Определить, какой объем воды нужно добавить

Задание:

Предмет: Химия Раздел: Растворы, нормальность и молярность растворов.

Условие:

У нас есть 60 мл 5,0 н раствора сульфата меди (CuSO₄), и нужно развести его, чтобы получить раствор с молярной концентрацией 0,3 М. Необходимо определить, какой объем воды нужно добавить.

Разбор задачи:

Перед началом решения давайте вспомним несколько ключевых понятий.

1. Нормальность (н) раствора — это количество эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора.
2. Молярность (М) раствора — это количество молей вещества в 1 литре раствора.
3. Для расчета разведения растворов при добавлении воды используется формула: \( C_1 V_1 = C_2 V_2 \) где:
   • \(C_1\) — начальная концентрация раствора,
   • \(V_1\) — начальный объем раствора,
   • \(C_2\) — конечная концентрация раствора,
   • \(V_2\) — конечный объем раствора (после добавления воды).

Шаг 1: Перевод нормальности в молярность

Раствор CuSO₄ имеет нормальность 5,0 н (эквивалентная концентрация). Для CuSO₄ валентность и эквивалентное число равны 2, так как медь имеет степень окисления +2. Связь между молярностью и нормальностью для CuSO₄ такая: \[ Нормальность = Молярность \times n_{\text{эквивалентов}} \] \[ М_1 = \frac{5,0}{2} = 2,5 \, \text{М} \]

Итак, начальная молярная концентрация нашего раствора \( C_1 = 2,5 \, \text{М} \).

Шаг 2: Применение формулы разведения

У нас есть начальная концентрация \( C_1 = 2,5 \, \text{М} \), начальный объем \( V_1 = 60 \, \text{мл} \), и мы хотим получить конечную концентрацию \( C_2 = 0,3 \, \text{М} \). Найдём конечный объем раствора \( V_2 \). Применяем формулу: \[ C_1 V_1 = C_2 V_2 \] \[ 2,5 \times 60 = 0,3 \times V_2 \] \[ 150 = 0,3 \times V_2 \] \[ V_2 = \frac{150}{0,3} = 500 \, \text{мл} \]

Шаг 3: Расчёт объёма добавленной воды

Конечный объем \( V_2 = 500 \, \text{мл} \). Начальный объем раствора \( V_1 = 60 \, \text{мл} \). Значит, чтобы довести объем до 500 мл, нужно добавить объем воды: \[ V_{\text{добавить}} = 500 - 60 = 440 \, \text{мл} \]

Ответ:

Чтобы приготовить 0,3 М раствор CuSO₄ из 60 мл 5,0 н раствора, необходимо добавить 440 мл воды.