2 SO 4) = 2,07 mol/l.

Tâche 6.
Déterminez la fraction molaire de NaOH dans une solution aqueuse si sa concentration est de 9,96 mol/l et sa densité est de 1,328 g/ml.
Donné:
concentration molaire de NaOH en solution : C m (NaOH) = 9,96 mol/l ;
densité de la solution : pp-ra = 1,328 g/ml.
Trouver:
fraction molaire de NaOH en solution.
Solution:
L’algorithme de résolution peut être schématiquement représenté comme suit :

Il est plus pratique de choisir exactement le volume de la solution, car la concentration connue est exprimée en mol/l. De plus, il est plus raisonnable de prendre un volume égal à 1 litre.

En enregistrant la concentration (9,96 mol/l), on constate que ce 1 litre de solution contient 9,96 mol de NaOH pur.

Pour déterminer la fraction molaire de NaOH, il est encore nécessaire de déterminer la quantité de substance (n, mol) d'eau dans la partie sélectionnée de la solution (1 l). Pour ce faire, déterminez la masse de la solution et soustrayez-en la masse de NaOH.

Réponse 1 : NaOH = 0,16.

Tâche 7.
La fraction molaire d'une solution aqueuse de H 3 PO 4 dans l'eau est de 7,29 % (mol.) Déterminez la molarité de cette solution si sa densité est de 1,181 g/ml.
Donné:
fraction molaire de H 3 PO 4 en solution : Z(H 3 PO 4) = 7,29 % ;
densité de la solution : r solution = 1D81 g/ml.
Trouver:
concentration molaire de H 3 PO 4 en solution.
Solution:
L’algorithme de résolution peut être schématiquement représenté comme suit :

Il est plus pratique de choisir la quantité de solution dans laquelle :

n(H 3 PO 4) + n(H 2 O) = 100 mol.

Dans cette partie de la solution, la quantité de substance H 3 PO 4 coïncide numériquement avec la fraction molaire : Z(H 3 PO 4) = 7,29 mol.

Pour déterminer la molarité, nous devons déterminer le volume de la partie sélectionnée de la solution. Elle peut être calculée en utilisant la densité de la solution. Mais pour cela, il faut connaître sa masse. La masse de la solution peut être calculée sur la base des quantités de composants (H 3 PO 4 et H 2 O) de la solution.

1. La portion que nous avons choisie contient au total 100 moles. Nous connaissons la quantité de substance H 3 PO 4. En utilisant ces données, nous trouvons n(H 2 O).

p(H 2 O) = 100 – 7,29 = 92,71 mol.

2. Déterminez la masse de 92,71 moles d’eau :

m(H 2 O) = n(H 2 O) . M(H 2 O) = 92,71 . 18 = 1669

3. Déterminez la masse de 7,29 mol H 3 PO 4 :

m(H3PO4) = n(H3PO4) . M(N3PO4) = 7,29 . 98 = 714,4 g.

4. Trouvez la masse de la partie sélectionnée de la solution :

m solution = m(H 2 O) + m(H 3 RO 4) = 1669 + 714,4 = 2383 g.

5. En utilisant les données sur la densité de la solution, on trouve son volume :

6. Déterminons maintenant la concentration molaire :

Répondre: C M (H 3 PO 4) = 3,612 mol/l.

Tâche 8.
Déterminez les fractions molaires des substances dans une solution aqueuse de KOH si la fraction massique d'hydroxyde de potassium qu'elle contient est de 10,00 %.
Donné:
fraction massique de KOH en solution : (KOH) = 10,00 % ;
Trouver:
fraction molaire de KOH et H 2 O (en solution : Z(KOH) = ?; Z(H 2 O) = ?
Solution:
L’algorithme de résolution peut être schématiquement représenté comme suit :

Il est plus pratique de choisir exactement la masse de la solution, car la fraction massique est connue. De plus, il est plus raisonnable de prendre une masse de 100 g. Dans ce cas, les masses de chaque composant coïncideront avec. valeur numérique fraction massique :

m(KOH) = 10 g, m(H 2 O) = 100 – m(KOH) = 100 – 10 = 90 g.

