МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Общая и неорганическая химия является первой химической дисциплиной, изучаемой в Академии, на которой базируется изучение последующих дисциплин (органической, аналитичской, физической, коллоидной, фармацевтической химии и др.). Студенты I курса фармацевтического факультета заочного отделения изучают общую и неорганическую химию в течение 1 семестра.

Работа студента над курсом общей и неорганической химии включает самостоятельное изучение материала по учебникам и учебным пособиям с использованием справочной литературы, выполнение контрольных работ (применение теоретических знаний к решению расчетных задач, использование периодической системы Д. И. Менделеева для характеристики свойств элементов и их соединений). В период сессии студенты выполняют лабораторные работы, посещают лекции и сдают экзамен в соответствии с учебным планом.

Всего студент заочного отделения фармацевтического факультета выполняет две контрольные работы.

Работы должны быть представлены в Академию в следующие сроки:

первая контрольная работа – не позднее 15 октября,

вторая контрольная работа – не позднее 1 декабря.

В случае нарушения указанных сроков представления контрольных работ студент не допускается к участию в сессии.

Контрольные работы студент должен выполнять самостоятельно и показать в них глубокие знания изучаемого материала.

Работы необходимо выполнить в той последовательности, которая указана в задании: сначала работа № 1, затем № 2.

Перед выполнением контрольных работ необходимо изучить теоретический материал по учебнику и ознакомиться с решением типовых задач по задачнику. Программа курса приводится перед контрольными заданиями. Этот же материал выносится на экзамен.

Каждая контрольная работа оценивается числом баллов 0 – 50. Контрольная работа считается выполненной, если за нее выставляется не менее 35 баллов.

При решении задач и ответах на вопросы следует иметь в виду следующее:

1. Решение задач необходимо сопровождать пояснением. Математические расчеты обязательно доводить до конкретного числового ответа (необходимо возводить в степень, извлекать корни, вычислять логарифмы чисел и производить другие математические операции).

2. При решении задач на химическое равновесие в выражение константы равновесия следует подставлять значения равновесных концентраций веществ, выраженные в моль/л.

3. В ионных уравнениях в виде молекул следует писать малорастворимые вещества, слабые электролиты (малоионизированные), в том числе и комплексные ионы, газообразные вещества. При решении вопроса о растворимости веществ и силе электролитов пользоваться соответствующими справочными таблицами.

4. Окислительно–восстановительные реакции, протекающие в водных растворах, уравниваются ионно–электронным методом, который рассматривает изменения реально существующих в растворах молекул и ионов. При составлении ионно–электронных схем процессов восстановления и окисления малорастворимые электролиты, слабые электролиты (малоионизированные ионы), газообразные вещества следует писать в молекулярной форме, кроме того надо учитывать рН среды.

5. При написании протолитических реакций в растворах электролитов следует приводить ионные и молекулярные уравнения.

6. При выполнении заданий следует пользоваться справочными таблицами по константам ионизации слабых электролитов, произведениям растворимости и константам нестойкости комплексных ионов.

7. Ответы на контрольные вопросы должны быть краткими, но исчерпывающими и сопровождаться теоретическими обоснованиями, формулами и уравнениями химических реакций. При ответе на теоретические вопросы не следует переписывать текст учебника.

8. Контрольные работы выполняются в тетрадях, при этом обязательны поля не менее 5 см (для замечаний преподавателя)

9. Зачтенные работы представляются студентами на экзамене.

10. Все задачи следует решать в системе СИ.

Ниже приведены некоторые понятия химии, способы выражения концентраций растворов с использованием системы СИ и примеры решения основных типов задач.

Примеры решения задач

1. Растворы. Способы выражения концентрации растворов.

Для решения задач необходимо знать следующие понятия и величины:

1. Моль — количество вещества, содержащее столько реальных или условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода – 12. При использовании моля как единицы количества вещества следует указывать, какие именно реальные или условные частицы имеются в виду.

Обозначают: п(Х). Например, n(NaOH) = 3 моль; n(Ва²⁺) = 2 моль.

2. Молярная масса М(Х) — масса 1 моль вещества. Молярную массу находят как отношение массы т(Х) вещества к его количеству п(Х): М(Х) = т(Х)/п(Х).

Например: молярная масса серной кислоты М(Н₂SО₄) = 98 г/моль; молярная масса иона алюминия М(Al³⁺) = 27 г/моль.

3. Некоторые способы выражения концентраций растворов

Молярная концентрация — это отношение количества вещества Х (в молях), содержащегося в системе (например, в растворе), к объему этой системы

С(Х) = n(X)/V = m(X)/M(X) • V

Выражается в моль/л.

Например, С(КСl) = 10^–3 моль/л или С(КС1) = 10^–3 М.

Массовая доля — это отношение массы растворенного вещества т(Х) к общей массе раствора m_раств.

w (Х) = т(Х)/т_раств.

Массовую долю можно выражать в долях единицы или в процентах.

Например, w (Х) = 0,1 или w (Х) = 10%.

Задача № 1.1. Какую массу Na₂B₄O_{7 •} 10H₂O и воды надо взять для приготовления 2 кг раствора с массовой долей, равной 5% в расчете на безводную соль?

