58

8. РАСТВОРЫ

Раствор – это однородная система, состоящая из двух или более компонентов и продуктов их взаимодействия

Растворимость – свойства вещества растворяться в воде или в другом растворителе.

Коэффициент растворимости – выражается максимальным числом граммов вещества, которое может растворяться в 100 г растворителя при данной температуре.

Способы выражения состава раствора

Обучающая задача 1

Столовый уксус представляет собой раствор, массовая доля уксусной кислоты в котором 9 %. Вычислите массу уксусной кислоты в растворе массой 400 г.

Решение:

Используя формулу, находим массу растворенного вещества m(B)

Ответ: 36 г

Обучающая задача 2

Вычислите массу гидроксида калия в растворе объемом 600 мл и плотностью 1,082 г/мл, если массовая доля КОН составляет 10 %.

Решение:

Ответ: 64,92 г

Обучающая задача 3

Какой объем раствора (ρ = 1,80 г/см3), в котором содержание H2SO4 в массовых долях равно 0,88, потребуется, чтобы приготовить 1 л раствора, содержание H2SO4 в котором будет равным в массовых долях 0,1 (ρ = 1,069 г/см3)?

Решение:

1. Вычисляем массу 1 л раствора, в котором содержание H2SO4 в массо-

вых долях равно 0,1: mр = 1000 ∙ 1,069 = 1069 (г)

60

2. Определяем массу чистой серной кислоты, которая потребуется для приготовления 1,069 г раствора.

100 г приготовляемого раствора содержит 10 г H2SO4

1069 г приготовляемого раствора содержит х г H2SO4

3. Находим, сколько потребуется раствора, в котором массовая доля

4. Вычисляем, какой объем занимают 121,5 г раствора, в котором массовая доля H2SO4 равна 0,88:

121,5

Vр 67,5(мл) 1,80

Ответ: 67,5 мл.

Обучающая задача 4

Какой объем воды потребуется для разбавления 200,0 мл раствора (ρ = 1,4 г/см3), содержание HNO3 в котором в массовых долях составляет 0,68, чтобы получить раствор с содержанием HNO3 0,1 массовых долей?

Решение:

1. Находим массу 200,0 мл разбавляемого раствора азотной кислоты: mр = Vр ∙ ρ = 200,0 ∙ 1,4 = 280 (г).

2. Вычисляем массу чистой азотной кислоты, содержащейся в 280 г разбавляемого раствора:

100г раствора содержит 68 г HNO3

280г раствора содержит х г

280 68 х 190,4(г)

100

3. Вычисляем, какую массу раствора массовой доли 0,1 можно приготовить из 190,4 г чистой азотной кислоты.

61

100 г раствора содержит 10 г HNO3

уг раствора содержит 190,4 г HNO3

у= 100 190,4 = 1904,0г 10

4. Находим массу воды, которую необходимо добавить для приготовления раствора заданной концентрации:

m(H2O) = mр – m(в) = 1904 – 280 = 1624 (г)

Т.к. плотность воды равна единице, то 1624 г соответствуют 1624 мл. Ответ: 1624 мл воды.

Задания для самоконтроля

1.Рассчитайте массу соли Na2SO4 ∙ 10H2O и воды, необходимую приготовления 500 г ее 5 % раствора.

2.Вычислите массу щелочи NaOH и воды, необходимую для приготовления 1 кг 2 % раствора.

3.Вычислите массовую доля раствора хлорида кальция, полученного растворения 20 г соли в 180 г воды.

4.Рассчитайте массовую долю раствора соды, содержащего 25 г соли

Na2CO3 ∙ 10H2O и 150 г воды.

5.В какой массе воды нужно растворить 11,2 дм3 хлористого водорода (н.у.), чтобы получить 10 % раствор хлороводородной кислоты?

6.Вычислить массу поваренной соли, необходимую для приготовления 1дм3 10 % раствора плотностью 1,060 г/см3.

7.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты в 2 дм3 которого содержится 2 моль вещества.

8.Рассчитайте массу и количество вещества гидроксида натрия, которые нужно растворить в 380 г воды, чтобы получить 5 % раствор щелочи.

9.Рассчитайте, сколько литров аммиака (н.у.) нужно растворить в 415 г воды, чтобы получить 17 % раствор.

