Массовая доля кислоты в растворе

Что такое массовая доля кислоты в растворе

Массовая доля кислоты — это отношение массы кислоты к общей массе раствора, выраженное в процентах или долях единицы. Параметр показывает, сколько массовых частей кислоты содержится в 100 массовых частях раствора. Используется в лабораторной практике, химической промышленности, фармацевтике и учебных задачах для точного дозирования активного вещества.

Основная формула расчёта

Массовая доля кислоты рассчитывается по формуле:

w = m(кислоты) / m(раствора) × 100%

где:

• w — массовая доля кислоты в процентах;
• m(кислоты) — масса чистой кислоты в граммах;
• m(раствора) — общая масса раствора в граммах.

Если массовая доля выражается в долях единицы (без процентов), формула упрощается: w = m(кислоты) / m(раствора). Масса раствора равна сумме массы кислоты и массы растворителя (обычно воды): m(раствора) = m(кислоты) + m(H₂O).

Пошаговый алгоритм расчёта

Шаг 1: Определите исходные данные. Выясните, даны ли вам масса кислоты и масса воды, или масса кислоты и масса готового раствора, или объём и плотность.

Шаг 2: Приведите к массам при необходимости. Если дан объём кислоты или раствора, переведите его в массу через плотность: m = ρ × V. Используйте табличные значения плотности для конкретной кислоты и температуры.

Шаг 3: Подсчитайте массу раствора. Сложите массу всех компонентов, если они даны раздельно, или используйте готовое значение.

Шаг 4: Подставьте в формулу. Разделите массу кислоты на массу раствора и умножьте на 100%.

Шаг 5: Оцените результат. Проверьте физическую правдоподобность: массовая доля кислоты в водном растворе редко превышает 98% для серной кислоты и 37% для соляной.

Примеры расчетов

Пример 1: Расчёт массовой доли по данным масс

Задача: В растворе содержится 15 г уксусной кислоты и 235 г воды. Какова массовая доля кислоты?

Решение:

• m(кислоты) = 15 г
• m(воды) = 235 г
• m(раствора) = 15 + 235 = 250 г
• w = 15 / 250 × 100% = 6%

Ответ: Массовая доля уксусной кислоты составляет 6%.

Пример 2: Расчёт массы кислоты в готовом растворе

Задача: Сколько граммов серной кислоты содержится в 500 г её 20%-ного раствора?

Решение:

• w = 20% = 0,20
• m(раствора) = 500 г
• m(кислоты) = w × m(раствора) = 0,20 × 500 = 100 г

Ответ: В растворе содержится 100 г серной кислоты.

Пример 3: Разбавление концентрированной кислоты водой

Задача: Сколько воды нужно добавить к 50 г 30%-ной соляной кислоты, чтобы получить 5%-ный раствор?

Решение:

• Начальная масса кислоты: m₁ × w₁ = 50 г × 0,30 = 15 г
• Конечная массовая доля: w(итог) = 5% = 0,05
• Конечная масса раствора: m(итог) = 15 г / 0,05 = 300 г
• Масса добавляемой воды: 300 — 50 = 250 г

Ответ: Необходимо добавить 250 г воды.

Обозначения и единицы измерения

Важные правила и предупреждения

Температурная коррекция. Плотность кислот зависит от температуры. При точных расчётах используйте табличные данные для конкретной температуры (обычно 20 °C).

Безопасность при работе с кислотами. Всегда добавляйте кислоту в воду, а не наоборот, особенно при работе с концентрированной серной кислотой. Используйте средства защиты (перчатки, очки, фартук).

Пределы растворимости. Не все кислоты можно растворить в любой концентрации. Проверьте предельную растворимость при работе с органическими кислотами.

Изменение массы при смешивании. При смешивании концентрированных кислот с водой может наблюдаться тепловой эффект и небольшое изменение общей массы. В бытовых расчётах им пренебрегают, в точных — учитывают коэффициент расширения.

Часто задаваемые вопросы

Смотрите также

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.