Дано:

m(р–р) = 2 кг

w% = 5%, w = 0,05

M(2) = 382 г/моль

M(1) = 202 г/моль

m(2) = ?

m(3) = ?

Na₂B₄O_{7 •} 10H₂O(тв) + Н₂О ® Na₂B₄O₇(раствор) (w = 5%)

Из реакции образования кристаллогидрата

Na₂B₄O₇ + 10H₂O = Na₂B₄O₇ • 10H₂O следует:

(1) (3) (2)

_{m m(1) m(2)}

n(1) = n(2). Так как n = –– ; то –––– = ––––

^{M M(1) M(2)}

_{m(1) • M(2)}

Откуда m(2) = ––––––––––

^M(1)

_{m (в–во)}

Из w = –––––––– находим m(1) = m(p–p) • w

^m(p–p)

m(р–р) • w • M(2) 2 кг • 0,05 • 382г/моль

_{Следовательно: m(2) = ––––––––––––––– = ––––––––––––––––––– = 0,189 кг.}

M(1) 202 г/моль

m(3) = 2 кг – 0,189 кг = 1,811 кг.

Ответ: для приготовления 2 кг 5% раствора Na₂B₄O₇ следует взять 189 г Na₂B₄O₇ • 10H₂O и 1811 г Н₂О.

Задача № 1.2. К 500 мл раствора КОН с w% = 10% (r = 1,15 г/мл) добавлено 50 г КОН. Рассчитайте молярную концентрацию полученного раствора, если плотность его равна 1,25 г/мл.

Дано :

V(p–p)₁= 500 мл (r₁ = 1,15 мл)

w = 10%

m(KOH) = 50 г

М(KOH) = 56 г/моль (r₂ = 1,25 г/мл)

С(KOH) = ?

1. Определяем С(KOH)

m(KOH)

C(KOH) =

M(KOH) • V(p–p)₂

M(KOH) известно, m(KOH) и V(p–p)₂ следует найти.

2. Масса КОН равна массе КОН, содержащейся в исходном растворе, плюс 50 г.

m(KOH) = m(KOH) из р–ра + 50 г.

3. Находим m(KOH) содержащуюся в исходном растворе:

m(KOH) • 100% w% • m (p–p)

w% = m(KOH) =

m(p–p) 100%

w • V(p–p)₁ • r₁

m(p–p)₁ = V(p–p)₁ • r₁ ==> m(KOH) =

100%

m(p–p)₂

4. Находим V(p–p)₂ = –––––––; m(p–p)₂ = m(p–p)₁ + 50 г (КОН)

r₂

Движемся по цепочке рассуждений 1 – 4 в обратном направлении:

1. /4–3/

m(p–p)₁ = 500мл • 1,15 г/мл = 575 г

m(p–p)₂ = 575 г + 50 г(KOH) = 625 г

625 г

V(p–p)₂ = = 500 мл = 0,5 л

1,25 г/мл

2./2/ m(KOH) = 10% • 575 г / 100% + 50 г = 107,5 г

3./1/ С(KOH) = 107,5 г / 56 г/моль • 0,5 л = 3,8 моль/л

Ответ: молярная концентрация полученного раствора равна 3,8 моль/л.

Задача № 1.3. Какой объем раствора Н₃РО₄ с w = 30% (r = 1,25 г/мл) требуется для приготовления 2 л 0,2 моль/л раствора Н₃РО₄?

Дано :

V(p–p) = 2 мл

С(H₃PO₄) = 0,2 моль/л

w(H₃PO₄)% = 30%

r = 1,25 г/мл

М(H₃PO₄) = 98 г/моль

V(p–p H₃PO₄) =?

1. Для определения объема исходного раствора Н₃РО₄:

m(p–p H₃PO₄)

V(p–p) =

r

плотность раствора известна, а m(p–p H₃PO₄) следует рассчитать.

2. Определяем массу исходного раствора

m(H₃PO₄) * 100% m(H₃PO₄) • 100%

_m(p–p H₃PO₄): w% = m(p–p) =

m(p–p) w%

w% известна, а m(H₃PO₄) следует рассчитать.

3. Определяем m(H₃PO₄) в приготовленном (и исходном) растворе

m(H₃PO₄) = M(H₃PO₄) • n(H₃PO₄)

М(H₃PO₄) известна, n(H₃PO₄) следует рассчитать

4. Определяем n(H₃PO₄) в приготовленном (и исходном) растворе:

С(H₃PO₄) = n(H₃PO₄) / V; n(H₃PO₄) = C•V

C и V известны из условия задачи.

1.(4) n(H₃PO₄) = C • V = 0,2 моль/л • 2 л = 0,4 моль

2.(3) m(H₃PO₄) = M • n = 98 г/моль • 0,4 моль = 39,2 г

3.(2) m(p–p H₃PO₄) = m(H₃PO₄) • 100% / W% = 39,2 г • 100% / 30% = 130,72 г.

4.(1) V(p–p H₃PO₄) = m(p–p) / r = 130,72 г / 1,25 г/мл = 104,6 мл.

Ответ: для приготовления раствора заданной концентрации следует взять 104,6 мл раствора Н₃РО₄ с w% = 30%.