فاکتورهای تبدیل غلظت

فاکتورهای تبدیل غلظت
1. می توانید از واحدهای غلظت به عنوان فاکتورهای تبدیل استفاده کنید.
غلظت می تواند یک عامل تبدیل بین مقدار جسم حل شده و مقدار محلول یا حلال باشد (بسته به غلظت واحد غلظت است). به همین ترتیب ، غلظت می تواند در حل مسائل مختلف استوکیومتری مفید باشد. در بسیاری موارد ، بهتر است از تعریف اصلی واحد غلظت استفاده شود. این تعریف است که ضریب تبدیل غلظت را فراهم می کند.
یک مثال ساده برای استفاده از واحد غلظت به عنوان یک فاکتور تبدیل این است که در آن از تعریف واحد غلظت استفاده کنیم و مجددا آن را بررسی کنیم. ما می توانیم محاسبات را دوباره به عنوان تبدیل واحد و نه به عنوان یک تعریف انجام دهیم.
به عنوان مثال ، فرض کنید بپرسیم که چند مول ماده حل شونده در 0.108 لیتر از محلول 0.887 مولار سدیم کلرید محلول وجود دارد. از آنجا که 0.887 مولار به معنی 0.887 مول بر لیتر است ، می توانیم از این عبارت دوم برای غلظت به عنوان یک عامل تبدیل استفاده کنیم:
0.108 L NaCl × (0.887 mol NaCl /(1 L NaCl)) = 0.0958 mol NaCl
(یک تعریف در فاکتور قابل تبدیل در مخرج وجود دارد.) اگر از فاکتور تعریف هم استفاده می کردیم ، باز هم همان جواب را می گرفتیم ، اما اکنون از تکنیک های ضریب تبدیل استفاده می کنیم. مانند هر ضریب تبدیل دیگر که مربوط به دو نوع واحد مختلف است ، در مقابل نیز می‌توان از غلظت به عنوان یک ضریب تبدیل استفاده کرد.
مثال 10 :استفاده از واحد غلظت به عنوان یک فاکتور تبدیل،به چند لیتر از محلول 2.35 مولار مس سولفات برای به دست آوردن 4.88 مول مس سولفات نیاز است؟!
راه حل:این تبدیل یک مرحله ای است ، اما غلظت باید به صورت متقابل برای واحدها نوشته شود:

4.88mol CuSO₄×(1 L / 2.35 mol) = 2.08 L of solution

خودت را بیازمایید: استفاده از واحد غلظت به عنوان یک عامل تبدیل ،چند لیتر از محلول 0.0444 مولار CH₂O برای به دست آوردن 0.0773 مول CH₂O لازم است؟
البته ، هنگامی که مقادیر مول موجود است ، تبدیل دیگری می تواند به جرم ماده با استفاده از یک فاکتور تبدیل استفاده شود.
مثال 11 :چه مقدار ماده در 0.765 لیتر از 1.93 مولار سدیم هیدروکسید وجود دارد؟
راه حل: این یک تبدیل دو مرحله ای است ، ابتدا با استفاده از غلظت به عنوان یک عامل تبدیل برای تعیین تعداد مول و سپس تبدیل جرم مولی سدیم هیدروکسید (40.0 گرم بر مول) استفاده می شود:

0.765L × (1.93 mol NaOH / L solution) × (40.0 g NaOH / 1 mol NaOH) = 59.1 g NaOH

خود را بیازمایید:چه مقدار ماده در 1.08 لیتر از 0.0578 مولار H₂SO₄ موجود است؟
مسئله های پیچیده تر استوکیومتری با استفاده از واکنشهای شیمیایی تعادل همچنین می توانند از غلظتها بعنوان فاکتورهای تبدیل استفاده کنند. به عنوان مثال ، فرض کنید معادله زیر نشان دهنده یک واکنش شیمیایی است:

2AgNO₃(aq) + CaCl₂(aq) → 2 AgCl(s) + Ca(NO₃)₂(aq)

اگر می خواستیم بدانیم چه مقدار 0.555 مولار کلسیم کلرید با 1.25 مول نقره نیترات واکنش نشان می دهد ، ابتدا از معادله شیمیایی متعادل برای تعیین تعداد مول های کلسیم کلرید استفاده می کنیم که واکنش نشان می دهند و سپس از غلظت برای تبدیل به لیتر محلول استفاده می کنیم:
1.25mol AgNO₃ × (1 mol CaCl₂ / 2 mol AgNO₃) × (1 L solution / 0.555 mol CaCl₂) =1.13 L CaCl₂
این امر می تواند با شروع جرم یک ماده واکنش دهنده افزایش یابد ، به جای مولهای یک واکنش دهنده.
مثال 12: چه مقدار از 0.0995 مولار آلومینیوم نیترات با 3.66 گرم نقره با توجه به معادله شیمیایی زیر واکنش نشان می دهد؟

3Ag(s) + Al(NO₃)₃(aq) → 3 AgNO₃ + Al(s)