10.Сколько моль гидроксида натрия содержится в 200 г его 8 % раство-

ра?

62

11.Какую массу уксусной эссенции с массовой доли кислоты 80 % необходимо взять для приготовления 6 % раствора уксусной кислоты массой 13 кг.

12.Какой объем ацетилена необходим для получения 80 % раствора уксусного альдегида массой 50 г реакции Кучерова?

13.Рассчитайте массу соли и воды, необходимую приготовления 500 г

ее5% раствора.

14.Вычислите, сколько сульфата кальция в граммах и молях образуется при взаимодействии 13,5 см3 HNO3 (ρ = 1,005 г/см3) азотной кислоты с 28 г гидроксида натрия.

15.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты (ρ = 1,025 г/см3) 50 г чистой азотной кислоты.

16.Рассчитайте массовую доля и молярную концентрацию раствора гидроксида калия плотностью 1,025 г/см3, в 500 см3 которого растворено 15 г щелочи.

17.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты (ρ = 1,025 г/см3) 50 г чистой азотной кислоты.

18.Вычислите массу анилина, полученную при восстановлении нитробензола железом в кислой среде, если на эту реакцию потребовалось 160 мл 38 % раствора соляной кислоты (плотность раствора 1,189 г/см3).

19.Вычислите массу 2 % бромной воды, которая может прореагировать с толуолом массой 36,8 г.

20.Рассчитайте массовую доля и молярную концентрацию раствора гидроксида калия плотностью 1,025 г/см3, в 500 см3 которого растворено 15 г щелочи.

21.Вычислите, сколько см3 10 % раствора (ρ = 1,048 г/см3) соляной кислоты потребуется для растворения 2 г мраморной крошки. 16. Вычислить массу фенолята натрия, полученного при взаимодействии фенола и 120 г 60 % раствора гидроксида натрия.

22.Вычислите массу триброманилина полученного при взаимодействии анилина в 80 г 8 % раствора брома.

23.Какая масса и объем водорода выделится при взаимодействии натрия с 80 г 96 % этилового спирта.

63

24.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты массой 50 г (ρ = 1,025 г/см3)?

25.Вычислите массу муравьиной кислоты, образовавшейся при окислении 160 г 36 %-ного раствора формальдегида.

26.К раствору массой 150 г с массовой долей 32 % прилили 150 мл воды. Вычислите массовую долю растворенного вещества в полученном растворе.

27.Смешали раствор объемом 100 мл с массовой долей H2SO4 50 % (ρ = 1,4 г/см3) и раствор H2SO4 объемом 100 мл с массовой долей 10% (ρ = 1,07 г/см3). Какова массовая доля вещества в получившемся растворе.

9. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

Электролитическая диссоциация – распад электролитов на ионы при растворении их в воде.

Неэлектролиты – вещества, растворы или расплавы которых не распадаются на ионы и поэтому не проводят электрический ток (большинство органических соединений и вещества с неполярными и малополярными ковалентными связями).

Электролиты – вещества распадающиеся на ионы в растворах или расплавах и потому проводящие электрический ток (кислоты, основания, почти все соли).

Степень диссоциации (α) – отношение числа молекул, распавшиеся на ионы (n) к общему числу растворенных молекул (N), выражается в долях или в процентах.

αn N

Константа диссоциации (К) – это константа равновесия процесса диссоциации.

Аnm+ Вmn- nАm+ + mВn-

K [Am ]n [Bn ]m [An m Bm n ]

Все реакции в водных растворах электролитов являются реакциями между ионами (ионно-обменные реакции) и записываются с помощью ионно-молекулярных уравнений.

Помните, что в ионно-молекулярном уравнении частицы записываются в формах соответствующих их существованию в растворе:

сильные электролиты – в виде ионов; слабые – в виде молекул; в

твердом состоянии также записываются в виде молекул

10. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ

H2O H+ + OH-

Опытным путем установлено: в 1 л воды при t = 22 0С диссоциация – 10-7 моль/л Н+ и 10-7 моль/л ОН-.

[H+] = [OH-] = 10-7 моль/л, где [H+] – концентрация ионов водорода, а [OH-] – концентрация гидроксид ионов.

КВ = [H+]·[OH-] = 10-7 · 10-7 = 10-14,

где КВ – константа диссоциации воды, или ионное произведение воды.

Водородным показателем рН называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: