HL.3. Nồng độ dung dịch

Nồng độ dung dịch là gì? công thức và cách tính nồng độ mol, nồng độ phần trăm của dung dịch như thế nào? Cách tính nồng độ dung dịch sau phản ứng, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này. Đồng thời, vận dụng giải các bài tập liên quan đến tính nồng độ mol, nồng độ phần trăm của dung dịch trước và sau phản ứng hóa học.

1. NỒNG ĐỘ PHẦN TRĂM: (C%)

Nồng độ phần trăm (kí hiệu C%) của dung dịch cho biết số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch.
Công thức: $C\%=\frac{{{m}_{ct}}}{{{m}_{dd}}}.100\%$
Trong đó

• C% : nồng độ phần trăm của dung dịch (%)
• m_ct : khối lượng chất tan (gam)
• m_dd : khối lượng dung dịch (gam) = m_{dung môi} + m_{chất tan}

Từ công thức tính nồng độ phần trăm, ta suy ra các công thức sau:

• Công thức tính khối lượng dung dịch: ${{m}_{dd}}=\frac{{{m}_{ct}}.100\%}{C\%}$
• Công thức tính khối lượng chất tan: ${{m}_{ct}}=\frac{{{m}_{dd}}.C\%}{100\%}$

Ví dụ 1: Hoà tan 10 gam đường vào 40 gam nước. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch thu được.
Khối lượng chất tan là: m_ct = 10 gam
Khối lượng dung dịch thu được là: m_dd = m_dm + m_ct = 40 + 10 = 50 gam
Áp dụng công thức: $C\%=\frac{{{m}_{ct}}}{{{m}_{dd}}}.100\%=\frac{10}{50}.100\%=20\%$

2. NỒNG ĐỘ MOL CỦA DUNG DỊCH (C_M)

Nồng độ mol (kí hiệu C_M) của dung dịch cho biết số mol chất tan có trong một lít dung dịch.
Công thức tính: ${{C}_{M}}=\frac{n}{{{V}_{dd}}}$
Trong đó:

• C_M là nồng độ mol (mol/lit)
• n là số mol chất tan (mol)
• V_dd là thể tích dung dịch (lit)

Các công thức được suy ra từ cách tính nồng độ mol của dung dịch:

• Công thức tính số mol chất tan: n = C_M . V
• Công thức tính thể tích dung dịch: ${{V}_{dd}}=\frac{n}{{{C}_{M}}}$

Ví dụ: Tính khối lượng H₂SO₄ có trong 50 ml dung dịch H₂SO₄ 2M
Số mol H₂SO₄ có trong dung dịch H₂SO₄ 2M là: ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}$ = C_M . V = 2 . 0,05 = 0,1 mol
=> Khối lượng H₂SO₄ là: ${{m}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}$ = n . M = 0,1.98 = 9,8 gam
Công thức chuyển đổi giữa nồng độ phần trăm và nồng độ mol:
Công thức tính nồng độ phần trăm: $C\%=\frac{{{m}_{ct}}}{{{m}_{dd}}}.100\%$ (1)
Khối lượng dung dịch được tính theo công thức: m_dd = D_dd . V
Trong đó:

• D_dd là khối lượng riêng của dung dịch (gam/lít)
• V là thể tích của dung dịch (lít)

Khối lượng chất tan là: m_ct = n . M
Thay vào (1) ta có: $C\%=\frac{n.M}{{{D}_{dd}}.V}.100\%=\frac{n}{V}.\frac{M}{{{D}_{dd}}}.100\%$
Mà ${{C}_{M}}=\frac{n}{V}$ => $C\%=\frac{{{C}_{M}}.M}{{{D}_{dd}}}.100\%$
=> Công thức chuyển từ nồng độ phần trăm sang nồng độ mol: ${{C}_{M}}=\frac{C\%.{{D}_{dd}}}{M.100\%}$
Lưu ý: Công thức tính này lấy đơn vị của D_dd là gam/lít, thường các đầu bài cho đơn vị của D_dd là gam/ml nên ta cần đổi lại đơn vị để áp dụng công thức.

Ví dụ minh họa

Bài 1 trang 145 sgk hoá 8: Bằng cách nào có được 200g dung dịch BaCl₂ 5%.
A. Hòa tan 190g BaCl₂ trong 10g nước.
B. Hòa tan 10g BaCl₂ trong 190g nước.
C. Hoàn tan 100g BaCl₂ trong 100g nước.
D. Hòa tan 200g BaCl₂ trong 10g nước.
E. Hòa tan 10g BaCl₂ trong 200g nước.
- Đáp án đúng: B.Hòa tan 10g BaCl₂ trong 190g nước.
- Áp dụng công thức suy ra từ CT tính nồng độ phần trăm, ta có:
m_ct = (C%.m_dd)/100% = (5%.200)/100% = 10 (g).
mà m_dd = m_ct + m_nước ⇒ m_nước = m_dd - m_ct = 200 – 10 = 190 (g).

