化学反応を起こさずに溶液を混合する

日常生活では、化学反応を起こさずに単に希釈するだけで溶液を混合することがよくあります。たとえば、レモン汁と水と砂糖の混合物を混合すると、実際には 2 つの溶液を混合することになりますが、新しい物質は形成されないため、化学反応は起こりません。

ラム酒、ウォッカ、ジュース、ソフトドリンクなど、さまざまな種類の飲み物を混ぜてカクテルを作る場合、溶液の混合物も存在します。また、水と塩からなる溶液を、水と砂糖からなる別の溶液と混合すると想像してください。塩と砂糖は互いに反応せず、両者を同じ溶媒である水に溶かして新しい溶液を形成するだけであることがわかっています。

化学反応を起こさずに溶液を混合することは、化学実験室でよく行われることです。したがって、溶液または溶媒に関連した溶質の新しい濃度などの定量的側面を特定することが非常に重要です。

化学反応を伴わない混合溶液には次の 2 種類があります。

1- 同じ溶媒および溶質を含む溶液を混合する:

このタイプの状況の例を参照してください。

「 (Uni-Rio-RJ) 0.50 mol/L KOH _(aq)溶液 25.0 mL と 0.30 mol/L KOH _(aq)溶液 35.0 mL および 0.25 mol/L KOH _(aq) 10,0 mL を混合します。溶液は、体積加成性を仮定すると、物質量の濃度が次とほぼ等しい溶液になります。

a) 0.24

b) 0.36

c) 0.42

d) 0.50

e) 0.72インチ

解決：

3 つの溶液が同じ溶媒 (水) および同じ溶質 (KOH 塩基) と混合されたことに注意してください。両者の違いは集中力です。これを行うときは、次のことに注意してください。

最終溶液中の溶質の質量は、常に初期溶液中の溶質の質量の合計に等しくなります。

m (溶液) = m_{溶質 1} + m_{溶質 2} + m_{溶質 3} + …

これは物質の量 (mol) にも当てはまります。

n (溶液) = n_{溶質 1} + n_{溶質 2} + n_{溶質 3} + …

次に、最初の溶液に含まれていた KOH 物質の量を計算し、それらを合計してみましょう。

溶液 1: 0.50 mol/L 25 mL
溶液 2: 0.30 mol/L 35 mL
溶液 3: 0.25 mol/L 10 mL

解決策 1:	解決策 2:	解決策 3:
0.50モル —– 1L	0.30モル —– 1L	0.25モル —– 1L
_n1 (KOH)—–0.25L	_n2 (KOH)—–0.035L	_n3 (KOH)—–0.01L
n ₁ (KOH) = 0.0125 モル	n ₂ (KOH) = 0.0105 モル	n ₃ (KOH) = 0.0025 モル

あとは以下を追加するだけです。

n_溶液= n ₁ (KOH) + n ₂ (KOH) + n ₃ (KOH)
n_溶液= (0.0125 + 0.0105 + 0.0025) モル
n_溶液= 0.0255 モル

最終的な溶液の総体積に関しては、最初の溶液の体積の合計と必ずしも同じになるとは限りません。たとえば、水素結合などの相互作用が発生して、最終的な体積が減少する可能性があります。したがって、この体積を実験的に測定することが重要です。ただし、質問文で最終体積が示されていない場合、特に溶媒が水の場合は、元の溶液のすべての体積の合計と考えることができます。

これが上記の例で起こっていることなので、このソリューションの最終ボリュームは次のようになります。

v_溶液= v ₁ (KOH) + v ₂ (KOH) + v ₃ (KOH)
v_溶液= 25 mL + 35 mL + 10 mL
v_溶液= 70 mL = 0.07 L

ここで、最終溶液の物質量の濃度 (M) を調べるには、次の計算を実行するだけです。

M_溶液= n _(溶液)
v _(解決策)

M_溶液= 0.0255モル
0.07L

M_溶液= 0.36 mol/L

したがって、正しい選択肢は文字「b」です。

同じことが共通濃度 (C) の計算にも当てはまりますが、唯一の違いは、モル単位の量ではなく、グラム単位で溶質の質量が得られることです。

2- 同じ溶媒と異なる溶質を含む溶液を混合する:

次に、このケースの例を見てみましょう。

「（Mack – SP） 200 mL の 0.3 mol/L NaCl 溶液を 100 mL の CaCl ₂モル溶液と混合します。得られた溶液中の塩化物イオンの濃度 (モル/リットル) は次のとおりです。

a) 0.66。
b) 0.53。
c) 0.33。
d) 0.20。
e) 0.86」

解決：

同じ溶媒 (水) を含む 2 つの溶液が混合されましたが、溶質は異なります (NaCl と CaCl ₂ )。この場合、最終溶液中のこれらの各溶質の新しい濃度を個別に計算する必要があります。

この演習では塩化物イオン (Cl ^– ) の濃度を知りたいので、それぞれの場合について計算してみましょう。

溶液 1: 0.3 mol NaCl —— 1 L
n _NaCl ——————— 0.2L
n _NaCl = 0.06 モルの NaCl

溶液中のNaCl解離方程式:

1 NaCl → 1 Na ⁺ + 1 Cl ^–
0.06モル 0.06モル0.06モル

最初の溶液には 0.06 mol の Cl ^–が含まれていました。ここで、CaCl ₂のモル溶液 (1 mol/L) を見てみましょう。

溶液 2: 1.0 mol CaCl ₂ —— 1 L
n _CaCl2 ——————— 0.1 L
n _CaCl2 = 0.1 モルの NaCl

溶液中の CaCl ₂解離方程式:

1 CaCl ₂ → 1 Ca ⁺ + 2 Cl ^–
0.1モル 0.1モル0.2モル

溶液を混合するとき、反応は起こらず、単純に希釈されるだけであり、モル数は変化しません。溶媒が同じであるため、最終的な体積は各溶液の体積の単純合計になります。

V_溶液= V _naCl + V _CaCl2
V_溶液= 200 mL + 100 mL
V_溶液= 300 mL = 0.3 L

したがって、得られた溶液中の塩化物イオンの濃度 (モル/リットル) は次のように計算できます。

M _Cl- = (n _Cl- + n _Cl- )
V_{ソリューション}

M _Cl- = (0.06 + 0.2) モル
0.3L

M _Cl- = 0.86 mol/L

正しい文字は「e」です。

これを解決する別の方法は、次の式を使用することです。

_M1 . V ₁ + M ₂ 。 V ₂ = M_{ソリューション}。 V_{ソリューション}

これは、溶液中の任意の物質のイオンの濃度または体積を見つける場合にも当てはまります。さらに、これは一般的な濃度など、他の種類の濃度にも当てはまります。

実際にどのように機能するかを確認してください。

_MNaCl 。 V _NaCl + M _CaCl2 。 V _CaCl2 = M _Cl- 。 _VCl-
(0.3 mol/L . 0.2 L) + (2.0 mol/L . 0.1 L) = M _Cl- 。 0.3L
0.06 モル + 0.2 モル = M _Cl- 。 0.3L
M _Cl- = (0.06 + 0.2) モル
0.3L

M _Cl- = 0.86 mol/L

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