Nồng độ đương lượng là gì? Công thức tính như thế nào?

1. Nồng độ đương lượng là gì?

Nồng độ đương lượng (hay còn gọi là nồng độ mol) là một khái niệm quan trọng trong hóa học, đặc biệt là khi ta nói về sự hòa tan của một chất trong dung dịch. Nó thể hiện mức độ hòa tan của một chất trong một dung dịch hoặc hỗn hợp. Đơn vị của nồng độ đương lượng thường được đo bằng mol/Lit hay mmol/Lit.

Để hiểu rõ hơn về nồng độ đương lượng, chúng ta cần phải nhìn vào một số khái niệm căn bản. Đầu tiên là khái niệm về mol. Mol là một đơn vị đo lường số lượng các phân tử hoặc các ion trong một chất. Một mol của một chất xác định bằng khối lượng mol của chất đó sẽ chứa một số Avogadro các phân tử (hoặc các ion) của chất đó.

Nồng độ đương lượng có thể được tính toán bằng cách chia số mol của chất trong dung dịch cho thể tích của dung dịch đó. Ví dụ, nếu chúng ta có một dung dịch gồm 2 mol chất A trong 1 lít dung dịch, thì nồng độ đương lượng của chất A trong dung dịch đó sẽ là 2 mol/Lit.

Nồng độ đương lượng quyết định đến tính chất của dung dịch. Khi nồng độ càng cao, hàm lượng của chất trong dung dịch cũng cao, có thể dẫn đến những tính chất đặc biệt như độc tính, tính tan, hay khả năng phản ứng với các chất khác.

Trong quá trình phân tích hoặc chuẩn đoán trong y học, việc đo và tính toán nồng độ đương lượng của các chất trong mẫu có thể cực kỳ quan trọng. Nó giúp xác định chính xác lượng chất có mặt trong mẫu và có thể cung cấp thông tin quan trọng về sức khỏe hoặc tính chất của mẫu đó.

Nồng độ đương lượng cũng đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp, đặc biệt trong sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm. Việc kiểm soát nồng độ đương lượng đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm và đáp ứng yêu cầu chất lượng từ người tiêu dùng.

Tóm lại, nồng độ đương lượng là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự hòa tan của một chất trong dung dịch, ứng dụng rộng rãi trong hóa học, y học và công nghiệp, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu và quản lý tính chất của các hệ thống hóa học.

2. Công thức tính nồng độ đương lượng như thế nào?

* Công thức tính nồng độ đương lượng gram

Trong đó:

• D là đương lượng gram
• n là số mol
• M là khối lượng

Cách để xác định n là:

• Nếu là axit thì n là số H+ có trong phân tử axit
• Nếu là bazơ thì n là số nhóm OH- có trong phân tử bazơ
• Nếu là muối thì n bằng tổng số hóa trị của các nguyên tử kim loại có trong muối.
• Nếu là chất oxi hóa hoặc chất khử thì n là số electron nhận hay cho của chất đó

* Công thức tính nồng độ đương lượng CN

Trong đó:

• Mm chất tan là khối lượng chất tan nguyên chất (gram)
• D là đương lượng gram của chất
• Vdd là thể tích dung dịch (ml)
• CN là nồng độ đương lượng của dung dịch N nào đó

Áp dụng quy tắc “tích số mol và hóa trị của các chất tham gia phản ứng là bằng nhau” để tính các bài toán hỗn hợp nhiều chất cùng loại phản ứng với nhau sẽ chuyển bài toán từ phức tạp nhiều phản ứng theo thứ tự ưu tiên thành bài toán đơn giản.

3. Bài tập vận dụng công thức tính nồng độ đương lượng:

Câu 1. Tính nồng độ đương lượng của dung dịch H2SO4 20% biết d = 1,14g/ml

Hướng dẫn giải bài tập chi tiết

Giải thích các bước giải:

+ C% = mct/mdd .100% = mct/(d.Vdd) .100% (1)

Công thức tính nồng độ đương lượng gram là: E = M/n

+ Trong đó: E là nồng độ đương lượng gram

M là khối lượng mol

n (trong trường hợp axit) là số nguyên tử H trong axit

(2)

Công thức tính nồng độ đương lượng CN là:

(3)

+ Trong đó: mct là khối lượng chất tan nguyên chất

E là nồng độ đương lượng gram

Vdd là thể tích dung dịch

⇒ Từ (1), (2), (3) ta có:

Câu 2. Hòa tan 5 mol HCl thành 10 lít dung dịch. Tính nồng độ đương lượng gam/lít của dung dịch

Hướng dẫn giải bài tập chi tiết

Khối lượng của 5 mol HCl là:

a = 5.MHCl 

Nồng độ CN của dung dịch HCl là:

Câu 3. Tính nồng độ đương lượng của dung dịch H2SO4 98%, d = 1,84 g/ml trong phản ứng với kiềm NaOH

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Phản ứng của H2SO4 với kiềm NaOH:

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

Như vậy, 1 mol H2SO4 phân ly ra 2 ion H+ để kết hợp với 2 ion OH- của NaOH.

Nên đương lượng gam của dung dịch H2SO4 là D = 98/2 = 49 gam

Khối lượng của 1 lít dung dịch H2SO4 98%, d= 1,84g/ml là:

1000.1,84 = 1840 gam

Khối lượng H2SO4 nguyên chất có trong 1 lít dung dịch H2SO4 98%, d = 1,84 g/ml là: 1840.98% = 1803,2 gam

Nồng độ đương lượng gam/it của dung dịch H2SO4 98% là:

Vậy dung dịch H2SO4 98%, d = 1,84g/ml tương đương với nồng độ CN = 36,8N

Thường dùng nồng độ đương lượng để biểu diễn nồng độ của các dung dịch chuẩn, bở vì dùng loại đơn vị nồng độ này rất dễ tính nồng độ hay hàm lượng của các chất cần xác định.

Câu 4. Trong phản ứng 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O

Dung dịch NaOH và dung dịch H2SO4 đều có nồng độ 0,02M. Hãy tính nồng độ đương lượng gam/lít của cả 2 dung dịch đó?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

1 mol NaOH phân li ra 1 ion OH- nên NaOH = 1

Do đó nồng độ CN của dung dịch NaOH là:

CN = CM .n = 0,02.1 = 0,02 N

Tương tự, 1 mol H2SO4 phân ly ra 2 ion H+ nên ta có nồng độ của dung dịch H2SO4 là:

CN = CM.n = 0,02.2 = 0,04 N

Câu 5. Cho 15,5 ml dung dịch Na2CO3 0,1M phản ứng vừa đủ với 20 ml dung dịch H2SO4 tạo ra CO2? Tính nồng độ CM, CN của dung dịch H2SO4 trong phản ứng đó?

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Phương trình phản ứng giữa Na2CO3 à H2SO4 đến CO2 là

Na2CO3 + H2SO4 ⇒ Na2SO4 + CO2 + H2O

Số mol Na2CO3 tham gia vào phản ứng là:

n = CM.V = 0,1.15.5/1000 = 0,00155 mol

Theo phương trình số mol Na2CO3 tham gia phản ứng bằng số mol H2SO4 nên số mol H2SO4 trong dung dịch là 0,00155 mol

Nồng độ của dung dịch H2SO4 là:

CM = n/V = 0,00155.1000/20 = 0,0775 M

Trong phản ứng, cứ 1 mol H2SO4 phân li ra 2 ion H+ nên ta có nồng độ đương lượng của dung dịch H2SO4 là:

CN = CM.n = 0,0775.2 = 0,155N

Câu 6. Tính nồng độ mol/lít và nồng độ đương lượng gam/lit của dung dịch H2SO4 14% d = 1,08 g/ml khi cho dung dịch đó phản ứng với Ca

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

H2SO4 + Ca → CaSO4 + H2 

Từ phương trình phản ứng oxi hóa khử trên cho thấy, 1 phân tử chất oxi hóa H2SO4 thêm 2e nên đương lương gam của H2SO4 là:

D = M/n = 98/2 = 49 gam

Áp dụng công thức tính nồng độ CM, CN của dung dịch H2SO4 khi biết nồng độ phần trăm khối lượng C5 = 14% khối lượng riêng d = 1,08 g/ml ta có

CM = (C%.d.10)/M = (14.1,08.10/98 = 1,54M

CN = (C%.d.10)/D = (14.1,08.10/49 = 3,08 N

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Ta có nHCl.1 + nH2SO4.2 = nNaOH.1 + nBa(OH)2.2

=> 0,1  (0,1.1 + 0,15.2) = V. (0,12.1 + 0,04.2) => V = 0,2 lít = 200 ml

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết 

nH2SO4.2 + nHCl.1 = nNaOH. 1

=> 0,2.2.CMH2SO4 + 0,1.0,5.1 = 0,3.1.CMNaOH (1)

Dung dịch D có H2SO4 dư, nên lượng H2SO4 ban đầu phản ứng vừa đủ với NaOH và Ba(OH)2

=> nH2SO4 .2  = nNaOH . 1 + nBa(OH)2.2

=> 0,3.2.CMH2SO4 = 0,2.1.CMNaOH + 0,2.0,5.2 (2)

Từ (1) và (2) => CMH2SO4 = 0,7M; CMNaOH = 1,1M

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

Phản ứng của H2SO4 với kiềm NaOH:

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

Như vậy, 1 mol H2SO4 phân ly ra 2 ion H+ để kết hợp với 2 ion OH- của NaOH. Nên đương lượng gam của dung dịch H2SO4 98% , d = 184 g/ml là:

1000.1,84 = 1840 gam

Khối lượng H2SO4 nguyên chất có trong 1 lít dung dịch H2SO4 98%, d = 1,84 g/ml là: 1840.98% = 1803,2 gam

Nồng độ đương lượng gam/lít của dung dịch H2SO4 98% là:

Vậy dung dịch H2SO4 98%, d= 1,84 gam/ml tương đương với nồng độ CN = 36,8N

Thường dùng nồng độ đương lượng để biểu diễn nồng độ của dung dịch chuẩn, bởi vì dùng loại đơn vị nà rất dễ tính nồng độ hay hàm lượng của các chất cần xác định.