Bài 2 trang 145 sgk hoá 8: Tính nồng độ mol của 850ml dung dịch có hòa tan 20g KNO₃.Kết quả là:
a) 0,233M.
b) 23,3M.
c) 2,33M.
d) 233M.
- Đáp số đúng: a. 0,233M.
- Theo bài ra, ta có:n_KNO3 = 20/101 = 0,198 (mol).
- 850 ml = 0,85 (lít) ⇒ C_{M (KNO3)} = n/V = 0,198/0,85 = 0,233 (M).

Bài 3 trang 146 sgk hoá 8: Hãy tính nồng độ mol của mỗi dung dịch sau:
a) 1 mol KCl trong 750ml dung dịch.

b) 0,5 mol MgCl₂ trong 1,5 lít dung dịch.

c) 400g CuSO₄ trong 4 lít dung dịch.

d) 0,06 mol Na₂CO₃ trong 1500ml dung dịch.
- Áp dụng công thức tính nồng độ mol: C_M = n/V.
- Lưu ý: các em nhớ đổi đơn vị thể tích từ ml sang lít.
a) 1 mol KCl ⇒ n_KCl = 1; 750ml dung dịch = 0,75 lít dung dịch ⇒ V_dd = 0,75 (l).
⇒ C_{M (KCl)} = n/V = 1/0,75 = 1,33 (M).

b) C_{M (MgCl2)} = n/V = 0,5/1,5 = 1,33 (M).

c) n_CuSO4 = 400/160 = 2,5 (mol)
⇒ C_{M (CuSO4)} = 2,5/4 = 0,625 (M).

d) C_{M (Na2CO3)} = 0,06/1,5 = 0,04 (M).

Bài 4 trang 146 sgk hoá 8: Hãy tính số mol và số gam chất tan trong mỗi dung dịch sau:
a) 1 lít dung dịch NaCl 0,5M.
b) 500ml dung dịch KNO₃ 2M.
c) 250ml dung dịch CaCl₂ 0,1M.
d) 2 lít dung dịch Na₂SO₄ 0,3M.
- Áp dụng công thức suy ra từ công thức tính nồng độ mol: n = C_M.V
- Và công thức tính khối lượng: m = n.M
a) 1 lít dung dịch NaCl 0,5M ⇒ V_dd = 1 lít; C_M = 0,5M.
⇒ n_NaCl = C_M.V = 1.0,5 = 0,5 (mol) ⇒ m_NaCl = m = n.M_NaCl = 0,5.(23 +35,5) = 29,25 (g).

b) n_KNO3 = 2.0,5 = 1 (mol) ⇒ m_KNO3 = 1.101 = 101 (g).

c) n_CaCl2 = 0,1.0,25 = 0,025 (mol) ⇒ m_CaCl2 = 0,025.(40 + 71) = 2,775 (g).

d) n_Na2SO4 = 0,3.2 = 0,6 (mol) ⇒ m_Na2SO4 = 0,6.142 = 85,2 (g).

Bài 5 trang 146 sgk hoá 8: Hãy tính nồng độ phần trăm của những dung dịch sau:
a) 20g KCl trong 600g dung dịch.
b) 32g NaNO₃ trong 2kg dung dịch.
c) 75g K₂SO₄ trong 1500g dung dịch.
- Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm.
- Lưu ý: đổi đơn vị khối lượng từ kg sang gam.
a) C% _(KCl) = (m_ct.100%)/m_dd = (20.100%)/60 = 3,33%

b) 2kg = 2000 (g).
⇒ C% _(NaNO3) = (32.100%)/2000 = 1,6%

c) C% _(K2SO4) = (75.100%)/1500 = 5%.

Bài 6 trang 146 sgk hoá 8: Tính số gam chất tan cần dùng để pha chế mỗi dung dịch sau:
a) 2,5 lít dung dịch NaCl 0,9M.

b) 50g dung dịch MgCl₂ 4%.

c) 250ml dung dịch MgSO₄ 0,1M.
- Áp dụng công thức suy ra từ công thức tính nồng độ mol và nồng độ phần trăm.
m_ct = n.V; m_ct = (m_dd.C%)/100%
- Số gam chất tan cần dùng để pha chế các dung dịch:
a) n_NaCl = C_M .V = 2,5.0,9 = 2,25 (mol).
⇒ m_NaCl = 2,25.(23 + 35,5) = 131,625 (g).

b) m_MgCl2 = (50.4%)/100% = 2 (g).

c) n_MgSO4 = n.V = 0,1.0,25 = 0,025 (mol)
⇒ m_MgSO4 = n.M = 0,025.(24 + 64 + 32) = 3 (g).

Bài 7 trang 146 sgk hoá 8: Ở nhiệt độ 25^oC độ tan của muối ăn là 36g của đường là 204g. Hãy tính nồng đồ phần trăm của các dung dịch bão hòa muối ăn và đường ở nhiệt độ trên.
- Muối ăn là NaCl, theo bài ra, ta có:
m_{dd (muối ăn bão hoà)} = 100 + 36 = 136 (g).
⇒ C% _(NaCl) = (m_ct.100%)/m_dd = (36.100%)/136 = 26,47%.
m_{dd (đường bão hoà)} = 100 + 204 = 304 (g).
⇒ C% _(đường) = (204.100%)/304 = 67,1%.