Растворы. Способы выражения концентрации растворов Методические рекомендации

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Е. Д. Ярославцева

Растворы. Способы выражения концентрации растворов.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Караганда 2012

УДК 54 ББК 24 Я 76

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Л. М. Власова – зав. курсом химии, к. х. н., доцент З. Б. Абсат – кафедра химической технологии и экологии КарГУ им. Е.А. Букетова, к. х. н., доцент

Я 76 Ярославцева Е. Д. Растворы. Способы выражения концентрации растворов. – Методические рекомендации. - Караганда. – 2012 г. – 20 с.

Данные методические рекомендации будут полезными для преподавателей в целях качественного проведения практических занятий по дисциплине «Химия».

Методические рекомендации также предназначены для учащихся 2 курса специальностей: 0301000 «Лечебное дело», 0304000 «Стоматология», 0307000«Стоматология ортопедическая», 0306000 «Фармация» для обобщения и закрепления материала по теме: «Растворы. Способы выражения концентрации растворов».

Методические рекомендации помогут учащимся самостоятельно усвоить различные способы решения задач по данной теме, расчитывать концентрации заданных растворов.

УДК 54 ББК 24

Методические рекомендации обсуждены и одобрены на заседании Методического совета медицинского колледжа при КГМУ Протокол № 5 от 20 апреля 2011 г.

Утверждены и рекомендованы к изданию учёного совета КГМУ Протокол № 9 от 21 апреля 2011 г.

© Е. Д. Ярославцева, 2012 г.

Тема: Растворы. Способы выражения концентрации растворов.

Время занятия: 90 минут

Актуальность темы: знание основ современного учения о растворах, необходимо врачу, поскольку процессы растворения играют, совершенно исключительную роль в жизнедеятельности живых организмов; врач широкого профиля должен быть хорошо знаком с техникой приготовления растворов нужных концентраций; Цель занятия: систематизировать и закрепить имеющиеся знания о

растворах, их классификации; способах выражения концентрации растворов (массовая доля, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента); проверить и закрепить умения и навыки решения задач по данной теме.

3

ТЕМА: Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Инновационная деятельность преподавателя предполагает широкое и разнообразное использование нетрадиционных форм обучения. Предлагаю интеллектуальную игру «Морской бой», которую я обычно провожу на практическом занятии (90 мин), для закрепления темы: «Растворы. Способы выражения концентрации растворов».

Использование этой игры позволяет не только повысить интерес учащихся к изучаемой теме, но и активизировать процесс решения задач, внести элемент соревновательности в работу группы на занятии.

Перед занятием учащиеся делятся на две команды. Каждая команда самостоятельно готовит эскадру одно-, двух-, трех-, четырехпалубных кораблей (они занимают соответствующее число клеток на игровом поле). На вспомогательном игровом поле во время игры команды будут отмечать свои выстрелы и попадания в корабли условного противника.

Перед началом игры преподаватель проводит контроль знаний учащихся по теме: «Растворы. Классификация растворов» в виде фронтальной беседы, а затем предлагает им письменно решить несколько задач разных типов и разной степени сложности по данной теме.

I этап урока. Вопросы фронтальной беседы: 1.Что называют раствором?

2.Из чего состоит раствор?

3.Каким образом классифицируют растворы? (Приведите примеры).

4.Биологическая роль воды.

5.Способы выражения концентрации растворов.

Эталоны ответов:

Растворы. Классификация растворов.

Растворы – это однородные (гомогенные) системы, состоящие из двух и более компонентов (составных частей) и продуктов их взаимодействия. По

4

агрегатному состоянию растворы бывают твёрдые, жидкие и газообразные (парообразные). Примерами твёрдых растворов могут служить сплавы меди и никеля, серебра и золота; примерами жидких – растворы солей в воде, а газообразных – воздух. Плазма крови, лимфа, желудочный сок, моча и другие

– всё это растворы. Все жизненно важные процессы в клетке протекают в жидкой среде. Усвоение пищи связанно с переводом питательных веществ в раствор. Лекарства чаще применяют в виде растворов.

Всякий раствор состоит из растворённых веществ и растворителя; т. е. среды, в которой растворённое вещество равномерно распределено в виде молекул или ионов. Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в таком же агрегатном состоянии, что и полученный раствор. Например, в случае водного раствора соли растворителем является вода. Если же оба компонента до растворения находились в одинаковом агрегатном состоянии (например, спирт и вода), то растворителем считается компонент находящийся в большем количестве.

В растворах вещества могут находиться в различных степенях дисперсности (т. е. раздробленности). Величина частиц служит важным признаком, обусловливающим многие физико-химические свойства растворов. По размеру частиц растворы делятся на

1)грубодисперсные, размер частиц в которых 10-3 – 10-5 см. Смеси с данным размером частиц образуют взвеси: суспензии (смесь глины с водой), эмульсии (смесь, полученная встряхиванием растительного масла или бензина с водой);

2)коллоидно-дисперсные, размер частиц в которых 10-5 – 10-7 см. К коллоидным растворам относится кровь, лимфа, раствор яичного белка в воде. Коллоидные растворы резко отличаются по свойствам от истинных растворов. Они гетерогенны, так как имеют поверхность раздела между фазами – растворённым веществом (дисперсной фазой) и растворителем (дисперсной средой).

5

3) истинные, размер частиц в которых 10-8 – 10-9 см. Истинные могут быть

ионными (ионно-дисперсными) или молекулярными в зависимости от того, диссоциирует ли растворённое вещество на ионы или остаётся в недиссоциированном состоянии, в виде молекул. Ионные растворы получают при растворении в воде хорошо диссоциирующих кислот, солей, оснований, например NаСl, Nа2SО4, НСl, NаОН и др. Молекулярные растворы образуют глюкоза, мочевина, глицерин и другие вещества, практически не обладающие способностью к диссоциации в воде. Все истинные растворы отличаются гомогенностью состава и отсутствием физической поверхности раздела между растворённым веществом и растворителем.

Биологическая роль воды.

Вода – самое распространённое и самое аномальное вещество на земном шаре. Вода покрывает 3/4 всей земной поверхности. Вода заполняет все составные части каждой живой клетки, и именно она представляет собой ту среду, в которой осуществляется транспорт питательных веществ, катализируемые ферментами метаболические реакции и перенос химической энергии.

Всё живое вещество нашей планеты на 2/3 состоит из воды. Без воздуха (кислорода) жизнь возможна (анаэробные организмы), без воды – нет. Так тело человека состоит из воды примерно на 70%. Если организм человека теряет 12% влаги от массы тела, наступает смерть. Недаром немецкий физиолог Э. Раймон писал: «Жизнь – это одушевлённая вода».

Поэтому все структурные элементы живой клетки и их функции обязательно должны быть приспособлены в отношении физических и химических свойств воды. Клетки научились использовать уникальные свойства воды для реализации некоторых процессов их жизнедеятельности.

Часто мы рассматриваем воду просто как безвредную инертную жидкость, удобную для практического использования в разных целях. Хотя в химическом отношении вода весьма устойчива, она представляет собой вещество с довольно необычными свойствами. В самом деле, вода и её

6

продукты ионизации – ионы Н+ и ОН- - оказывают очень большое влияние на свойства многих важных компонентов клетки, таких, как ферменты, белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Например, каталитическая активность ферментов в значительной мере зависит от концентрации ионов Н+ и ОН- .

II этап урока: Задачи для контроля знаний учащихся:

Задача 1. Вычислить процентное содержание растворённого вещества в 10 н. растворе серной кислоты (ρ=1,29 г/мл

(Ответ: 38%) Задача 2. Сколько мл. 8 н. гидроксида натрия можно приготовить из 1 кг 42 %-ного раствора гидроксида натрия

(Ответ:1312 мл) Задача 3. Для нейтрализации 30 мл 0,1 н. раствора щёлочи потребовалось 12 мл раствора кислоты. Определить нормальность кислоты

(Ответ: 0,25 н.)

IIIэтап урока:

Кзанятию преподаватель готовит игровые поля для каждой команды с баллами и комплекты заданий, решение которых оценивается тем или иным числом баллов.

Проведение игры. Начиная игру, одна из команд называет координаты клетки игрового поля противника (делает выстрел). Если выстрел удачный (корабль ранен или убит), то команда получает соответствующее число

7

очков, написанное в клетке на игровом поле противника, и делает следующий выстрел.

Если выстрел не попадает в цель, то команда все равно может заработать в свой актив то число баллов, которое написано в выбранной клетке. Команда отвечает на вопрос преподавателя или решает предложенную задачу из соответствующего этому числу баллов комплекта. Однако при этом право хода получает команда соперников.

Предложенную задачу решает каждый участник команды на заранее подготовленных листах бумаги. Через 2 мин преподаватель принимает ответы у первых 3-5 человек.

Команда соперников тоже решает эту задачу, и если в первой команде никто правильно не решил задачу, то представляет преподавателю свое решение и зарабатывает дополнительные очки для команды.

Игра завершается в тот момент, когда все корабли противника будут потоплены, а выигрывает та команда, которая набрала больше очков.

Приведу примеры комплектов заданий и задач с ответами.

Определение способа выражения состава раствора

(5 баллов)

1. Дайте определение массовой доли растворённого вещества. (Массовая доля — отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора.).

2. Дайте определение молярной концентрации вещества. (Молярная концентрация вещества — отношение числа молей растворенного вещества к объёму раствора).

3. Дайте определение нормальной концентрации вещества. (Нормальная концентрация вещества — отношение числа грамм-эквивалентов растворённого вещества к объёму раствора).

4. Дайте определение грамм-эквивалента вещества. (Количество вещества в граммах, численно равное его эквиваленту, называется грамм-эквивалентом).

Подобных заданий должно быть четыре (по числу клеток пятибальных заданий на игровом поле).

8

Задачи на определение массовой доли растворенного вещества

(10 баллов)

Задача 1. Фармацевт взял 20,0 г иодида калия и растворил его в 380 мл воды. Вычислите массовую долю растворенного вещества

Решение:

1.Определить массу раствора иодида калия: m(р-ра) = m(в-ва) + m(Н2О)

m(р-ра) = 380 г + 20 г = 400 г.

2.Определить массовую долю растворенного вещества (W %):

Ответ: w (КI) = 5%

Задача 2. Вычислить массовую долю W (NаСl), если известно, что 20 г хлорида натрия растворено в 180 г воды.

Решение:

1.Определить массу раствора: m(р-ра)= m (NаСl) + m(Н2О) m(р-ра)= 20 г + 180 г = 200 г.

2.Найти массовую долю NаСl в растворе:

Ответ: массовая доля соли в растворе составляет 10%.

Задача 3. 400 мл раствора, плотность которого 1,5 г/см3 содержат 360 г растворённого вещества. Вычислить массовую долю в растворе.

Решение:

1.Найти массу раствора: m(р-ра)= ρ · v = 1,5 г/см3 · 400 мл = 600 г.

2.Рассчитать массовую долю вещества в растворе:

m (в-ва)

9

600 г Ответ: массовая доля вещества в растворе составляет 60%.

Задача 4. Сколько граммов едкого натра потребуется для приготовления трёх литров 10 %-ного раствора? (Ответ: 332,7 г).

Задача 5. Выразите в процентах концентрацию раствора, содержащего в 280 г воды 40 г сахара. (Ответ: 12,5%).

Подобных задач должно быть пять.

Задачи на нахождение молярной концентрации вещества

(15 баллов)

Задача 1. Химик-аналитик взял мерную колбу на 250 мл, налил в нее немного воды, растворил 1,7 г нитрата серебра и довел объем раствора до 250 мл. Вычислите молярную концентрацию вещества.

Решение:

1. Количество вещества находят по формуле:

m

n = ---- ; М(АgNО3) = 170 г/моль; M

1,7 г

n(АgNО3) = --------------- = 0,01 моль. 170 г/моль

2. Молярная концентрация нитрата серебра в растворе:

n(АgNО3) См(АgNО3) = ---------------;

V 0,01 моль

См (АgNО3) = ------------- = 0,04 моль/л 0,25 л

Ответ: См=0,04 М.

Задача 2. Для электрофореза фармацевту необходимо приготовить 200 мл 0,2 М раствора иодида калия. Вычислите массу иодида калия, пошедшего на приготовление данного раствора.

10