در اینجا ، ابتدا باید قبل از استفاده از یک معادله شیمیایی متعادل ، جرم نقره را به مول تبدیل کنید و سپس مولاریته را به عنوان یک عامل تبدیل تعریف کنید:

3.66g Ag × (1 mol Ag / 107.97 g Ag) × (1 mol Al(NO₃)₃ / 3 mol Ag) × (1 L solution / 0.0995 mol Al(NO₃)₃) = 0.114 L

خودت را بیازمایید:چه حجم 0.512 مولار سدیم هیدروکسید با 17.9 گرم H₂C₂O₄(بازدید کنندگان) مطابق معادله شیمیایی زیر واکنش نشان می دهد؟

H₂C₂O₄(s) + 2 NaOH(aq) → Na₂C₂O₄(aq) + 2 H₂O(ℓ)
ما می توانیم مهارت های خود را با شناخت این که مقادیر یک راه حل را به مقادیر راه حل دیگر مرتبط کنیم ، بیشتر بسط دهیم. با دانستن حجم و غلظت محلول حاوی یک ماده واکنش دهنده ، می توانیم با استفاده از معادله شیمیایی متعادل ، مقدار بیشتری از محلول واکنش دهنده دیگر مورد نیاز را مشخص کنیم.

مثال 13:دانش آموزی از نمونه ای اندازه گیری کرد ، با ضریب 10.00 میلی لیتر محلول FeCl₃را می گیرد. دانش آموز با دقت 0.1074 مولار Na₂C₂O₄را اضافه می کند تا تمام Fe³⁺(aq) به عنوان Fe₂(C₂O₄)₃(s)) رسوب کند. دانش آموز با استفاده از یک لوله دقیق اندازه گیری شده به نام بورت ، متوجه می شود که 9.04 میلی لیتر محلول Na₂C₂O₄ برای رسوب کامل Fe³⁺(aq) اضافه شده است. غلظت FeCl₃در محلول اصلی چقدر بود؟ (آزمایش دقیقی مانند این ، که به منظور تعیین مقدار یک ماده در نمونه است ، تیتراسیون نامیده می شود.) معادله شیمیایی متعادل به شرح زیر است:

2FeCl₃(aq) + 3 Na₂C₂O₄(aq) → Fe₂(C₂O₄)₃(s) + 6 NaCl(aq)

ابتدا باید تعداد مول های Na₂C₂O₄ را که واکنش نشان می دهند تعیین کنیم. ما حجم را به لیتر تبدیل می کنیم و سپس از غلظت محلول به عنوان یک عامل تبدیل استفاده می کنیم:

9.04mL × (1 L / 1,000 mL) × (0.1074 mol Na₂C₂O₄ / L) = 0.000971 mol Na₂C₂O₄

اکنون ما از معادله شیمیایی تعادل برای تعیین تعداد مول استفاده خواهیم کرد.از مول های Fe³⁺(aq)) موجود در محلول:

0.000971mol Na₂C₂O₄ × (2 mol FeCl₃ / 3 mol Na₂C₂O₄) = 0.000647 mol FeCl₃

سپس غلظت FeCl₃ را در محلول اصلی تعیین می کنیم. با تبدیل 10.00 میلی لیتر به لیتر (0.01000 لیتر) ، ما از تعریف مولاریته به طور مستقیم استفاده می کنیم:

M = mol / L = 0.000647 mol FeCl₃ / 0.01000 L = 0.0647 M FeCl₃

خودت را بیازمایید:دانشجویی 25.00 میلی لیتر H₃PO₄با 0.0987 مولار پتاسیم هیدروکسید را تیتر می کند. او برای تکمیل واکنش شیمیایی از 54.06 میلی لیتر استفاده می کند. غلظت H₃PO₄ چیست؟

H₃PO₄(aq) + 3 KOH(aq) → K₃PO₄(aq) + 3 H₂O

هنگامی که یک دانش آموز تیتراسیون را انجام می دهد ، مقدار اندازه گیری شده از یک محلول به ماده واکنش دهنده دیگر اضافه می شود. “آزمایشگاه تیتراسیون شیمی” توسط روز کنتاکی کشور تحت مجوز Creative Commons Attribution-NonCommerce 2.0 Generic مجاز است.
هنگامی که یک دانش آموز تیتراسیون را انجام می دهد ، مقدار اندازه گیری شده از یک محلول به ماده واکنش دهنده دیگر اضافه می شود.
“آزمایشگاه تیتراسیون شیمی” توسط روز کنتاکی کشور تحت مجوز Creative Commons Attribution-NonCommerce 2.0 Generic مجاز است.
به مثال های بعدی توجه شود.
H₂O₂ برای تعیین مقدار منگنز با توجه به این معادله شیمیایی متعادل استفاده می شود:

2MnO₄^–(aq) + 5 H₂O₂(aq) + 6H⁺(aq) → 2 Mn²⁺(aq) + 5 O₂(g) + 8 H₂O(ℓ)
چه مقدار محلول H₂O₂ با٪ 3.00٪ در متر برای واکنش با 0.355 مول از MnO₄^–(aq) مورد نیاز است؟
از آنجا که به ما مقدار اولیه داده شده است ، تنها کاری که باید انجام دهیم استفاده از معادله شیمیایی متعادل برای تعیین تعداد خال های H₂O₂ و سپس تبدیل برای پیدا کردن جرم H₂O₂ است. با دانستن اینکه محلول H₂O₂ با جرم 3.00٪ است ، می توانیم جرم محلول مورد نیاز را تعیین کنیم:

0.355mol MnO₄^– × (5 mol H₂O₂ / 2 mol MnO₄^–) × (34.02 g H₂O₂ / mol H₂O₂) × (100 g solution / 3 g H₂O₂) = 1,006 g solution

اولین عامل تبدیل از معادله شیمیایی متعادل حاصل می شود ، عامل دوم تبدیل جرم مولی H₂O₂ است و عامل تبدیل سوم از تعریف درصد غلظت توسط جرم حاصل می شود.

خودت را بیازمایید:از واکنش شیمیایی متعادل برای MnO₄^– و H₂O₂ استفاده کنید تا تعیین کنید که چه مقدار جرم O₂ تولید می شود اگر 258 گرم از 3.00% m/m H₂O₂ با MnO₄^– واکنش نشان دهد.

نکات اصلی
باید بدانید که چگونه واحدها را به عنوان فاکتورهای تبدیل استفاده کنید.
تمرینات
با استفاده از غلظت به عنوان یک فاکتور تبدیل ، چه مقدار مولکول در 3.44 لیتر از 0.753 مولار کلسیم کلرید وجود دارد؟
با استفاده از غلظت به عنوان ضریب تبدیل ، چند مول ماده ماده در 844 میلی لیتر از 2.09 مولار MgSO₄ وجود دارد؟
با استفاده از غلظت به عنوان ضریب تبدیل ، چند لیتر برای تهیه 0.822 مول NaBr از محلول 0.665 مولار مورد نیاز است؟
با استفاده از غلظت به عنوان ضریب تبدیل ، چند لیتر برای تأمین 2.500 مول (NH₂)₂CO از محلول 1.087 مولار مورد نیاز است؟
جرم محلول در 24.5 میلی لیتر از 0.755 مولار CoCl₂ چیست؟
جرم محلول در 3.81 لیتر از 0.0232 مولار Zn(NO₃)₂ چیست؟
برای تهیه 9.04 گرم NiF2 از محلول 0.332 مولار چه مقدار محلول لازم است؟
برای تهیه 0.229 گرم CH₂O از محلول 0.00560 مولار چه حجم محلول لازم است؟
چه حجمی از 3.44 مولار سدیم کلرید با 5.33 مول CaCO3 واکنش نشان می دهد؟
2HCl + CaCO3 → CaCl₂ + H₂O + CO₂
چه حجم 0.779 مولار سدیم کلرید با 40.8 مول از سرب Pb(NO₃)₂ واکنش نشان می دهد؟
Pb(NO₃)₂ + 2 NaCl → PbCl₂ + 2 NaNO₃
چه حجم 0.905 مولار H₂SO₄با 26.7 میلی لیتر از 0.554 مولار سدیم هیدروکسیدواکنش نشان می دهد؟
H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

چه حجم 1.000 مولار Na₂CO3 با 342 میلی لیتر 0.333 مولار H₃PO₄ واکنش نشان می دهد؟
برای تیتراسیون با 15.00 میلی لیتر کلسیم هیدروکسید ، 23.77 میلی لیتر از 0.1505 میلی لیتر هیدروکلرید طول می کشد. غلظت کلسیم کلسیم هیدروکسید چقدر است؟ ابتدا باید معادله شیمیایی متعادل را بنویسید.
برای تیتراسیون یک نمونه 25.00 میلی لیتر از H₂SO₄ به 97.62 میلی لیتر از 0.0546 مولار سدیم هدروکسید نیاز دارد. غلظت H₂SO₄ چیست؟ ابتدا باید معادله شیمیایی موازنه شده را بنویسید.
برای حل مقداری مس جامد 4.667 میلی لیتر 0.0997 مولار HNO₃ طول می کشد. چه مقدار از مس قابل حل است؟
Cu + 4 HNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 NO₂ + 2 H₂O
برای حل چه مقدار AgCl جامد 49.08 میلی لیتر 0.877 مولار آمونیاک طول می کشد. چه مقدار از AgCl قابل حل است؟
AgCl(s) + 4 NH₃(aq) → Ag(NH₃)4Cl(aq)
چه مقدار 3.00٪ H₂O₂ برای تولید 66.3 گرم O₂ (گرم) مورد نیاز است؟
2H₂O₂(aq) → 2 H₂O(ℓ) + O₂(g)

برگردان به پارسی: عرفان حیدری مهذب

زیر نظر استاد: مائده کوهی

سرچشمه: