Ασκήσεις περιεκτικότητας (2η & 3η κατηγορία)

Νίκος Γαλάνης Καθηγητής Χημείας 2ο Λύκειο Ηρακλείου

ΑΣΚΉΣΕΙΣ ΣΤΑ ΔΙΑΛΎΜΑΤΑ

2η κατηγορία ασκήσεων: Μετατροπή μια έκφρασης περιεκτικότητας σε άλλη. Παρατηρήσεις: Όταν γνωρίζουμε την % w/w περιεκτικότητα και την πυκνότητα ενός διαλύματος, μπορούμε να υπολογίσουμε την % w/v περιεκτικότητά του και αντίστροφα. ρ % w/w ↔ % w/v Παραδείγματα: (1) Υδατικό διάλυμα θειικού οξέος (H2SO4) έχει περιεκτικότητα 20% w/v και πυκνότητα 1,1 g/mL. Να υπολογιστεί η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος. Λύση: Για να υπολογίσουμε την % w/w περιεκτικότητα, πρέπει να γνωρίζουμε τη μάζα της διαλυ­ μένης ουσίας ( m δ.o ) που περιέχεται σε ορισμένη μάζα διαλύματος. Από την έκφραση της % w/v περιεκτικότητας που δίνεται γνωρίζουμε ότι: Σε 100mL διαλύματος περιέχονται 20g H2SO4 Έστω λοιπόν μια ποσότητα διαλύματος που έχει όγκο V δ/ τος =100mL . Η μάζα του διαλύ­ ματος αυτού είναι: m δ/ τος = ρ⋅ Vδ / τος  m δ/ τος = 1,1⋅100 = 110g Στην ποσότητα αυτή περιέχονται 20g Η2SΟ4, οπότε έχουμε: Σε 110g διαλύματος περιέχονται 20g H2SO4 » 100g » » » x » ---------------------------------------------------110x = 100*20 → x = 18,18g Άρα το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 18,18% w/w. (2) Υδατικό διάλυμα NaOH έχει περιεκτικότητα 25% w/w και πυκνότητα 1,2 g/mL. Να υπολο­ γιστεί η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος. Λύση: Για να υπολογίσουμε την % w/v περιεκτικότητα, πρέπει να γνωρίζουμε τη μάζα της διαλυ­ μένης ουσίας που περιέχεται σε ορισμένο όγκο διαλύματος. Από την έκφραση της % w/w περιεκτικότητας που δίνεται έχουμε ότι: Σε 100g διαλύματος περιέχονται 25g NaOH Έστω λοιπόν μια ποσότητα διαλύματος που έχει μάζα m δ/ τος =100g . Ο όγκος του διαλύμα­ τος αυτού είναι: m 100g 100 V δ/ τος = δ/ τος  V = = mL ρ 1,2 g /mL 1,2 Στην ποσότητα αυτή του διαλύματος περιέχονται 25g NaOH, οπότε ισχύει: 100 mL διαλύματος περιέχονται 25g NaOH Σε 1,2 » 100mL » » » x » ---------------------------------------------------100 ⋅ x = 100*25 → x = 30g 1,2 Άρα το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 30% w/v. http://schoolchemistry.blogspot.com

(1)

e-mail & MSN ID:[email protected]

Ασκήσεις για το σπίτι: (1) Υδατικό διάλυμα ζάχαρης έχει περιεκτικότητα 20% w/v και πυκνότητα 1,15 g/mL. Να υπολογιστεί η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος. (2) Υδατικό διάλυμα NaCl έχει περιεκτικότητα 20% w/w και πυκνότητα 1,2 g/mL. Να υπολογιστούν: i. η ποσότητα του NaCl που περιέχεται σε 4kg διαλύματος, ii. η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος. (3) Υδατικό διάλυμα αιθανόλης έχει περιεκτικότητα 15% v/v και πυκνότητα 0,97 g/mL. Να υπολογιστεί η % w/w και η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος. Δίνεται για την αιθανόλη: ρ = 0,8 g/mL. (4) Υδατικό διάλυμα ζάχαρης έχει περιεκτικότητα α% w/w και πυκνότητα ρ(g/mL). Να εκ­ φράσετε την % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος συναρτήσει των α και ρ. 3η κατηγορία ασκήσεων: Αραίωση και συμπύκνωση διαλύματος. Αραίωση ενός διαλύματος πραγματοποιείται με προσθήκη καθαρού διαλύτη στο διάλυμα της ουσί­ ας. Οδηγεί πάντα σε μείωση της περιεκτικότητας. Κατά την αραίωση ενός διαλύματος ισχύουν τα εξής: ➢ Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό και στο τελικό (αραιωμένο) διάλυμα είναι η ίδια. αρχικό τελικό m δ.o = m δ.o ➢ Η μάζα και ο όγκος του διαλύματος αυξάνονται. • Η μάζα του διαλύματος αυξάνει τόσο, όση είναι η μάζα του νερού που προστίθεται: αρχικό m τελικό δ/ τος = m δ/ τος  m H O • Ο όγκος του διαλύματος αυξάνει τόσο, όσος είναι ο όγκος του νερού που προστίθεται: αρχικό V τελικό δ/ τος = V δ/ τος  V H O 2

