Как перевести молярность в проценты

Процентная концентрация вещества есть доля, умноженная на 100.
ω = 100m(вещество) / m(раствор) = %

Титр есть отношение массы растворенного вещества к объему раствора, г/мл.
T = m/V г/мл

Моляльность есть отношение количества растворенного вещества, моль, к массе растворителя, кг.
C_m = n/m(растворитель) моль/кг.

Существуют специальные формулы для перевода одних концентраций в другие. Авторы намеренно отказались от пользования ими: идея приведенных решений в том, чтобы учащийся понял алгоритм решения таких задач.

Внимание! Для выражения одних концентраций через другие (перерасчета из одних концентраций в другие),
а также для проверки собственных расчетов можно воспользоваться on-line сервисом Пересчет концентраций растворов.

13.1.1. Определить процентную концентрацию КОН в растворе, если КОН массой 40 г растворен в воде массой 160 г.

Масса раствора составит m = m(KOH) + m(H₂O) = 40 + 160 = 200 г.
ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*40 / 200 = 20%.

13.1.2. При 0 °С предельная растворимость AgNO₃ составляет 22 г. Вычислить процентное содержание AgNO₃ в растворе, насыщенном при 0 о С.

Растворимость в данном случае обозначает массу вещества на 100 г. растворителя (вода)
Масса раствора составит 22 + 100 = 122 г.
ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*22/122 = 18,03%.

13.1.3. Смешали 300 г 20%-го раствора, и 500 г 40%-го раствора NaCI. Чему равна процентная концентрация полученного раствор?

В 300 г 20%-го раствора содержится (применим обратную формулу) m(вещество) = ω*m(раствор)/100 = 20*300/100 = 60 г. соли.
В 500 г 40%-го раствора содержится m(вещество) = ω*m(раствор)/100 = 40*500/100 = 200 г. соли.
Суммарно соли будет m(вещество) = 60 + 200 = 260 г.
Масса полученного раствора составит, очевидно, m(раствор) = 300 + 500 = 800 г.
Итак,
ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*260/800 = 32,5%.

13.1.4. Определить процентную концентрацию хлорида натрия в растворе, полученном при растворении соли массой 20 г в воде массой 300 г.

ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*20/(20 + 300) = 6,25%.

13.1.5. Сколько граммов гидроксида натрия содержится в растворе массой 250 граммов с концентрацией 20%?

m(вещество) = ω*m(раствор)/100 = 20*250/100 = 50 г.

13.1.6 К 300 мл гидроксида калия с концентрацией 20% (плотность 1,2 г/мл) прибавили КОН массой 40 граммов. Определить процентную концентрацию КОН в новом растворе.

Плотность определяется по формуле: ρ = m/V
Отсюда, масса раствора связана с плотностью соотношением: m = ρV

Определим массу 300 мл гидроксида калия с концентрацией 20% с плотностью 1,2 г/мл.
m(раствор) = ρV = 1,2*300 = 360 г.
m(вещество) = ω*m(раствор)/100 = 20*360/100 = 72 г.
После прибавления КОН массой 40 граммов масса вещества станет равной 72 + 40 = 112 г.
Масса раствора станет равной 360 + 40 = 400 г.

ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*112/400 = 28%.

13.1.7. К 200 мл раствора серной кислоты (пл. 1,066) с концентрацией 10% прилили 1 л воды (пл. 1). Определить процентную концентрацию серной кислоты в новом растворе.

Решение аналогично предыдущему примеру.
Масса раствора кислоты составит 200*1,066 = 213,2 г. с содержанием кислоты 213,2*10/100 = 21,32 г.
Масса раствора составит 213,2 + 1000 = 1213,2 г. (1 л. воды весит 1000 г.)
ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*21,32/1213,2 = 1,76%.

13.1.8 При упаривании раствора хлорида натрия массой 500 граммов с концентрацией раствора 1% получили новый раствор массой 100 граммов. Какова процентная концентрация полученного раствора?

Поясним, что при упаривании из раствора испаряется вода, количество соли при этом остается неизменным. Поэтому ее концентрация возрастает.
Определим массу соли.
m(вещество) = ω*m(раствор)/100 = 1*500/100 = 5 г.
Масса упаренного раствора задана, 100 г.
ω = 100m(вещество) / m(раствор) = 100*5/100 = 5 %.

13.1.9. Сколько соли надо растворить в воде массой 2 кг, чтобы получить раствор с концентрацией 20%?
Пусть количество соли = х.
Тогда масса раствора составит 2000+х граммов.
Подставим в уравнение ω = 100m(вещество) / m(раствор) наши данные.
20 = 100х/(2000 + х)
х = 500 г.

13.1.10 Сколько воды надо прибавить к раствору массой 3 кг с концентрацией соли 20% для получения 15% раствора?

Пусть масса воды = х.
В растворе содержится 3000*20/100 = 600 г соли.
Масса раствора составит 3000+х граммов.
Подставим в уравнение ω = 100m(вещество) / m(раствор) наши данные.
15 = 100*600/(3000 + х)
х = 1000 г.

13.1.12. Какое количество 10% р-ра соли надо добавить к 200 г. 40% р-ра, чтобы получить 25% раствор?

Чтобы лишний раз не возиться с множителем 100, выразим концентрацию не через процент, а в долях.
10% = 0,1, 40% = 0,4, 25% = 0,25.
Пусть масса искомого раствора = х, тогда масса соли в нем будет 0,1х.
Масса соли во втором растворе составит 200*0,4 = 80 г.
Наконец, масса полученного раствора будет равна х+200. Очевидно, что масса соли в нем будет 0,25(х + 200)
Так же очевидно, что масса соли в третьем растворе равна сумме масс солей в двух исходных.
Тогда,
0,1х + 80 = 0,25(х + 200)
х = 200 г.

Задачи подобного плана на поиск массы добавляемого раствора или определение соотношения смешиваемых растворов решаются по общему уравнению:
ω₁m₁ + ω₂m₂ = ω₃(m₁ + m₂)

13.1.13 Сколько граммов 80% и 20%-ной фосфорной кислоты следует взять для приготовления 3000 г 50%-ного раствора?

Приготовлено 3000 г раствора, в котором кислоты 3000*0,5 = 1500 г.

Можем составить систему уравнений:
0,8х + 0,2у = 1500
х + у = 3000

Решение системы приводит к ответам:
х = 1500
у = 1500
То есть, надо смешать по 1500 граммов.

Внимание! Для выражения одних концентраций через другие (перерасчета из одних концентраций в другие),
а также для проверки собственных расчетов можно воспользоваться on-line сервисом Пересчет концентраций растворов.

Источник

Концентрации и доли. Как перевести одну концентрацию в другую.

При решении химических задач, при расчётах на работе, да и просто в жизни иногда приходится рассчитывать концентрации. Неважно, будет это школьная теоретическая задача, необходимость приготовить электролит для аккумулятора автомобиля, надобность узнать количество сахара для компота — все расчёты концентраций выполняются по известным формулам, которых не так много. Однако, с этим часто возникают трудности.

Прочитав эту статью, Вы научитесь легко рассчитывать концентрации веществ и при надобности играючи переводить одну концентрацию в другую. В статье приводятся примеры задач с решениями, а в конце приведём справочную табличку с формулами, которую можно распечатать и держать под рукой.

Массовая доля

Начнём с простого, но в то же время нужного способа выражения концентрации компонента в смеси — массовой доли.

Массовая доля есть отношение массы данного компонента к сумме масс всех компонентов. Обозначать её принято буквой w или ω (омега).

Рассчитывается массовая доля по формуле:

где \Large w_ — массовая доля компонента i в смеси,

\Large m_ — масса этого компонента,

m — масса всей смеси.

И сразу разберём на примере:

Задача:

Зимой дороги посыпают песком с солью. Известно, что куча имеет массу 50 кг, и в неё всыпали 1 кг соли и перемешали. Найти массовую долю соли.

Решение:

Масса соли есть \Large m_ по формуле выше. Масса всей смеси нам пока неизвестна, но найти её легко. Просуммируем массу песка и соли:

\Large m = m_<п>+m_<с>= 50 кг + 1 кг = 51 кг

А теперь находим и массовую долю:

\Large w_ <с>= \frac> = 1 кг / 51 кг = 0.0196,

или умножаем на 100% и получаем 1.96%.

Ответ: 0.0196, или 1.96%.

Теперь решим что-то посложнее, и ближе к ЕГЭ.

Задача:

Смешали 200 г раствора глюкозы с массовой концентрацией 25% и 300 г раствора глюкозы с массовой концентрацией 10%. Найти массовую концентрацию полученного раствора, ответ округлить до целых.