1. Déterminez la quantité de substance (n, mol) d'eau et de KOH.

2. Déterminer la fraction molaire de KOH

3. Déterminez la fraction molaire de l'eau :

Z(H 2 O) = 1 – Z(KOH) = 1 – 0,035 = 0,965.

Répondre: Z(KOH) = 0,035 (fractions de 1) ou 3,5 % (mol.) ;

Tâche 9.
Déterminez les fractions massiques des substances dans une solution aqueuse de H2SO4 si la fraction molaire d'acide sulfurique qu'elle contient est de 2,000 %.
Donné:
fraction molaire de H 2 SO 4 en solution : Z (H 2 SO 4) = 2,000 % ;
Trouver:
fractions massiques de H 2 SO 4 et H 2 O en solution : ( H 2 SO 4) = ?;(H 2 O) g ?
Solution:
L’algorithme de solution peut être schématiquement représenté comme suit.

Les solutions se caractérisent par leur composition quantitative et qualitative.

La composition quantitative est exprimée actions(grandeurs relatives sans dimension) : masse, molaire, volume.

Les valeurs dimensionnelles-concentrations sont des concentrations molaires, massiques et massiques équivalentes.

1. Fraction massique

• ω(A) - fraction massique de la substance A ;
• m est la masse de la solution (g) ;
• m(A) - masse de substance A (g).

Fraction massique ( pourcentage de concentration) soluté UN est appelé le rapport de masse d'une substance UNà la masse de la solution entière m(masse de solvant + masse de substance).

La fraction massique est exprimée en pourcentage (fractions d'unité) ou en ppm (millièmes de pour cent).

La concentration en pourcentage indique la quantité de substance contenue dans 100 g de solution.

Problème : 50 g d'une substance sont dissous dans 150 g d'eau. Il est nécessaire de calculer la fraction massique de la substance dans la solution.

Solution :

1. On calcule la masse totale de la solution : 150 + 50 = 200 g ;
2. On calcule la fraction massique de la substance dans la solution : ω(A) = 100 % = 25 %

2. Fraction taupe

• χ(A) - fraction molaire de la substance A ;
• n(A) - quantité de substance A, mol ;
• n(B) - quantité de substance B (solvant), mol.

Fraction molaire (fraction molaire) de soluté UN est appelé le rapport de la quantité de substance UN(en moles) à la somme des quantités (moles) de toutes les substances incluses dans la solution.

La fraction molaire est exprimée en pourcentage (fractions d'unité).

Problème : 1,18 g de chlorure de sodium ont été dissous dans 180 ml d'eau. Il est nécessaire de calculer la fraction molaire de NaCl.

Solution :

1. Dans un premier temps, nous calculerons les moles de NaCl et de H 2 O nécessaires à la préparation de la solution (voir Masse molaire) :
   Masse molaire NaCl : M = 23 + 36 = 59 g/mole ;
   Nombre de moles pour NaCl : n = m/M = 1,18/59 = 0,02 mol
   Masse molaire de H 2 O : M = 1 2 + 16 = 18 g/mol
   Nombre de moles de H 2 O : n = 180/18 = 10 mol.
2. On calcule la masse molaire de NaCl :
   χ(NaCl) = n(NaCl)/100 %
   χ(NaCl) = 0,02/(0,02+10) = 0,002 (0,2 %).

3. Fraction volumique

• φ(A) - fraction volumique de la substance A (fraction d'unité ou %) ;
• V(A) - volume de substance A, ml ;
• V est le volume de la solution entière, ml.

Fraction volumique de la substance UN est appelé le rapport du volume d'une substance UN au volume de la solution entière.

Problème : Les fractions massiques (ω) d’oxygène et d’azote dans le mélange gazeux sont respectivement de 20 % et 80 %. Il est nécessaire de calculer leurs fractions volumiques (φ) dans le mélange gazeux.

Solution:

1. Soit la masse totale du mélange gazeux soit de 100 g :
   m(O 2)=m ω(O 2)=100 0,20=20 g
   m(N 2)=m ω(N 2)=100 0,80=80 g
2. En utilisant la formule n=m/M nous déterminons le nombre de moles de substances :
   n(O 2)=20/32=0,625 mole
   n(N2)=80/28=2,85 mole
3. Nous déterminons le volume occupé par les gaz (en partant du postulat que dans des conditions normales, 1 mole de gaz occupe 22,4 litres) :
   Faisons une proportion :
   1 mole de gaz = 22,4 l ;
   0,625 mole = x l
   x = 22,4 0,625 = 14 litres
   Pour l'azote par analogie : 2,85·22,4 = 64 l
   Le volume total est : 14 + 64 = 78 l
4. Fractions volumiques de gaz dans le mélange :
   φ(O2) = 14/78 = 0,18 (18 %)
   φ(N2) = 64/78 = 0,82 (82 %)

4. Concentration molaire (molarité)

• c(A) - concentration molaire de la substance A, mol/l ;
• n(A) - quantité de substance dissoute A, mol ;
• V est le volume de la solution entière, l.

Concentration molaire de soluté UN appelé le rapport de la quantité de substance dissoute UN(en moles) au volume de la solution entière (l).

Ainsi, on peut dire que la concentration molaire est le nombre de moles d'un soluté dans 1 litre de solution. Puisque n(A)=m(A)/M(A) (voir Masse molaire), la formule de la concentration molaire peut être réécrite comme suit :

C(UNE) = m(UNE)/

• m(UNE) - masse de substance A, g;
• M(A) - masse molaire de la substance A, g/mol.

La concentration molaire est généralement désignée par le symbole « M » :

• 1M - solution unolaire ;
• 0,1M - solution décimolaire ;
• 0,01M - solution centimolaire.

Problème : 500 ml de solution contiennent 10 g de NaCl. Il est nécessaire de déterminer la concentration molaire de la solution.

Solution :

1. Trouvez la masse de chlorure de sodium dans 1 litre de solution (la concentration molaire est le nombre de moles de soluté dans 1 litre de solution) :
   500 ml de solution - 10 g de NaCl
   1000 ml-x
   x = 20g
2. Concentration molaire de NaCl :
   c(NaCl) = m(NaCl)/ = 20/(59 1) = 0,34 mol/l

5. Concentration massique (titre)

• ρ(A) - concentration massique de la substance A, g/l ;
• m(UNE) - masse de substance A, g;
• V - volume de solution, l.

La concentration massique (titre) est le rapport entre la masse d'un soluté et le volume d'une solution.

Tâche : Déterminer la concentration molaire d’une solution de HCl à 20 % (ρ=1,1 g/ml).

Solution:

1. Déterminer le volume de 100 g de solution d'acide chlorhydrique :
   V = m/ρ = 100/1,1 = 0,09 l
2. 100 g de solution d'acide chlorhydrique à 20 % contiennent 20 g de HCl. On calcule la concentration molaire :
   c(HCl) = m(HCl)/ = 20/(37·0,9) = 6 mol/l

6. Equivalent de concentration molaire (normalité)

• c e (A) - concentration molaire de l'équivalent, mol/l ;
• n e (A) - nombre d'équivalents de substance, mol ;
• V - volume de solution, l.

La concentration molaire de l'équivalent est le rapport entre la quantité de substance équivalente et le volume de la solution.

Par analogie avec la concentration molaire (voir ci-dessus) :

C e (A) = m(A)/

Une solution normale est une solution dont 1 litre contient 1 équivalent d'une substance dissoute.

La concentration molaire de l'équivalent est généralement désignée par le symbole « n » :

• 1n - solution à une normale ;
• 0,1 N - solution décinormale ;
• 0,01N - solution centinormale.

Problème : Quel volume de H 2 SO 4 à 90 % (ρ = 1,82 g/ml) est nécessaire pour préparer 100 ml d'une solution centinormale ?

Solution :

1. Nous déterminons la quantité d'acide sulfurique à 100 % nécessaire pour préparer 1 litre d'une solution normale. L'équivalent de l'acide sulfurique est la moitié de son poids moléculaire :
   M(H 2 SO 4) = 1 2 + 32 + 16 4 = 98/2 = 49.
   Pour préparer 1 litre de solution centinormale, il vous faudra 0,01 équivalent : 49·0,01 = 0,49 g.
2. On détermine le nombre de grammes d'acide sulfurique 100% nécessaire pour obtenir 100 ml d'une solution normale (on compose la proportion) :
   1l - 0,49g
   0,1 l - x g
   x = 0,049 g.
3. Résolvons le problème :
   x = 100·0,049/90 = 0,054 g.
   V = m/ρ = 0,054/1,82 = 0,03 ml.

