Задачи на растворы
Покупка
Тематика:
Педагогика общего среднего образования
Издательство:
Директ-Медиа
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 62
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-4499-0506-2
Артикул: 801809.01.01
Доступ онлайн
В корзину
В пособии рассматриваются способы решения задач на растворы, при этом обсуждаются наиболее рациональные подходы. Пособие предназначено для студентов направления подготовки «Химия» и учителей химии.
Текст печатается в авторской редакции.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.15: Психология и педагогика
- ВО - Магистратура
- 44.04.01: Педагогическое образование
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Т. Н. Валуева, А. М. Краснова ЗАДАЧИ НА РАСТВОРЫ Учебное пособие для студентов направления подготовки «Химия» Москва Берлин 2019
УДК 372.854(072)+54(075) ББК 74.262.4я7+24р20я10 В15 Рецензент: Карташова Т. Д. — кандидат химических наук, доцент ка- федры химии ФГБОУ ВО «ТулГУ» Валуева, Т. Н. В15 Задачи на растворы : учебное пособие для студентов направления подготовки «Химия» / Т. Н. Валуева, А. М. Краснова. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 62 с. ISBN 978-5-4499-0506-2 В пособии рассматриваются способы решения задач на растворы, при этом обсуждаются наиболее рацио- нальные подходы. Пособие предназначено для студентов направления подготовки «Химия» и учителей химии. Текст печатается в авторской редакции. УДК 372.854(072)+54(075) ББК 74.262.4я7+24р20я10 ISBN 978-5-4499-0506-2 © Валуева, Т. Н., Краснова, А. М., текст, 2019 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019
Раствором называют гомогенную систему, состоящую из двух или более компонентов (веществ), содержание кото- рых можно изменять в определенных пределах без наруше- ния однородности. Состав растворов обычно передается содержанием в нем растворенного вещества. Физическая величина, определяющая количественный состав раствора, называется концентрацией. ИЮПАК реко- мендует использовать несколько способов выражения соста- ва растворов (табл. 1). Таблица 1 Способы выражения состава раствора, рекомендованные ИЮПАК Способ выраже- ния кон- центра- ции вещества Еди- ница изме- рения Определение и формула Примеры 1 2 3 4 Молярная концен- трация вещества моль/м3 моль/л Отношение коли- чества вещества Х к объему рас- твора: с(Н3РО4)=0,3моль/м3 с(KMnO4)=0,2 моль/л 3
с(Х)= ( ) ðà - ð V X n ) ( Молярная концен- трация эквива- лента ве- щества моль/м3 моль/л Отношение коли- чества эквивален- та вещества Х к объему раствора: с(1/zХ)= ( ) ðà - ð V zX 1 n ) / ( с(1/5KMnO4)=0,1моль/л с(1/2Н2SО4)=0,4 моль/м3 Моляль- ность моль/ кг Отношение коли- чества вещества Х в растворе к массе раствори- теля: сm(Х)= ) ( ) ( ëÿ - ð m X n сm(NaCl) = 0,1 моль/кг Массовая доля вещества в растворе – Отношение массы компонента Х к массе раствора: ω(X)= ) ( ) ( ра - р m X m ω(NaBr) = 0,025 Молярная (мольная) – Отношение коли- чества вещества χ(KCl)=0,50 4
доля вещества в смеси Х к общему коли- честву вещества смеси: χ(X)= ∑ ) ( i n X n Титр раствора г/мл Масса вещества Х, содержащегося в 1 мл раствора (отношение мас- сы компонента Х к объему раство- ра): Т(Х)= ) ( ) ( ра - р V X m Т(HNO3)=0,021000 г/мл Примечания: 1. Термин «молярность» не рекомендуется. Вместо обозна- чения моль/л допускается обозначение М (1М HCl – одно- молярная соляная кислота). 2. Термины «нормальность» и «нормальная концентрация» не рекомендуются. Вместо обозначения моль/л допуска- ется сокращение «н.». Например, 1 н. Н2SO4 или с(1/3 H3PO4)=0,5 н. Молярная концентрация вещества и моляр- 5
