Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия (Для студентов-иностранцев). Учебное пособие
.pdf
нии кристаллов выделяется вода и остается порошок белого цвета
- сульфат меди (II).
Кристаллогидраты – это кристаллические вещества, в состав которых входит определенное число молекул воды (кристаллизационная вода).
Crysta lline h ydrat es are cr ystall ine subst ances t hat contain a cert ain
number of water molecules (crystallisation water).
Les h ydrates cr istallin s sont des su bstances cr ista llines qu i contien-
nent un certain nombre de m olécules d'eau (eau de crista llisation).
.(رﻮﻠﺒﺘﻟا هﺎﯿﻣ) هﺎﯿﻤﻟا تﺎﺌﯾﺰﺟ ﻦﻣ ﺎﻨﯿﻌﻣ ادﺪﻋ ﻞﻤﺸﺗ ﻲﺘﻟا ﺔﯾرﻮﻠﺒﻟا داﻮﻤﻟا ﻲھ لﺎﺘﺴﯾﺮﻜﻟا تارﺪﯿھ
Примеры кристаллогидратов: CuSO4 ∙ 5H2O – медный купорос, FeSO4· 7H2O – железный купорос, CaSO4· 2H2O – гипс.
Есть вещества, которые смешиваются между собой в любых соотношениях. Например, вода и этанол. Твердые вещества,
большинство газов и жидких веществ растворяются в воде в определенных соотношениях. Например, при 20оС в воде массой
100 г может раствориться не более 36 г хлорида натрия.
Раствор, в котором данное вещество больше не растворяется при данной температуре, называется насыщенным.
A solution in which the substance is no longer soluble at a given
temperature is called saturated.
Une solution dans laquelle la substance n'est plus soluble à une tem-
pérat ure donnée est dite saturée.
.ﺔﻌﺒﺸﻤﻟا ﻰﻤﺴﯾ ،ﺔﻨﯿﻌﻣ ةراﺮﺣ ﺔﺟرد ﺪﻨﻋ بوﺬﯾ ﺪﻌﯾ ﻢﻟ ةدﺎﻤﻟا هﺬھ ﺪﻌﯾ ﻢﻟ يﺬﻟا ﻞﺤﻟا
Чтобы получить насыщенный раствор (например, хлорида
натрия), надо при данной температуре (например, 20оС) добавлять при перемешивании вещество до тех пор, пока не образуется
осадок, т. е. избыток вещества останется нерастворенным (в нашем случае надо добавлять больше 36 г NaCl на 100 г воды).
Раствор, в котором данное вещество еще может растворяться при данной температуре, называется ненасыщенным.
A solution in which the substance in question can still dissolve at a
given temperature is called unsaturated.
Une solut ion dans laq uelle la substan ce en question peut encore se
dissoud re à une température donnée est dite insaturée.
.ﻊﺒﺸﻣ ﺮﯿﻏ ﻰﻤﺴﯾو ،ﺔﻨﯿﻌﻣ ةراﺮﺣ ﺔﺟرد ﻲﻓ ةدﺎﻤﻟا هﺬھ ﻞﺣ ﮫﻧﺎﻜﻣﺈﺑ لاﺰﯾ ﻻ يﺬﻟا ﻞﺤﻟا
121
Чтобы получить ненасыщенный раствор хлорида натрия
Solubility or solubility ratio (S) is the mass of a substance that can be
при 20оС в 100 г воды, надо растворить меньше 36 г NaCl.
Растворимость – это свойство вещества растворяться в воде или другом растворителе.
Solubility is the property of a substance to dissolve in water or an-
other solvent.
La solubilité est la propr iété d' une substance à se dissoudre dans l'ea u
ou un autre solvant.
.ﺮﺧآ ﺐﯾﺬﻣ وأ ﺀﺎﻤﻟا ﻲﻓ بوﺬﺗ ةدﺎﻣ ﺔﯿﺻﺎﺧ ﻮھ نﺎﺑوﺬﻟا
Количественно растворимость выражается концентрацией
насыщенного раствора.