Toute substance est constituée de particules d'une certaine structure (molécules ou atomes). Masse molaire connexion simple calculé selon le tableau périodique des éléments D.I. Mendeleïev. Si vous avez besoin de connaître ce paramètre pour une substance complexe, alors le calcul s'avère long, et en dans ce cas Le chiffre est recherché dans un ouvrage de référence ou un catalogue chimique, notamment Sigma-Aldrich.

Le concept de masse molaire

La masse molaire (M) est le poids d'une mole d'une substance. Ce paramètre pour chaque atome se trouve dans le tableau périodique des éléments ; il se trouve directement sous le nom. Lors du calcul de la masse des composés, le chiffre est généralement arrondi à l’entier ou au dixième le plus proche. Pour bien comprendre d'où vient cette signification, il est nécessaire de comprendre la notion de « taupe ». Il s'agit de la quantité d'une substance contenant le nombre de particules de cette dernière égal à 12 g de l'isotope stable du carbone (12 C). Les atomes et les molécules de substances varient en taille dans une large plage, tandis que leur nombre dans une taupe est constant, mais la masse augmente et, par conséquent, le volume.

La notion de « masse molaire » est étroitement liée au nombre d’Avogadro (6,02 x 10 23 mol -1). Ce chiffre désigne un nombre constant d'unités (atomes, molécules) d'une substance dans 1 mole.

Importance de la masse molaire pour la chimie

Les substances chimiques entrent dans diverses réactions les unes avec les autres. En règle générale, l’équation de toute interaction chimique précise le nombre de molécules ou d’atomes impliqués. De telles désignations sont appelées coefficients stœchiométriques. Ils sont généralement indiqués avant la formule. C'est pourquoi caractéristique quantitative les réactions sont basées sur la quantité de substance et la masse molaire. Ils reflètent clairement l’interaction des atomes et des molécules entre eux.

Calcul de la masse molaire

La composition atomique de toute substance ou mélange de composants d'une structure connue peut être visualisée à l'aide du tableau périodique des éléments. En règle générale, les composés inorganiques sont écrits avec une formule grossière, c'est-à-dire sans désigner la structure, mais uniquement le nombre d'atomes dans la molécule. Les substances organiques sont désignées de la même manière pour le calcul de la masse molaire. Par exemple, le benzène (C 6 H 6).

Comment est calculée la masse molaire ? La formule inclut le type et le nombre d’atomes dans la molécule. D'après le tableau D.I. Les masses molaires des éléments de Mendeleev sont vérifiées et chaque chiffre est multiplié par le nombre d'atomes dans la formule.

En fonction du poids moléculaire et du type d'atomes, vous pouvez calculer leur nombre dans la molécule et créer une formule pour le composé.

Masse molaire des éléments

Souvent, pour effectuer des réactions, des calculs en chimie analytique et disposer des coefficients dans des équations, une connaissance de la masse moléculaire des éléments est nécessaire. Si la molécule contient un atome, alors cette valeur sera égale à celle de la substance. Si deux éléments ou plus sont présents, la masse molaire est multipliée par leur nombre.

La valeur de la masse molaire lors du calcul des concentrations

Ce paramètre est utilisé pour recalculer presque toutes les méthodes d'expression des concentrations de substances. Par exemple, des situations surviennent souvent lors de la détermination de la fraction massique en fonction de la quantité d'une substance dans une solution. Le dernier paramètre est exprimé dans l’unité de mesure mol/litre. Pour déterminer poids requis la quantité de substance est multipliée par la masse molaire. La valeur résultante est réduite de 10 fois.

La masse molaire est utilisée pour calculer la normalité d'une substance. Ce paramètre est utilisé en chimie analytique pour réaliser des méthodes de titrage et d'analyse gravimétrique lorsqu'il est nécessaire de réaliser avec précision une réaction.