2

➢ Η περιεκτικότητα του διαλύματος ελαττώνεται. Κατά την αραίωση ενός διαλύματος, η ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας περιέχεται σε με­ γαλύτερη ποσότητα διαλύματος. Γι' αυτό το αραιωμένο διάλυμα έχει μικρότερη περιεκτι­ κότητα από το αρχικό. Συμπύκνωση ενός διαλύματος ονομάζεται η αύξηση της περιεκτικότητάς του. Η συμπύκνωση πραγματοποιείται με δύο τρόπους: 1) Με απομάκρυνση καθαρού διαλύτη από το διάλυμα. Η απομάκρυνση του διαλύτη πραγματοποιείται με θέρμανση του διαλύματος, οπότε ένα μέρος του διαλύτη εξατμίζεται. Στην περίπτωση αυτή ισχύουν τα εξής: ➢ Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό και στο τελικό (συμπυκνωμένο) διάλυμα είναι η ίδια. αρχικό τελικό m δ.o = m δ.o ➢ Η μάζα και ο όγκος του διαλύματος ελαττώνονται. • Η μάζα του διαλύματος ελαττώνεται τόσο, όση είναι η μάζα του νερού που εξατμίζε­ ται: τελικό αρχικό m δ/ τος = m δ/ τος − m H O 2

http://schoolchemistry.blogspot.com

(2)

e-mail & MSN ID:[email protected]

Ο όγκος του διαλύματος ελαττώνεται τόσο, όσος είναι ο όγκος του νερού που εξα­ τμίζεται: αρχικό V τελικό δ/ τος = V δ/ τος − V H O • Η περιεκτικότητα του διαλύματος αυξάνεται. Αυτό ισχύει επειδή η ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας περιέχεται σε μικρότερη πο­ σότητα διαλύματος. •

2

2) Με προσθήκη στο διάλυμα καθαρής ποσότητας από τη διαλυμένη ουσία. Στην περίπτωση αυτή ισχύουν τα εξής: ➢ Η μάζα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα είναι ίση με το άθροισμα της μάζας της ουσίας στο αρχικό διάλυμα και τη μάζα της ουσίας που προσθέσαμε. τελικό αρχικό προσθ. m δ.o = m δ.o  m δ.ο. ➢ Η μάζα του διαλύματος αυξάνεται. τελικό αρχικό προσθ. m δ/ τος = m δ/ τος  m δ.ο ➢ Αν η καθαρή ουσία που προστίθενται είναι στερεό ή αέριο και η ποσότητα της είναι σχε­ τικά μικρή, ο όγκος του διαλύματος πρακτικά δεν μεταβάλλεται, δηλαδή: τελικό αρχικό V δ/ τος ≃ V δ/ τος ➢ Η περιεκτικότητα του διαλύματος αυξάνεται. Παραδείγματα: (1) Σε 300g υδατικού διαλύματος ζάχαρης 20% w/w προσθέτουμε 200g νερού. Να υπολογιστεί η % w/w περιεκτικότητα του αραιωμένου διαλύματος. Λύση: Αρχικό διάλυμα: Υπολογίζουμε τη μάζα της διαλυμένης ουσίας (ζάχαρης) στο αρχικό διάλυ­ μα. Σε 100g διαλύματος περιέχονται 20g ζάχαρης » 300g » » » x » ---------------------------------------------------100x = 300*20 → x = 60g Τελικό διάλυμα: Με την αραίωση δεν μεταβάλλεται η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας, δη­ λαδή το αραιωμένο διάλυμα περιέχει 60g ζάχαρης. Η μάζα του τελικού διαλύματος είναι: m τελικού = m αρχικού  m H O 2

m τελικού = 300  200 = 500g Σε 500g διαλύματος περιέχονται 60g ζάχαρης » 100g » » » y » ---------------------------------------------------500y = 100*60 → x = 12g Άρα το αραιωμένο διάλυμα έχει περιεκτικότητα 12% w/w. (3) Υδατικό διάλυμα NaCl, περιεκτικότητας 20% w/v, αραιώνεται με νερό σε πενταπλάσια όγκο. Να υπολογιστεί η % w/v περιεκτικότητα του αραιωμένου διαλύματος. Λύση: Έστω ότι το αρχικό διάλυμα έχει όγκο V1 = VmL, οπότε το αραιωμένο διάλυμα έχει όγκο V2 = 5VmL. Υπολογίζουμε την ποσότητα του NaCl στο αρχικό διάλυμα. Σε 100mL διαλύματος περιέχονται 20g NaCl » VmL » » » x » ---------------------------------------------------http://schoolchemistry.blogspot.com

(3)

e-mail & MSN ID:[email protected]

100x = V*20 → x = 0,2Vg Το αραιωμένο διάλυμα έχει όγκο 5VmL και περιέχει την ίδια ποσότητα NaCl (0,2Vg), οπότε έχουμε: Σε 5VmL διαλύματος περιέχονται 0,2Vg NaCl » 100mL » » » y » ---------------------------------------------------5V*y = 100*0,2V → y = 4g Άρα το αραιωμένο διάλυμα έχει περιεκτικότητα 4% w/v. Ασκήσεις για το σπίτι: (1) Ποιος όγκος νερού πρέπει να προστεθεί σε 300mL διαλύματος HCl 15% w/v, ώστε να προκύψει διάλυμα 10% w/v; (2) Υδατικό διάλυμα H2SO4 (Δ) έχει περιεκτικότητα 15% w/w και μάζα 2kg. Να υπολογιστούν: i. πόσα γραμμάρια H2SO4 περιέχονται στο διάλυμα Δ, ii. η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος που προκύπτει, αν προ­ σθέσουμε στο διάλυμα Δ 3kg Η2Ο. (3) Υδατικό διάλυμα ζάχαρης (Δ) έχει περιεκτικότητα 10% w/v. Να υπολογιστεί η % w/v περιε­ κτικότητα του διαλύματος που προκύπτει στις παρακάτω περιπτώσεις: i. Σε 80mL του διαλύματος Δ προστίθεται νερό μέχρι τελικού όγκου 400mL. ii. Σε 200mL του διαλύματος Δ προστίθενται 10g ζάχαρης, χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. iii. Από 250mL του διαλύματος Δ εξατμίζονται 50mL νερού. (4) Σε 360g νερού διαλύουμε 80g NaOH, οπότε προκύπτει διάλυμα Δ με πυκνότητα 1,1g/mL. i. Ποια είναι η % w/v περιεκτικότητα του διαλύματος Δ; ii. Παίρνουμε 50mL από το διάλυμα Δ και τα αραιώνουμε σε τελικό όγκο 250mL. Να υπο­ λογίσετε την % w/v περιεκτικότητα του αραιωμένου διαλύματος. (5) Πόσα γραμμάρια νερού πρέπει να εξατμιστούν από 250g διαλύματος ζάχαρης 6% w/w, ώστε να προκύψει διάλυμα 10% w/w; (6) Πόσα γραμμάρια νερού πρέπει να προσθέσουμε σε ένα διάλυμα NaCl 20% w/w, ώστε να σχηματιστούν 500g διαλύματος 5% w/w; (7) Ποιος όγκος διαλύματος NaCl 20% w/w και πυκνότητας 1,2 g/mL πρέπει να αραιωθεί με νερό, ώστε να παρασκευαστούν 600mL διαλύματος NaCl 8% w/v; (8) Υδατικό διάλυμα HCl έχει όγκο 1,2L και περιεκτικότητα 4% w/v. Πόσα g αερίου HCl πρέπει να προσθέσουμε στο διάλυμα αυτό, ώστε να προκύψει διάλυμα 6% w/v; Με την προσθήκη αερίου HCl δεν μεταβάλλεται ο όγκος του διαλύματος. (9) Σε 76g νερό διαλύσαμε 24g ζάχαρης και παρασκευάσαμε διάλυμα Δ1 όγκου 80mL. i. Ποια είναι η πυκνότητα του διαλύματος Δ1; ii. Ποια είναι η % w/w περιεκτικότητα του διαλύματος Δ1; iii. Πόσα mL νερό πρέπει να προσθέσουμε ακόμα στο διάλυμα Δ1 για να παρασκευάσουμε διάλυμα Δ2 με περιεκτικότητα 15% w/v; iv. Πόσα g νερό πρέπει να εξατμιστούν από το διάλυμα Δ1 για να προκύψει διάλυμα Δ3 με περιε­ κτικότητα 30% w/w; (10) Η ετικέτα σε μία γυάλινη φιάλη του εργαστηρίου έγραφε: Διάλυμα ΝaOH 20% w/v. i. Τι σημαίνει αυτή η έκφραση περιεκτικότητας του διαλύματος; ii. Αν υποτεθεί ότι από το διάλυμα εξατμίστηκε μία ποσότητα νερού, αυξήθηκε ή μειώθηκε η πε­ ριεκτικότητά του και για ποιο λόγο; iii. Αν ο όγκος του διαλύματος είναι 500mL και σε 200mL αυτού βρέθηκαν 50g NaOH, πόσα mL νερό πρέπει να προσθέσουμε στο υπόλοιπο διάλυμα όγκου 300mL, ώστε να αποκτήσει ξανά πε­ ριεκτικότητα 20% w/v;

http://schoolchemistry.blogspot.com

(4)

e-mail & MSN ID:[email protected]