1. Основные понятия о растворах
Раствор — гомогенная (однородная) система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов. Компонент, находящийся в большем количестве, называется растворителем, остальные — растворенными веществами.
| Классификация растворов | Критерий | Типы | Примеры |
|---|---|---|---|
| По агрегатному состоянию | Физическое состояние раствора | Газовые, жидкие, твердые | Воздух (газ), морская вода (жидкость), сплавы (твердые) |
| По степени насыщения | Способность растворять дополнительное вещество | Ненасыщенные, насыщенные, пересыщенные | Сахар в чае (ненасыщенный), соль в воде при 20°C (насыщенный) |
| По концентрации | Количество растворенного вещества | Разбавленные, концентрированные | 0.9% NaCl (физиологический раствор) — разбавленный, 98% H₂SO₄ — концентрированный |
| По характеру растворителя | Тип растворителя | Водные, неводные | Раствор NaOH в воде (водный), сера в бензоле (неводный) |
⚗️ Ключевые характеристики растворов
Величина, характеризующая количественный состав раствора. Показывает, сколько растворенного вещества содержится в определенном количестве раствора или растворителя.
Способность вещества растворяться в данном растворителе при определенных условиях. Выражается в граммах вещества, растворяющегося в 100 г растворителя при данных температуре и давлении.
Раствор, который находится в динамическом равновесии с избытком растворенного вещества. При данных условиях не может растворить дополнительное количество вещества.
Раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе при тех же условиях. Может растворить дополнительное количество вещества.
2. Массовая доля (ω) — самый распространенный способ выражения концентрации
Массовая доля растворенного вещества (ω) — это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора. Выражается в долях единицы или процентах.
📝 Алгоритм решения задач на массовую долю
Выпишите все известные величины: m(в-ва), m(раствора), m(растворителя), ω. Определите, что требуется найти.
и формулы для массы раствора:
Внимательно следите за единицами измерения. Если ω дана в %, переведите в доли (разделите на 100).
Найдите неизвестную величину. Проверьте размерность полученного результата.
Убедитесь, что ω не превышает 1 (или 100%). Масса раствора всегда больше массы растворенного вещества.
1. Находим массу раствора:
2. Находим массовую долю соли:
3. Переводим в проценты:
Ответ: массовая доля соли в растворе составляет 14,29%.
3. Молярная концентрация (молярность, CM)
Молярная концентрация (CM) — это количество растворенного вещества (в молях) в 1 литре раствора. Единица измерения — моль/л (М). Широко используется в аналитической химии и при проведении химических реакций в растворах.
| Тип раствора | Молярная концентрация | Приготовление (на примере NaCl) | Применение |
|---|---|---|---|
| Физиологический раствор | 0.15 М (0.9%) | 8.77 г NaCl в 1 л воды | Медицина (капельницы) |
| 1 М раствор кислоты/щелочи | 1 М | 36.5 г HCl в 1 л раствора | Титрование, лабораторные работы |
| Разбавленный раствор | 0.01-0.1 М | Разбавление концентрированного раствора | Исследования, аналитика |
| Концентрированный раствор | больше 2 М | Большая масса вещества в малом объеме | Химический синтез |
4. Другие способы выражения концентрации растворов
| Вид концентрации | Обозначение и формула | Единицы измерения | Когда используется |
|---|---|---|---|
| Моляльная концентрация (моляльность) | Cm = n(в-ва) / m(растворителя) | моль/кг | В физической химии, при изучении коллигативных свойств (температуры кипения/замерзания) |
| Нормальная концентрация (нормальность) | CN = nэ(в-ва) / V(раствора) | моль-экв/л | В объемном анализе (титровании), для реакций с участием кислот и оснований |
| Титр | T = m(в-ва) / V(раствора) | г/мл | В аналитической химии для точных измерений |
| Мольная доля | χ = n(компонента) / Σn(всех компонентов) | безразмерная величина | В физической химии, термодинамике |
| Объемная доля | φ = V(компонента) / V(раствора) | доли или % | Для растворов жидкостей в жидкостях (спиртовые растворы) |
🔄 Связь между разными видами концентраций
где ρ — плотность раствора (г/мл), M — молярная масса (г/моль), 1000 — коэффициент перевода мл в л.
где f — фактор эквивалентности. Для кислот f = основности, для оснований f = кислотности, для солей f = произведению заряда катиона на его количество.
Ключевой параметр для пересчета концентраций. Обычно приводится в справочниках для растворов с известной концентрацией при определенной температуре.
5. Смешение и разбавление растворов. Правило креста
При смешении растворов одного и того же вещества с разными концентрациями или при разбавлении раствора водой масса растворенного вещества сохраняется (закон сохранения массы).
где m1, m2 — массы смешиваемых растворов, ω1, ω2 — их массовые доли, mконеч и ωконеч — масса и массовая доля полученного раствора.
✖️ Правило креста (правило смешения)
Графический метод для расчета соотношения масс растворов с разными концентрациями при их смешении.
Например: нужно получить 20% раствор, смешивая 50% и 10% растворы.
|20 - 10| = 10 (частей 50% раствора)
|50 - 20| = 30 (частей 10% раствора)
m(50%) : m(10%) = 10 : 30 = 1 : 3
Для получения 20% раствора нужно смешать 1 часть 50% раствора и 3 части 10% раствора.
1. Находим массу вещества в первом растворе:
2. Находим массу вещества во втором растворе:
3. Общая масса вещества в полученном растворе:
4. Общая масса полученного раствора:
5. Массовая доля вещества в полученном растворе:
Ответ: массовая доля вещества в полученном растворе составляет 21%.
Тест: 15 вопросов по теме «Растворы и концентрации»
Пройдите тест, чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили материал о растворах и способах выражения концентрации. Вопросы соответствуют уровню заданий ЕГЭ.
Ваш результат
Освойте решение задач с проверенными курсами
Чтобы научиться уверенно решать все типы задач ЕГЭ по химии, включая задачи на растворы и концентрации, рекомендуем обратиться к структурированным курсам от ведущих образовательных платформ.
Углубленные курсы по химии с разбором сложных задач, включая все типы задач на растворы и концентрации. Преподаватели из МГУ и ведущих вузов. Подробный разбор задач ЕГЭ.
Перейти на сайт ФоксфордаСпециализируется на интенсивной подготовке к ЕГЭ. Много практики, в том числе по решению задач на растворы, концентрации и смешение растворов.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальные занятия с репетитором. Идеально, если нужно разобрать сложную тему «с нуля» или ликвидировать конкретные пробелы. Персональный подход к каждому ученику.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с тысячами учеников. Все платежи проходят через официальные системы, предоставляется доступ в личный кабинет с учебными материалами по решению задач.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Прозрачная система оплата, официальные чеки, пробный бесплатный урок с настоящим преподавателем. Подробный разбор тем по химии.
Перейти на сайт Учи.Дома