Растворимость или коэффициент растворимости (S) – это
масса вещества, которая может раствориться в 100 г воды при данной температуре.
dissolved in 100 g of water at a given temperature.
La solubilité ou rapport de solubilité (S) est la masse d'une substance
qui peut être dissoute dans 100 g d'eau à une température donnée.
ﺀﺎﻤﻟا ﻦﻣ ماﺮﻏ 001 ﻲﻓ بوﺬﺗ نأ ﻦﻜﻤﯾ ةدﺎﻣ ﺔﻠﺘﻛ ﻮھ نﺎﺑوﺬﻟا ﻞﻣﺎﻌﻣ وأ نﺎﺑوﺬﻟا ﻞﻣﺎﻌﻣ
.ﺔﻨﯿﻌﻣ ةراﺮﺣ ﺔﺟرد ﺪﻨﻋ
Так, при 20оС в 100 г воды растворяется 56,5 г нитрата
свинца (II) Pb(NO3)2 (т. е. растворимость этой соли при 20оС
равна 56,5). Если при этой же температуре сверх этой массы добавить ещё соли нитрата свинца (II), то она не растворится, а выпадет в осадок.
Говоря о растворимости вещества, следует указывать температуру, при которой происходит растворение. В большинстве случаев растворимость твердых и жидких веществ с повышением температуры возрастает (рис. 23 ), а газов – снижается (рис. 24) .
Растворимость газов зависит не только от температуры, но
и от давления, повышение которого сопровождается увеличением
растворимости. Например, если открыть бутылку с минеральной
водой, в которой оксид углерода (IV) растворен при повышенном
давлении, то выделяется газ (CO2), так как давление в бутылке
уменьшается. На растворимость твердого тела в воде давление
влияет весьма незначительно, так как при растворении не происходит заметного изменения объема системы.
122
Рис. 24.
Зависимость растворимости газов
Растворимость, г/100 г воды
Рис. 23.
Зависимость растворимости твердых
Температура,оС
веществ от температуры
Растворимость,
г/100 г воды
Температура,оС
от температуры
123
Пример 1. Какая масса сульфата железа (II) содержится в
железном купоросе массой 8 34 г?
Дано:
m(FeSO4·7H2O) = 834 г
Найти:
m(FeSO4)
1. Определяют массовую долю
сульфата железа (I I) в железном
купоросе по формуле
Решение
ω(FeSO4) = Mr(FeSO4) / Mr(FeSO4·7H2O) = 152 / 278 = 0,55.
2. Рассчитывают массу сульфата железа (II), содержащуюся
в 834 г железного купороса, по формуле
m(FeSO4) = ω(FeSO4) · m(FeSO4·7H2O) = 0,55 · 834 г = 459 г.
Ответ: в железном купоросе массой 834 г содержится 459 г
сульфата железа (II).
Пример 2. Какая масса сахара получится при упаривании
его насыщенного раствора массой 750 г при 20оС, если растворимость сахара при указанной температуре равна 200 г / 100 г
воды?
Дано:
Решение
m(раствора сахара) = 750 г
S(сахара) = 200 г/100 г воды
t = 20оС
Найти:
m(сахара)
1. По растворимости оп-
ределяют массовую долю сахара в его насыщенном растворе по формуле
w
)сахара( =
m
)сахара(
+=mm
)воды()сахара(
200
=
100г200
+
0,67
.
2. Рассчитывают массу сахара, содержащуюся в 750 г его
насыщенного раствора по формуле
m(сахара) = ω(сахара) ∙ m(раствора сахара) = 0,67 ∙ 750 = 500 г.
Ответ: получится 500 г сахара при упаривании его насы-
щенного раствора массой 750 г при 20оС.
124
5.2. Способы выражения состава раствора вещества
Словарь
Русский Английский Французский Арабский
состав composition composition ﻦﯾﻮﻜﺗ
выражать to express exprimer رﺎﮭظإ
массовая доля mass part (frac-
tion)
молярная
концентрация
плотность density densité ﺔﻓﺎﺜﻜﻟا
объем volume vol u me ﻢﺠﺤﻟا
molar
concentration
part massive ﻲﻠﺘﻜﻟا ءﺰﺠﻟا
concentration
molaire
يﺰﯿﻛﺮﺘﻟا ءﺰﺠﻟا
Важной характеристикой любого раствора является его состав. Существуют различные способы выражения численного
состава растворов: массовая доля растворенного вещества, молярная концентрация и другие.
Массовая доля растворенного вещества ω(Х) – это без-
размерная физическая величина, которая равна отношению массы растворенного вещества m(X) к общей массе всего раствора
m(раствора Х):
ω(Х) = m(X) / m(раствора Х).
The mass fraction of the solute ω(X) is a dimensionless physical
quantity, which is equal to the ratio of th e mass of the solute m(X) to th e
total mass of the entire solution m(solution X).
La fra ction m assi que du sol uté ω(X) est une gran d eur ph ysique san s
dimension, qui est égale au rapport de la masse du soluté m(X) à la masse
totale de la solution entière m(solution X).
ﺔﻠﺘﻜﻟا ﻰﻟإ باﺬﻤﻟا ﺔﻠﺘﻛ ﺔﺒﺴﻧ يوﺎﺴﺗ دﺎﻌﺑأ ﻼﺑ ﺔﯿﺋﺎﯾﺰﯿﻓ ﺔﯿﻤﻛ ﻮھ باﺬﻤﻟا ﻦﻣ ﻲﻠﺘﻜﻟا ﺀﺰﺠﻟا
.ﮫﻠﻤﻛﺄﺑ لﻮﻠﺤﻤﻠﻟ ﺔﯿﻠﻜﻟا
Массовую долю растворенного вещества обычно выражают
в долях единицы или массовых процентах. Например, массовая
доля растворенного вещества – хлороводородной кислоты в воде
равна 0,15 или 15 % масс. Это означает, что в растворе хлороводородной кислоты массой 100 г содержится 15 г HCl и 85 г воды.
Водные растворы с различной массовой долей растворенно-
го вещества имеют различную плотность (табл. 12).
125
Плотность водных растворов некоторых
кислот и оснований при 20 оС
Таблица 12
Массовая доля
растворенного
вещества
0,04 1,025 1,020 1,018 1,035 1,043
0,06 1,038 1,031 1,028 1,053 1,065
0,08 1,052 1,043 1,038 1,072 1,087
0,10 1,066 1,054 1,047 1,090 1,109
0,12 1,080 1,066 1,057 1,109 1,131
0,14 1,095 1,078 1,068 1,128 1,153
0,16 1,109 1,090 1,078 1,147 1,175
0,18 1,124 1,103 1,088 1,167 1,197
0,20 1,139 1,115 1,098 1,186 1,219
0,22 1,155 1,128 1,108 1,206 1,241
0,24 1,170 1,140 1,119 1,226 1,263
0,26 1,186 1,153 1,129 1,247 1,285
0,28 1,202 1,167 1,139 1,267 1,306
0,30 1,219 1,180 1,149 1,288 1,329
0,32 1,235 1,193 1,159 1,309 1,349
0,34 1,252 1,207 1,169 1,330 1,370
0,36 1,268 1,221 1,179 1,359 1,390
0,38 1,286 1,234 1,189 1,373 1,410
0,40 1,303 1,246 1,198 1,396 1,430
0,42 1,321 1,259 - 1,418 1,449
0,44 1,338 1,272 - 1,441 1,469
0,46 1,357 1,285 - 1,464 1,487
0,48 1,376 1,298 - 1,587 1,501
0,50 1,395 1,310 - 1,601 1,525
H2SO
Плотность водных растворов, г/см
HNO
4
HCl KOH NaOH
3
3
Для двухкомпонентного раствора его масса складывается из
масс растворенного вещества и растворителя, например, воды:
m(раствора Х) = m(Х) + m (H2O).
