Repetitor_po_Khimii
.pdf3. Вычислим массу воды:
т(р-ра) = т(H2O) + т(Na2SO4 · 10H2O); т(H2O) = т(р-pa) – т(Na2SO4 · 10H2O); т(H2O) = 71 г – 32,2 г = 38,8 г.
Ответ: Для приготовления 71 г раствора, где ω%(Na2SO4) = 20 %, надо взять 32,2 г Na2SO4 · 10H2O и 38,8 г Н2О.
Типовая задача № 5.
При выпаривании 500 г 10 %-го раствора сульфата лития получили раствор массой 200 г. Какова процентная концентрация полученного
раствора? |
|
|
Дано: |
|
Решение: |
|
||
m1(p-pa) = 500 г; |
|
1. Определим массу Li2SO4 в исходном растворе: |
ω1%(Li2SO4) = 10 %; |
|
|
m2(p-pa) = 200 г. |
|
m(Li2SO4) |
Найти: |
|
ω1%(Li2SO4) = —————— · 100 %; |
ω2%(Li2SO4). |
|
m1(р-ра) |
|
|
|
|
|
ω1%(Li2SO4) · m1(р-ра) |
|
|
m(Li2SO4) = ——————————————; |
|
|
100 % |
|
|
10 % · 500 г |
|
|
m(Li2SO4) = ——————— = 50 г. |
|
|
|
|
100 % |
2. Определим процентную концентрацию полученного раствора (масса Li2SO4 в растворе не изменилась):
m(Li2SO4) |
50 г · 100 % |
m2(Li2SO4) = ———————· 100 % = ———————= 25 %. |
|
m2(р-ра) |
200 г |
Ответ: ω2%(Li2SO4) = 25 %.
Типовая задача № 6.
К 250 г 10 %-го раствора глюкозы прилили 150 мл воды. Какова массовая доля (%) глюкозы в полученном после разбавления растворе?
Дано: |
Решение: |
m1(p-pa) = 250 г; |
1. Определим массу глюкозы в исходном растворе: |
ω%(глюкозы) = |
m(глюкозы) |
= 10 %; |
ω1% = ———————— · 100 %; |
V(H2O) = 150 мл. |
m1(р-ра) |
|
|
Найти: |
m1(р-ра) · ω1 |
ω2%(глюкозы). |
m(глюкозы) = ————————= 250 г · 0,1 = 25 г. |
|
100 % |
200
2. Масса глюкозы при разбавлении раствора не изменяется. Определим массу раствора, полученного после разбавления:
т2(p-pa) = т1(р-ра) + т(Н2О); т(H2O) = V · ρ = 150 мл•1 г/мл = 150 г;
т2(р-ра) = 250 г + 150 г = 400 г. 3. Определим ω2%(глюкозы):
m(глюкозы)
ω2%(глюкозы) = ————————· 100 % = m2(р-ра)
25г
=———— · 100 % = 6,25 %.
400г
Ответ: ω2%(глюкозы) = 6,25 %.
Типовая задача № 7.
В 200 г воды растворили 67,2 л хлороводорода НСl (н. у.). Определить массовую долю хлороводорода в полученном растворе.
Дано: |
|
Решение: |
|
m(Н2О) = 200 |
г; |
1. |
Определим количество вещества НСl: |
V(НСl) = 67,2 л. |
|
n = V/VM; |
|
Найти: |
|
|
n(НСl) = 67,2 л/22,4 л/моль = 3 моль |
ω%(НСl). |
|
2. |
Определим массу НСl: |
m(HCI) |
= m(НСl) · n(НСl) = = 36,5 г/моль · 3 моль = 109,5 г |
||
3. Определим |
массу раствора: |
m(р-ра) = m(H2O) + m(HCl) = 200 г + 109,5 г = 309,5 г. 4. Определим массовую долю НСl в растворе:
m(HCl) · 100 % |
109,5 г · 100 % |
ω(HCl) = —————————= —————————= 35,38 %. |
|
m(р-ра) |
309,5 г |
Ответ: ω%(НСl) = 35,38 %.
Типовая задача № 8.
Раствор объемом 500 мл содержит NaOH массой 5 г. Определить молярную концентрацию этого раствора.
Дано: |
|
Решение: |
V(p-pa) = 500 мл = |
|
1. Вычислим число моль (n) в 5 г NaOH: |
= 0,5 л; |
|
m(NaOH) |
m(NaOH) = 5 г. |
|
|
|
n(NaOH) = ——————— ; |
|
|
|
M(NaOH) |
Найти: |
|
|
|
|
|
C(NaOH). |
|
M(NaOH) = 40 г/моль; |
|
201
5 г
n(NaOH) = ——————— = 0,125 моль.
40г/моль
2.Определим молярную концентрацию раствора:
n0,125 моль
C = ——; C = ——————— = 0,25 моль/л.
V0,5 л
Ответ: Молярная концентрация раствора гидроксида натрия равна 0,25 моль/л.
Типовая задача № 9.
Вычислить массу хлорида натрия NaCl, содержащегося в растворе объемом 200 мл, если его молярная концентрация 2 моль/л.