Mesure de la masse molaire

La première expérience historique consistait à mesurer la densité des gaz par rapport à l'hydrogène. D'autres études sur les propriétés colligatives ont été réalisées. Il s'agit par exemple de la pression osmotique, qui détermine la différence d'ébullition ou de congélation entre une solution et un solvant pur. Ces paramètres sont directement corrélés au nombre de particules de matière dans le système.

Parfois, la mesure de la masse molaire est effectuée sur une substance de composition inconnue. Auparavant, une méthode telle que la distillation isotherme était utilisée. Son essence est de placer une solution d'une substance dans une chambre saturée de vapeurs de solvant. Dans ces conditions, une condensation de vapeur se produit et la température du mélange augmente, atteint l'équilibre et commence à diminuer. La chaleur d'évaporation libérée est calculée par la variation de la vitesse de chauffage et de refroidissement de la solution.

Principal méthode moderne La mesure de la masse molaire est la spectrométrie de masse. C'est le principal moyen d'identifier les mélanges de substances. En utilisant appareils modernes Ce processus se produit automatiquement, il vous suffit dans un premier temps de sélectionner les conditions de séparation des composés dans l'échantillon. La méthode de spectrométrie de masse est basée sur l'ionisation d'une substance. En conséquence, divers fragments chargés du composé se forment. Le spectre de masse indique le rapport entre la masse et la charge des ions.

Détermination de la masse molaire des gaz

La masse molaire de tout gaz ou vapeur est facilement mesurée. Il suffit d'utiliser le contrôle. Le même volume d’une substance gazeuse est égal en quantité à un autre à la même température. D'une manière connue Mesurer le volume de vapeur consiste à déterminer la quantité d’air déplacée. Ce processus est réalisé à l'aide d'une branche latérale menant à un appareil de mesure.

Utilisations pratiques de la masse molaire

Ainsi, la notion de masse molaire est utilisée partout en chimie. Pour décrire le processus, créer des complexes polymères et d'autres réactions, il est nécessaire de calculer ce paramètre. Un point important consiste à déterminer la concentration de la substance active dans la substance pharmaceutique. Par exemple, les propriétés physiologiques d’un nouveau composé sont étudiées par culture cellulaire. De plus, la masse molaire est importante lors de la réalisation d'études biochimiques. Par exemple, lors de l'étude de la participation d'un élément aux processus métaboliques. La structure de nombreuses enzymes étant désormais connue, il est possible de calculer leur poids moléculaire, qui se mesure principalement en kilodaltons (kDa). Aujourd'hui, les poids moléculaires de presque tous les composants du sang humain, en particulier de l'hémoglobine, sont connus. Les masses moléculaire et molaire d'une substance sont synonymes dans certains cas. Leurs différences résident dans le fait que le dernier paramètre est la moyenne de tous les isotopes de l'atome.

Toute expérience microbiologique définition précise L'influence d'une substance sur le système enzymatique s'effectue à l'aide de concentrations molaires. Par exemple, en biocatalyse et dans d'autres domaines où l'étude de l'activité enzymatique est nécessaire, des concepts tels que inducteurs et inhibiteurs sont utilisés. Pour réguler l’activité enzymatique au niveau biochimique, des recherches utilisant les masses molaires sont nécessaires. Ce paramètre est devenu solidement établi dans les domaines des sciences naturelles et de l'ingénierie tels que la physique, la chimie, la biochimie et la biotechnologie. Les processus ainsi caractérisés deviennent plus compréhensibles du point de vue des mécanismes et de la détermination de leurs paramètres. Le passage de la science fondamentale à la science appliquée n'est pas complet sans un indicateur de masse molaire, partant des solutions physiologiques, des systèmes tampons et se terminant par la détermination des dosages de substances pharmaceutiques pour l'organisme.

Il y a diverses manières expressions pour la concentration des solutions.

Fraction massique w Le composant d'une solution est défini comme le rapport entre la masse d'un composant X donné contenu dans une masse donnée de solution et la masse de la solution entière. m . La fraction massique est une quantité sans dimension, elle s'exprime en fractions d'unité :

(0 1). (3.1)

Pourcentage de masse

représente la fraction massique multipliée par 100 :

(0% 100%), (3.2)

Où w(X ) – fraction massique du composant de la solution X ; m(X ) est la masse du composant de la solution X ; m – masse totale de la solution.