Решение:

Обозначим первый и второй растворы соответственно \Large m_ <1>и \Large m_ <2>. Массу полученного после смешения раствора обозначим \Large m и найдём:

\Large m = m_ <1>+ m_ <2>= 200 г + 300 г = 500 г

Массу самой глюкозы в первом и втором растворе обозначим \Large m_ <гл. 1>и \Large m_ <гл. 2>. По формуле (1) это будут наши массы компонентов. Массы растворов нам известны, их массовые концентрации тоже. Как найти массу компонента? Очень просто, находим неизвестное делимое умножением (и не забываем, что проценты — это сотые части):

\Large m_ <гл. 1>= w_<1>\cdot m_ <1>= 0.25 \cdot 200 г = 50 г

\Large m_ <гл. 2>= w_<2>\cdot m_ <2>= 0.1 \cdot 300 г = 30 г

Таким образом, общая масса глюкозы \Large m_ <гл>:

\Large m_ <гл>= m_ <гл. 1>+ m_ <гл. 2>= 50 г + 30 г = 80 г.

Ответ: 80 г.

Задачи на смешение раствором с разными концентрациями одного вещества можно решать с помощью «конверта Пирсона».

Объёмная доля

Часто, когда мы имеем дело с жидкостями и газами, удобно оперировать их объёмами, а не массой. Поэтому, чтобы выражать долю какого-либо компонента в таких смесях (но и в твёрдых тоже вполне можно), пользуются понятием объёмной доли.

Объёмная доля компонента — отношение объёма компонента к сумме объёмов компонентов до смешивания. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах. Обычно обозначается греческой буквой φ (фи).

Рассчитывается объёмная доля по формуле:

где \Large \phi_ — объёмная доля компонента B;

\Large V_ — объём компонента B;

\Large \sum> — сумма объёмов всех компонентов.

Здесь важно понимать, что в формулу по возможности подставляем именно сумму объёмов всех компонентов, а не объём смеси, так как при смешивании некоторых жидкостей суммарный объём уменьшается. Так, если смешать литр воды и литр спирта, два литра аквавита мы не получим — будет примерно 1800 мл. В школьных задачах, как правило, это не так важно, но в уме держим и помним.

Задача:

Смешали 6 объёмов воды и 1 объём серной кислоты. Найти объёмную долю кислоты в полученном растворе.

Решение:

Так как объёмная доля — безразмерная величина, объёмы компонентов в условии задачи могут даваться в любых единицах — литрах, стаканах, баррелях, штофах, сексталях — главное, чтобы в одинаковых. Если не так — переводим одни в другие, если одинаковые — решаем. В нашем условии описаны просто некоторые «объёмы», их и подставляем.

Ответ: 14.3 %.

С газами всё обстоит немного интереснее — при не очень больших давлениях и температурах объёмная доля какого-либо газа в газовой смеси равна его мольной доле. (Ведь мы знаем, что молярный объём газов почти равен 22.4 л/моль).

Задача:

Мольная доля кислорода в сухом воздухе составляет 0.21. Найдите объёмную долю азота, если объёмная доля аргона составляет 1%.

Решение:

Внимательный читатель заметил, что мы написали о том, что объёмная и мольная доля для газов в смеси равны. Поэтому, объёмная доля кислорода равна также 0.21, или 21%. Найдём объёмную долю азота:

Ответ: 78%.

Мольная доля

В тех случаях, когда нам известны количества веществ в смеси, мы можем выразить содержание того или иного компонента с помощью мольной доли.

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы. ИЮПАК рекомендует обозначать мольную долю буквой x (а для газов — y).

Находят мольную долю по формуле:

где \Large x_ — мольная доля компонента B;

\Large n_ — количество компонента B, моль;

\Large \sum> — сумма количеств всех компонентов.

Разберём на примере.

Задача:

При неизвестных условиях смешали 3 кг азота, 1 кг кислорода и 0.5 кг гелия. Найти мольную долю каждого компонента полученной газовой смеси.

Решение:

Сначала находим количество каждого из газов (моль):

Затем считаем сумму количеств:

\Large \sum = 107.14 \: моль + 31.25 \: моль + 125 \: моль = 263.39 \: моль

И находим мольную долю каждого компонента:

\Large 40.68 \% + 11.86 \% + 47.46 \% = 100\%.

И радуемся правильному решению.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

А сейчас рассмотрим, вероятно, самый часто встречающийся способ выражения концентрации — молярную концентрацию.

Молярная концентрация (молярность, мольность) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.

Также иногда говорят просто «молярность», и обозначают буквой М. Это значит, что, например, обозначение «0.5 М раствор соляной кислоты» следует понимать как «полумолярный раствор соляной кислоты», или 0.5 моль/л.

Обозначают молярную концентрацию буквой c (латинская «цэ»), или заключают в квадратные скобки вещество, концентрация которого указывается. Например, [Na + ] — концентрация катионов натрия в моль/л. Кстати, слово «моль» в обозначениях не склоняют — 5 моль/л, 3 моль/л.

Рассчитывается молярная концентрация по формуле:

где \Large n_ — количество вещества компонента B, моль;

\Large V — общий объём смеси, л.

Разберём на примере.

Задача:

В пивную кружку зачем-то насыпали 24 г сахара и до краёв заполнили кипятком. А нам зачем-то нужно найти молярную концентрацию сахарозы в полученном сиропе. И кстати, дело происходило в Британии.

Решение:

Молекулярная масса сахарозы равна 342 (посчитайте, может мы ошиблись — C₁₂H₂₂O₁₁). Найдём количество вещества:

Британская пинта (мера объёма такая) равна 0.568 л. Поэтому молярная концентрация находится так:

Ответ: 0.1236 моль/л.

Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов).

Обозначается нормальная концентрация как с_н, с_N, или даже c(f_eq B). Рассчитывается нормальная концентрация по формуле:

\Large c_ = z \cdot c_ = z \cdot \frac>= \frac<1>> \cdot \frac > \; \;\;\;\; (5)

где \Large n_ — количество вещества компонента В, моль;

V — общий объём смеси, л;

z — число эквивалентности (фактор эквивалентности \Large f_ = 1/z ).

Значение нормальной концентрации для растворов записывают как «н» или «N», а говорят «нормальность» или «нормальный». Например, раствор с концентрацией 0.25 н — четвертьнормальный раствор.

Разберём на примере.

Задача:

Рассчитать нормальность раствора объёмом 1 л, если в нём содержится 40 г перманганата калия. Раствор приготовили для последующего проведения реакции в нейтральной среде.

Решение:

В нейтральной среде перманганат калия восстанавливается до оксида марганца (IV). При этом в окислительно-восстановительной реакции 1 атом марганца принимает 3 электрона (проверьте на любой окислительно-восстановительной реакции перманганата калия с образованием оксида, расставив степени окисления), что означает, что число эквивалентности будет равно 3. Для расчёта концентрации по формуле (5) выше нам ещё не хватает количества вещества KMnO4. найдём его:

Теперь считаем нормальную концентрацию:

Ответ: 0.759 моль-экв/л.

Таким образом, заметим важное на практике свойство — нормальная концентрация больше молярной в z раз.

Мы не будем рассматривать в данной статье особо экзотические способы выражения концентраций, о них вы можете почитать в литературе или интернете. Поэтому расскажем ещё об одном способе, и на нём остановимся — массовая концентрация.

Моляльная концентрация

Моляльная концентрация (моляльность, молярная весовая концентрация) — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя.

Измеряется моляльная концентрация в молях на кг. Как и с молярной концентрацией, иногда говорят «моляльность», то есть раствор с концентрацией 0.25 моль/кг можно назвать четвертьмоляльным.

Находится моляльная концентрация по формуле:

где \Large n_ — количество вещества компонента B, моль;

Казалось бы, зачем нужна такая единица измерения для выражения концентрации? Так вот, у моляльной концентрации есть одно важное свойство — она не зависит от температуры, в отличие, например, от молярной. Подумайте, почему?

Массовая концентрация

Массовая концентрация — отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. По рекомендации ИЮПАК, обозначается символом γ или ρ.

Находится массовая концентрация по формуле:

где \Large m_ — масса растворенного вещества, г;

\Large V — общий объём смеси, л.

Разберём на примере.

Задача:

Рассчитать массовую концентрацию перманганата калия по условиям предыдущей задачи.

Решение:

Решение будет совсем простым. Считаем:

Ответ: 40 г/л.

Также в аналитической химии пользуются понятием титра по растворенному веществу. Титр по растворенному веществу находится так же, как и массовая концентрация, но выражается в г/мл. Легко догадаться, что в задаче выше титр будет равен 0.04 г/мл (для этого надо умножить наш ответ на 0.001 мл/л, проверьте). Кстати, обозначается титр буквой Т.

А теперь, как обещали, табличка с формулами перевода одной концентрации в другую.

Таблица перевода одной концентрации в другую.

В таблице слева — ВО ЧТО переводим, сверху — ЧТО. Если стоит знак «=», то, естественно, эти величины равны.

Источник

• ← Как перевести моль в объем
• Как перевести молярную концентрацию в процентную →