ная концентрация эквивалента связаны между собой: с(1/zХ)=1/zX X ñ ) ( 3. Допускается выражать массовую долю в долях единицы, в процентах (%), в промилле (‰, тысячная часть) и в миллионных долях (млн–1). Поскольку эквивалент вещества может быть различным, то, обозначая молярную концентрацию эквивалента веще- ства, обязательно следует указывать конкретную реакцию, для проведения которой данный раствор применяется, или приводить фактор эквивалентности (1/z). Так, в 0,5 л рас- твора содержится 4,9 г серной кислоты и раствор предназна- чен для проведения реакции полной нейтрализации: H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O фактор эквивалентности кислоты равен 1/2, молярная масса эквивалента М(1/2H2SO4) = 98 г/моль·1/2 = 49 г/моль. В этом случае молярная концентрация эквивалента серной кислоты составляет: с(1/2H2SO4)= 5,0 49 49 ⋅ = 0,2 (моль/л), 6
или 0,2 н. H2SO4 , 1/z =1/2. Другие примеры записи: с(1/5KMnO4) = 0,1 моль/л, или 0,1 н. KMnO4 (1/z = 1/5). с(1/6KJO3) = 0,12 моль/л, или 0,12 н. KJO3 (1/z = 1/6). Способность вещества переходить в раствор не беспре- дельна. Содержание вещества в насыщенном растворе коли- чественно характеризует растворимость этого вещества. Растворимость выражается массой растворенного веще- ства, приходящейся на 100 г воды при данной температу- ре с образованием насыщенного раствора. Например: Р20°C(KBr) = 65,2 г/100 г Н2О. Задача 1. Рассчитайте коэффициент растворимости нитрата калия при 20оС, если массовая доля соли в насыщенном при данной температуре растворе равна 24 %. Дано: ω(KNO3)=0,24 Решение: Первый способ (алгебраический) Пусть m(Н2О) = 100 г, m(KNO3) = х г, тогда m(р-ра) = (100+х) г. Р20°C (KNO3) – ? ω(KNO3) = ) m( ) 3 m(KNO ра - р . 7
Подставив значения физических величин в данную формулу, получим: 0,24 = х х + 100 ; откуда х = 31,6. Значит, Р20°C (KNO3) = 31,6 г/100 г Н2О. Второй способ (способ пропорции) В 100 г раствора содержится 24 г KNO3 и 76 г Н2О. Это означает, что в 76 г воды растворяется 24 г нитрата ка- лия. Рассуждаем так: в 76 г воды растворяется 24 г KNO3, в 100 г воды растворяется х г KNO3. Составим пропорцию и решим ее. х 24 100 76 = ; х = 31,6. Ответ: 31,6 г/100 г Н2О Задача 2. Коэффициент растворимости хлорида аммония при 100 оС составляет 77 г, а при 0 оС – 37 г в 100 г воды. Рассчи- тайте массу (г) соли, которая выделится при охлаждении до 0 оС насыщенного при 100 оС раствора хлорида аммония массой 60 г. 8
Дано: Р100°C (NН4Сl) = 77 г/100 г Н2О Р0°C (NН4Сl) = 37 г/100 г Н2О m100°C (р-ра) = 60 г Решение: Первый способ Найдем состав горячего насыщенного раствора. m (осадка) – ? Рассуждаем так: если в 100 г воды растворяется 77 г хлорида аммония, то m100°C (р-ра) = 100 + 77 = 177 (г); в 177 г раствора содержится 77 г NН4Сl, в 60 г раствора содержится m1 (NН4Сl). m1 (NН4Сl)= 177 77 60 ⋅ = 26,1 (г). Найдем состав холодного раствора. Если обозначить массу выпавшего осадка NН4Сl через х г, то m0°C(р-ра)=(60– х) г, в котором будет содержаться (26,1–х) г NН4Сl. Составим пропорцию: в 137 г раствора содержится 37 г NН4Сl, в (60 – х) г раствора – (26,1 – х) г . ) 1, 26 ( 37 ) 60 ( 137 х х − = − ; х = 13,6, т.е. m(ос.) = 13,6 г. Второй способ В 177 г горячего раствора содержится 100 г Н2О, в 60 г раствора – m (Н2О); 9
m (Н2О) = 33,9 г. При охлаждении раствора избыточная соль выпадает в осадок, а масса растворителя, естественно, не изменится. Значит, в насыщенном при 0оС растворе также содержится 33,9 г воды. В 100 г воды растворяется 37 г NН4Сl, в 33,9 г воды – х г NН4Сl; х = 12,5 , m(ос.) = (60–33,9)–12,5 = 13,6 (г). Третий способ Зная значения коэффициентов растворимости, можно вычислить массовые доли NН4Сl в его насыщенных растворах при заданных температурах: ω100°С(NН4Cl) = 177 77 = 0,435; ω0°С(NН4Cl) = 137 37 = 0,27. Найдем массу NН4Cl в горячем насыщенном растворе: m100°С(NН4Cl) = 60∙0,435 = 26,1 (г). Пусть m(ос.) = х г, тогда m0°С(р-ра) = (60–х) г, m0°С(NН4Cl) = (26,1–х) г, т. е. (60–х)∙0,27 = 26,1–х; х = 13,6. Ответ: 13,6 г 10
Доступ онлайн
В корзину