Формула для определения массовой доли вещества приоб-
ретает вид:
126
w
X)(
=
(X)
mmm+
.
)O(HX)(
2
Молярная концентрация вещества с(Х) – это величина,
равная отношению количества растворенного вещества n(X) к
объему раствора этого вещества V(раствора Х):
с(Х) = n(X) / V(раствора Х).
The molar concen trati on of a subst ance c(X) is a value equal to the
rat i o of t he a mount of a d i ssolved su bs t a n ce n (X) to the volume of a solution of this substance V(solution X).
La concen trati on molair e d'une subst ance c(X) est une valeur égale
au rapport de la quantité d'une substance dissoute n(X) au volume d 'une
solution de cette substance V(solution X ).
.ةدﺎﻤﻟا هﺬھ لﻮﻠﺤﻣ ﻢﺠﺣ ﻰﻟإ ﺔﺑاﺬﻤﻟا ةدﺎﻤﻟا ﺔﯿﻤﻛ ﺔﺒﺴﻧ يوﺎﺴﺗ ﺔﻤﯿﻗ ﻮھ ةدﺎﻤﻠﻟ ﻲﻟﻮﻤﻟا ﺰﯿﻛﺮﺘﻟا
Единица измерения молярной концентрации – моль/дм3.
Так, запись молярной концентрации: с(H2SO4) = 0,5 моль/дм3 означает, что в одном дм3 раствора H2SO4 содержится 0,5 моль
(49 г) серной кислоты.
Чтобы приготовить 500 см3 (0,5 дм3) раствора гидроксида
натрия с молярной концентрацией 0,1 моль/дм3, надо сначала
определить количество вещества NaOH, необходимое для приготовления 500 см3 раствора:
m(NaOH) = c(NaOH) · V(раствора NaOH) = = 0,1 · 0,5 = 0,05 моль.
Затем рассчитывают массу гидроксида натрия:
m(NaOH) = n(NaOH) · M(NaOH) = 0,05 · 40 = 2 г.
На аналитических весах взвешивают 2 г гидроксида натрия
и переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3 (рис. 25) на
половину, заполненную дистиллированной водой. Полностью
растворяют массу навески гидроксида натрия и добавляют дистиллированную воду до метки (нижняя часть мениска должна
касаться метки).
Пользоваться молярной концентрацией очень удобно, так
как известно количество вещества (число молей), содержащееся в
определенном объеме раствора. Например, для нейтрализации
1 дм3 раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией
равной 1 моль/дм3 согласно уравнению реакции:
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O
требуется 0,5 дм3 раствора серной кислоты с молярной концентрацией 1 моль/дм3.
127
рида
г
Рис. 25. Мерные колбы
Зная растворимость вещества, можно определить его массовую долю в насыщенном растворе. Например, растворимость
хлорида бария BaCl2 при 20оС равна 38 г/100 г воды. Это значит,
что в 100 г воды содержится 38 г хлорида бария.
Масса всего раствора хлорида бария будет равна:
m(раствора BaCl2) = m(BaCl2) + m(H2O) = 38 + 100 = 138 г.
Таким образом, в растворе хлорида бария массой 138 г содержится 38 г BaCl2, поэтому массовая доля хлорида бария в его
насыщенном растворе будет равна:
ω(BaCl2) = m(BaCl2) / m(раствора BaCl2) = 38 / 138 = 0,28.
Насыщенный раствор хлорида бария при 20оС – это раствор с массовой долей BaCl2 0,28.
Пример 1. Приготовить раствор хлорида натрия массой
500 г с массовой долей NaCl 0,15.
Дано:
m(раствора NaCl) = 500 г
ω(NaCl) = 0,15
Найти:
1. Определяют массу хло
натрия, содержащуюся в 500
раствора по формуле
Решение
m(NaCl)
V(H2O)
m(NaCl) = ω(NaCl) · m(раствора NaCl) = 0,15 · 500 = 75 г.
128
2. Затем определяют массу воды, необходимую для приго-
товления данного раствора, по формуле
m(H2O) = m(раствора NaCl) – m(NaCl)= 500 – 75 = 425 г.
Так как плотность воды равна 1 г/см3, поэтому:
V(H2O) = 425 см3.
Ответ: взвешивают на весах хлорид натрия массой 75 г и
помещают в химическую колбу. Мерным цилиндром отмеряют
воду объемом 425 см3, переносят в колбу и перемешивают.
Пример 2. Приготовить 250 г раствора хлороводородной
кислоты с массовой долей HCl 0,02 из исходного раствора
(исх. р-р) хлороводородной кислоты с массовой долей HCl 0,20.
Дано:
m(раствора HCl) = 250 г
ω(HCl) = 0,02
ω
(HCl) = 0,20
исх.
1. Определяют массу хлоро-
водородной кислоты, необходимую для приготовления 250 г
Решение
указанного раствора по формуле
Найти:
V(исх.р-ра HCl)
V(H2O)
m(HCl) = ω(HCl) · m(раствора HCl) = 0,02 · 250 = 5 г.
2. Затем определяют массу исходного раствора HCl, содер-
жащего 5 г хлороводородной кислоты по формуле
m(исх. р-ра HCl) = m(HCl) / ω
(HCl) = 5 / 0,20 = 25 г.
исх.
3. По табл. 12 находят плотность исходного раствора хло-
роводородной кислоты (ρ
(HCl) =1,098 г/см3) и рассчитывают
исх
объем исходного раствора:
V(исх. р-ра HCl) = m(исх. р-ра HCl) / ρ
(HCl) =
исх.
= 25 / 1,098 = 22,8 см3.
4. Затем определяют массу воды, необходимую для приго-
товления данного раствора, по формуле
m(H2O) = m(раствора HCl) – m(исх. р-ра HCl) =
= 250 – 25 = 225 г.
Так как плотность воды равна 1 г/см3, поэтому:
V(H2O) = 225 см3.
129
Ответ: мерным цилиндром отмеряют 22,8 см3 исходного
раствора хлороводородной кислоты и 225 см3 воды, переносят в
колбу и перемешивают.
Пример 3. Рассчитайте молярную концентрацию раствора
гидроксида натрия, если при растворении его массой 60 г в воде
получили раствор объемом 2 дм3.
Дано:
m(NaOH) = 60 г
V(раствора NaOH) = 2 дм
Найти:
c(NaOH)
3
1. Определяют количество
вещества гидроксида натрия по
формуле
Решение
n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 60 / 40 = 1,5 моль.
2. Рассчитывают молярную концентрация гидроксида
натрия в полученном растворе по формуле
c(NaOH) = n(NaOH) / V(раствора NaOH) =
= 1,5 / 2 = 0,75 моль/дм3.
Ответ: с(NaOH) = 0,75 моль/дм3.
Пример 4. Определите объем исходного раствора серной
кислоты с массовой долей H2SO4 0,5, необходимый для приготовления 200 см3 раствора серной кислоты с молярной концентрацией 0,5 моль/дм3.
Дано:
ω
исх.(H2SO4
c(H2SO4) = 0,5 моль/дм
) = 0,5
3
V(раствора H2SO4) = 0,2 дм
Найти:
1. Определяют количество ве-
щества серной кислоты, необхо-
3
димого для приготовления заданного раствора, по формуле
Решение
V(исх. раствора H2SO4)
n(H2SO4) = c(H2SO4) · V(раствора H2SO4) = 0,5 · 0,2 = 0,1 моль.
2. Зная количество вещества серной кислоты, рассчитывают
ее массу по формуле
m(H2SO4) = n(H2SO4) · M(H2SO4) = 0,1 · 98 = 9,8 г.
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]