Fraction molaire N Le composant d’une solution est égal au rapport entre la quantité de substance d’un composant X donné et la quantité totale de substance de tous les composants de la solution.

Pour une solution binaire constituée d'un soluté et d'un solvant (par exemple H 2 O), la fraction molaire du soluté est :

. (3.3)

Pourcentage en mole

représente la fraction molaire multipliée par 100 :

N(X), % = (N(X)·100)%. (3.4)

Fraction volumique

j Le composant d'une solution est défini comme le rapport entre le volume d'un composant X donné et le volume total de la solution. V . La fraction volumique est une quantité sans dimension et est exprimée en fractions d'unité :

(0 1). (3.5)

Pourcentage volumique

représente la fraction volumique multipliée par 100.

La molarité c m est définie comme le rapport de la quantité de substance dissoute X au volume de solution V :

. (3.6)

L’unité de base de la molarité est mol/L. Un exemple d'enregistrement de la concentration molaire : s m (H 2 SO 4 ) = 0,8 mol/l ou 0,8M.

La normalité cn est définie comme le rapport du nombre d'équivalents d'une substance dissoute X au volume de solution V :

L’unité de base de normalité est mol-eq/l. Un exemple d'enregistrement d'une concentration normale : s n (H 2 SO 4 ) = 0,8 équivalent molaire/l ou 0,8n.

Le titre T indique combien de grammes de substance dissoute X sont contenus dans 1 ml ou 1 cm 3 de solution :

où m(X) est la masse de la substance dissoute X, V est le volume de la solution en ml.

La molalité d'une solution m montre la quantité de substance dissoute X dans 1 kg de solvant :

où n(X) est le nombre de moles de substance dissoute X, mо est la masse du solvant en kg.

Le rapport molaire (masse et volume) est le rapport des quantités (masse et volume, respectivement) des composants d'une solution.

Il faut garder à l'esprit que la normalité c n est toujours supérieure ou égale à la molarité c m. La relation entre eux est décrite par l'expression :

s m = s n ×f(X). (3.10)

Pour acquérir des compétences dans la conversion de la molarité en normalité et vice versa, considérez le tableau. 3.1. Ce tableau montre les valeurs de molarité avec m qui doivent être converties en normalité avec n et les valeurs de normalité avec n qui doivent être converties en molarité avec m.

Nous effectuons le recalcul selon l'équation (3.10). Dans ce cas, on trouve la normalité de la solution à l'aide de l'équation :

c n = c m /f(X). (3.11)

Les résultats du calcul sont donnés dans le tableau. 3.2.

Tableau 3.1

Déterminer la molarité et la normalité des solutions

Type de transformation chimique
Échange de réactions			6N FeCl3
	1,5 M Fe 2 (SO 4) 3		0,1n Ba(OH)2
	dans un environnement acide		dans un environnement neutre

Tableau 3.2

Valeurs de molarité et normalité des solutions

Type de transformation chimique
Échange de réactions		0,4n
	1,5 M Fe 2 (SO 4) 3		0,1n Ba(OH)2
Réactions d'oxydo-réduction	0,05M KMnO 4 en milieu acide		dans un environnement neutre

Il existe une relation entre les volumes V et les normalités c n des substances en réaction :

V 1 s n,1 =V 2 s n,2, (3.12)

qui est utilisé pour des calculs pratiques.

Exemples de résolution de problèmes

Calculer la molarité, la normalité, la molalité, le titre, la fraction molaire et le rapport molaire pour une solution d'acide sulfurique à 40 % en poids si la densité de cette solution est de 1,303 g/cm. 3 . Déterminer le volume d'une solution d'acide sulfurique à 70 % en poids (r = 1,611 g/cm3 ), qui sera nécessaire pour préparer 2 litres de solution 0,1 N de cet acide.

2 litres de solution d'acide sulfurique 0,1 N contiennent 0,2 équivalent molaire, soit 0,1 mole ou 9,8 g Masse d'une solution acide à 70 % m = 9,8/0,7 = 14 g Volume d'une solution acide V = 14/1,611 = 8,69 ml.

100 L d'ammoniac (n.a.) ont été dissous dans 5 litres d'eau. Calculer la fraction massique et la concentration molaire de NH 3 dans la solution résultante, si sa densité est de 0,992 g/cm 3 .

Masse de 100 litres d'ammoniac (n.s.) m = 17 100/22,4 = 75,9 g.

Masse de solution m = 5000 + 75,9 = 5075,9 g.

Fraction massique de NH 3 égal à 75,9/5075,9 = 0,0149 ou 1,49 %.

Quantité de substance NH 3 est égal à 100/22,4 = 4,46 mol.

Volume de solution V = 5,0759/0,992 = 5,12 l.

Molarité de la solution avec m = 4,46/5,1168 = 0,872 mol/l.

Combien de ml de solution d’acide orthophosphorique 0,1 M seront nécessaires pour neutraliser 10 ml de solution d’hydroxyde de baryum 0,3 M ?

Combien de ml de solutions de NaCl à 2 et 14 % en poids sont nécessaires pour préparer 150 ml de solution de chlorure de sodium à 6,2 % en poids ?




3.2.Densités des solutions NaCl




3.4.Déterminer la molarité d'une solution 0,2 N de sulfate de magnésium réagissant avec l'orthophosphate de sodium dans une solution aqueuse. Déterminer la molarité d'une solution 0,1 N KMnO4

, interagissant avec un agent réducteur dans un environnement acide.

Un mélange composé de deux composants ou plus est caractérisé par les propriétés et la teneur de ces composants. La composition d'un mélange peut être spécifiée par la masse, le volume, la quantité (nombre de moles ou kilogrammes-moles) des composants individuels, ainsi que leurs valeurs de concentration. La concentration d'un composant dans un mélange peut être exprimée en fractions ou pourcentages pondéraux, molaires et volumiques, ainsi que dans d'autres unités. Fraction massique

w i de n'importe quel composant est déterminé par le rapport de la masse m i de ce composant à la masse de l'ensemble du mélange m cm :

Considérant que la masse totale du mélange est égale à la somme des masses des composants individuels, c'est-à-dire

tu peux écrire :

ou en abrégé : Exemple 4.

Le mélange se compose de deux composants : m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Déterminez la fraction massique de chaque composant du mélange. Solution.

Fraction massique du premier composant :

m cm = m 1 + m 2 = 500 + 1500 = 2000 kg

Fraction massique du deuxième composant :

La fraction massique du deuxième composant peut également être déterminée à l'aide de l'égalité :

w 2 = 1 – w 1 = 1 – 0,25 = 0,75 Fraction volumique

n je composant dans un mélange est égal au rapport du volume Vi de ce composant au volume de l'ensemble du mélange V :

Considérant que la masse totale du mélange est égale à la somme des masses des composants individuels, c'est-à-dire

Considérant que :. Exemple 5

Le mélange se compose de deux composants : m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Déterminez la fraction massique de chaque composant du mélange. Le gaz est constitué de deux composants : V 1 = 15,2 m 3 de méthane et V 2 = 9,8 m 3 d'éthane. Calculez la composition volumétrique du mélange.

V = V 1 + V 2 = 15,2 + 9,8 = 25 m 3

Fraction volumique dans le mélange :

méthane

éthane v 2 = 1 – v 1 = 1 – 0,60 = 0,40

Fraction taupe n i de tout composant d'un mélange est défini comme le rapport du nombre de kilomoles N i de ce composant au nombre total de kilomoles N du mélange :

Considérant que :

on obtient :

La conversion des fractions molaires en fractions massiques peut être effectuée à l'aide de la formule :

Exemple 6. Le mélange est constitué de 500 kg de benzène et de 250 kg de toluène. Définir composition molaire mélanges.

Le mélange se compose de deux composants : m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Déterminez la fraction massique de chaque composant du mélange. Le poids moléculaire du benzène (C 6 H 6) est de 78, celui du toluène (C 7 H 8) est de 92. Le nombre de kilogrammes-moles est :

benzène

toluène

nombre total kilogramme-moles :

N = N 1 + N 2 = 6,41 + 2,72 = 9,13

La fraction molaire du benzène est :

Pour le toluène, la fraction molaire peut être trouvée à partir de l'égalité :

d'où : n 2 = 1 – n 1 = 1 – 0,70 = 0,30

Le poids moléculaire moyen d'un mélange peut être déterminé en connaissant la fraction molaire et le poids moléculaire de chaque composant du mélange :

(21)

où n je- teneur en composants dans le mélange, mol. actions; M je- poids moléculaire du composant du mélange.

Le poids moléculaire d'un mélange de plusieurs fractions pétrolières peut être déterminé par la formule

(22)

Où m 1, m 2,…, m n- masse des composants du mélange, kg ; M 1, M 2, ....,.M p- poids moléculaire des composants du mélange ; -% poids. composant.

Le poids moléculaire d'un produit pétrolier peut également être déterminé à l'aide de la formule de Craig

(24)

Exemple 7. Déterminez le poids moléculaire moyen d'un mélange de benzène et d'isooctane, si la fraction molaire de benzène est de 0,51, l'isooctane est de 0,49.

Le mélange se compose de deux composants : m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Déterminez la fraction massique de chaque composant du mélange. Le poids moléculaire du benzène est de 78, l'isooctane est de 114. En substituant ces valeurs dans la formule (21), nous obtenons

M moyenne= 0,51 × 78 + 0,48 × 114 = 95,7

Exemple 8. Le mélange est constitué de 1 500 kg de benzène et de 2 500 kg n-octane Déterminez le poids moléculaire moyen du mélange.

Le mélange se compose de deux composants : m 1 = 500 kg, m 2 = 1500 kg. Déterminez la fraction massique de chaque composant du mélange. Nous utilisons la formule (22)

La composition molaire volumétrique est convertie en composition massique comme suit. Cette composition volumétrique (molaire) en pourcentage est prise comme 100 moles. Ensuite, la concentration de chaque composant en pourcentage exprimera le nombre de ses moles. Le nombre de moles de chaque composant est ensuite multiplié par son poids moléculaire pour obtenir la masse de chaque composant dans le mélange. En divisant la masse de chaque composant par la masse totale, on obtient sa concentration massique.

La composition massique est convertie en composition volumétrique (molaire) comme suit. On suppose que le mélange est de 100 (g, kg, t) (si la composition massique est exprimée en pourcentage), la masse de chaque composant est divisée par son poids moléculaire. Obtenez le nombre de taupes. En divisant le nombre de moles de chaque composant par leur nombre total, on obtient les concentrations volumétriques (molaires) de chaque composant.

Densité moyenne le gaz est déterminé par la formule :

Kg/m 3 ; g/cm3

ou, sur la base de la composition volumétrique :

,

ou, en fonction de la composition massique du mélange :

.

La densité relative est déterminée par la formule :

Pour simplifier le calcul, prenons la masse du mélange comme 100 g, alors la masse de chaque composant coïncidera numériquement avec la composition en pourcentage. Trouvons le nombre de moles n i de chaque composant. Pour ce faire, divisez la masse de chaque composant m i par la masse molaire :

Trouver la composition volumétrique du mélange en fractions d'unité

w je (CH 4) = 2,50 : 3,74 = 0,669 ; w(C 2 H 6) = 0,33 : 3,74 = 0,088 ;

W(C 5 H 8) = 0,34 : 3,74 = 0,091 ; w(C 4 H 10) = 0,43 : 3,74 = 0,115 ;

W(C 5 H 12) = 0,14 : 3,74 = 0,037.

Nous trouvons la composition volumétrique du mélange en pourcentage en multipliant les données en fractions de un par 100 %. Nous entrons toutes les données obtenues dans un tableau.

Calculez la masse moyenne du mélange.

M moyenne = 100 : 3,74 = 26,8 g/mol

Trouver la densité du mélange

Trouvez la densité relative :

W(CH4) = 480 : 4120 = 0,117 ; w(C 2 H 6) = 450 : 4120 = 0,109 ;

W(C3H8) = 880 : 4120 = 0,214 ; w(C4H10) = 870 : 4120 = 0,211 ;

W(C 5 H 12) = 1440 : 4120 = 0,349.

M moy = 4120 : 100 = 41,2 g/mol.

g/l

Problème 15. Le mélange se compose de cinq composants. Déterminer la masse, le volume et la fraction molaire de chaque composant du mélange, le poids moléculaire moyen du mélange.