在1000毫升溶液中,所含有溶質(zhì)的克當量數(shù),稱為當量濃度,符號以N表示。這一種濃度表示法用途比較廣泛。
(1)溶質(zhì)是固體 計算公式為:
W=N×M/n×V/1000
式中 W——需稱取溶質(zhì)的克數(shù);
N——需制備溶液的當量濃度;
M——溶質(zhì)的分子量;
V——欲配制溶液的體積,亳升;
n一一如溶質(zhì)是酸類,則n為氫離子(H+)數(shù);
如溶質(zhì)是堿類,則n為氫氧根離子(OH-)數(shù);
如溶質(zhì)是鹽類,則n為金屬原子價與金屬原子數(shù)的乘積;
如溶質(zhì)是氧化或還原劑,則n為獲得或丟失的電子數(shù)。
例1 要配制0.25N鄰苯二甲酸氫鉀(KHG8H4O4)500毫升。KHG8H4O4是具有1個氫離子(H+)的酸,其分子量約為204。
W=204/1×0.25×500/1000=25.5克
稱取溶質(zhì)鄰苯二甲酸氫鉀(KHG8H4O4)25.5克,置于500毫升容量瓶中,加少量水溶解后沖至刻度。
例2 需制備2N NaOH2升。
NaOH是堿類,并具有一個氫氧根離子(OH-),分子量約為40。
W=2×40×2000/1000=160克
稱取NaOH160克,置于500毫升燒杯中加水溶解(注意,放熱)后,定量地轉(zhuǎn)移到2000毫升容量中,加水沖稀至刻度。
例3 欲制備硫酸鉀(K2SO4)0.5N1500毫升。
K2SO4屬于鹽類,金屬(鉀)原子價(1)與其原子數(shù)(2)的乘積為1×2=2。K2SO4分子量約為174。
W=0.5×174/2×1500/1000=261克
稱取溶質(zhì)K2SO4 261克,加少量水溶解后,沖稀至1500毫升。
例4 配制0.2N重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶液2500毫升。
重鉻酸鉀(K2Cr2O7)屬氧化劑,在化學(xué)反應(yīng)時(在酸性中),其Cr2O7=是負2價。由此可知鉻(Cr)在此是正6價(Cr6+)。在酸性溶液中變化時Cr6+→(+3e)Cr3+,即每一個鉻能獲得3個電子,K2Cr2O7中2Cr共獲得電子數(shù)為2×3=6,因此在K2Cr2O7中n=6,K2Cr2O7的分子量為294.19,所以:
W=0.2×294.19/6×2500/1000=24.516克
稱取溶質(zhì)K2Cr2O7 24.516克加水溶解后,沖稀至2500毫升。
例5 制備1000毫升0.5N碘化鉀溶液。
碘化鉀在酸性溶液中屬于還原劑,被氧化后,析出游離碘,游離碘是由碘化鉀(KI)中碘離子(I-)丟失1個電子而來,因此n=1,碘化鉀的分子量為166.0。
W=0.5×166×1=83克
稱取溶質(zhì)KI 83克,加少量水溶解并沖至1000毫升。
(2)溶質(zhì)為液體
1)已知溶質(zhì)的比重或百分含量,制備當量溶液的方法,如果只知比重和百分含量的任一數(shù)據(jù),可從化學(xué)手冊上查出其另一個數(shù)據(jù)。
已知比重和百分濃度就可以進行計算,可分三步計算:
第一步:與固體溶質(zhì)相同,即先按需要配制的濃度、溶液體積,計算出需用純?nèi)苜|(zhì)的重量(克)
W(克)=N×M/n×V/1000 (a)
第二步:計算出該液體溶質(zhì)1毫升的重量是多少克
d×a%=y(tǒng)克/毫升 (b)
式中 d——溶質(zhì)的比重;
a%——溶質(zhì)的百分濃度。
第三步:將(a)式被(b)式除,計算出(a)式中的W克應(yīng)為多少體積(毫升)。
W/y=(N×M/n×V/1000)÷(d×a%)=x毫升 (c)
(c)式中計算結(jié)果x毫升,即為配制N當量濃度V毫升應(yīng)量取溶質(zhì)的體積(毫升)數(shù)。從液體溶質(zhì)中量取x毫升,沖稀到V毫升即可。
例如:現(xiàn)有比重d=1.84,96%的H2SO4,要配制0.5N H2SO4 500毫升溶液。
W=0.5×98/2×500/1000=12.25克
y=1.84×0.96=1.7664克/毫升
x=12.25/1.7664=6.94毫升
98為H2SO4分子量。
取96%的濃H2SO4 6.94毫升沖稀至500毫升,即為0.5N。
2)已知當量濃度的溶液,需要沖稀的配制方法 這種方法是最常用的方法。
計算方法:
設(shè): N為濃度大的溶液當量濃度;
V為應(yīng)取濃度大的溶液體積數(shù),毫升;
N'為需要配制的稀濃度溶液的當量濃度;
V'為需要配制成N'當量濃度溶液的體積數(shù),毫升。
∵ NV=N'V'
∴ V=N'V'/N
即,量取濃溶液V毫升沖稀到V'毫升即為N'溶液。
此法主要根據(jù)溶液在沖稀前后,只是溶液體積有了改變而溶質(zhì)的重量沒有改變,亦即:
溶質(zhì)重量=NV×當量=N'V'×當量
所以 NV=N'V'
也就是說,在溶液沖稀前后溶液中溶質(zhì)的克當量數(shù)(或毫克當量數(shù))是不改變的。
例如:已知濃HCl(12N),欲配制0.5N 2500毫升。
V=0.5×2500/12=104毫升
取104毫升濃HCl,沖稀即2500毫升即可。