Дано: |
Решение: |
|
V(p-pa) = 200 мл = Вычислим число молей NaCl, которое содержится |
||
= 0,2 л; |
в растворе объемом 0,2л: |
|
C(NaCl) = 2 моль/л. |
n |
|
|
|
|
Найти: |
C = ——; |
n = C · V. |
m(NaCl). |
V |
|
|
|
n = 2 моль/л · 0,2 л = 0,4 моль 2. Вычислим массу NaCl:
m(NaCl) = M(NaCl) · n; M(NaCl) = 58,5 г/моль; т(NaCl) = 0,4 моль · 58,5 г/моль = 23,4 г.
Ответ: т(NaCl) = 23,4 г.
Типовая задача № 10.
Вычислить молярную концентрацию раствора серной кислоты, если массовая доля H2SO4 в этом растворе 12 %. Плотность раствора 1,08 г/мл при 20 °С.
Дано: |
Решение: |
ρ(р-ра) = 1,08 г/мл; |
1. Чтобы перейти от массовой доли (%) растворен- |
ω(H2SO4) = 12 % = |
ного вещества к молярной концентрации, надо рас- |
= 0,12. |
считать, какую массу имеют 1000 мл раствора: |
Найти: |
т = V · ρ; т = 1000 мл · 1,08 г/мл = 1080 г. |
C(H2SO4). |
|
|
2. Вычислим массу серной кислоты в этом растворе:
m(H2SO4) ω(H2SO4) = —————— ;
m(р-ра)
m(H2SO4) = m(p-pa) · ω(H2SO4) = 1080 г · 0,12 = 129,6 г. 3. Сколько молей содержится в 129,6 г H2SO4?
202
m(H2SO4) |
M(Na2SO4) = 98 г/моль; |
n = ——————— ; |
|
M(H2SO4) |
|
129,6 г |
|
n = ——————— = 1,32 моль; |
|
98 г/моль |
|
n |
1,32 моль |
C(H2SO4) = ——= ——————— ; |
|
V |
1 л |
C(H2SO4) = 1,32 моль/л.
Ответ: Молярная концентрация раствора серной кислоты с массовой долей H2SO4 12 % равна 1,32 моль/л.
Типовая задача № 11.
Молярность раствора едкого кали КОН равна 3,8 моль/л, его плотность 1,17 г/мл. Вычислить массовую долю (%) КОН в этом растворе.
Дано: |
Решение: |
|
С(КОН) = 3,8 моль/л; |
1. Определим количество вещества КОН в 1 л |
|
ρ(р-ра) = 1,17 г/мл. |
раствора: |
|
Найти: |
n |
|
ω%(КОН). |
C = ——; |
n = C · V; |
|
V |
|
|
n = 3,8 моль/л · 1 л = 3,8 моль. |
|
2. Определим массу КОН в 1 л раствора: |
|
|
m |
m(КОН) = n · М; |
М(КОН) = 56 г/моль; |
n = —— ; |
||
M |
|
|
m(КОН) = 3,8 моль · 56 г/моль = 212,8 г. 3. Определим массу 1 л (1000 мл) раствора:
m(p-pa) = V · ρ = 1000 мл · 1,17 г/мл = 1170 г. 4. Определим массовую долю (%) едкого кали в растворе:
m(KOH)
ω%(KOH) = —————— · 100 %; m (р-ра)
212,8 г · 100 % ω%(KOH) = ———————— = 18 %.
1170 г
Ответ: Массовая доля (%) КОН в растворе, молярность которого 3,8 моль/л, равна 18%.
Вопросы для контроля
1.Что такое разбавленный раствор; концентрированный раствор?
2.Что называется массовой долей растворенного вещества?
203
3.По каким формулам можно рассчитать массовую долю растворенного вещества; массу раствора?
4.Что показывает молярная концентрация раствора?
5.По какой формуле можно рассчитать молярную концентрацию раствора?
Задачи для самостоятельной работы
1.Какие массы йода и спирта необходимы для приготовления 300 г раствора с массовой долей йода 5 %?
2.Сахар массой 1 кг растворили в воде объемом 5 л. Найти массовую долю (%) сахара в этом растворе.
3.Найти молярную концентрацию раствора хлороводородной кислоты (ρ = 1,19 г/мл) с массовой долей НСl 36 %.
4.Какую массу серной кислоты надо взять для приготовления раствора объемом 2,5 л, если С(Н2SO4) = 0,1 моль/л?
5.К 120 г раствора фруктозы с массовой долей 14 % прилили 180 мл воды. Какова массовая доля (%) фруктозы в полученном растворе?
6.В 200 мл воды растворили 50 л хлороводорода НСl (н. у.). Какова массовая доля (%) HCl в этом растворе?
7.Сколько молекул растворенного вещества содержат 10 мл раствора, молярная концентрация которого 0,01 моль/л?
8.Какую массу кристаллической соды Na2CO3 · 10H2O надо взять, чтобы приготовить 500 г раствора с массовой долей Na2CO3 20 %?
9.Вычислить массу железного купороса FeSO4 · 7H2O, который содер-
жится в растворе объемом 2 л, если C(FeSO4 · 7Н2О) = 1 моль/л.
10.Какая масса хлорида железа (III) содержится в 20 мл раствора с мас-
совой долей FeCl3 40 %? Плотность раствора 1,13 г/мл. Какова молярная концентрация этого раствора?
11.Насыщенный при 40 °С раствор массой 200 г содержит сульфат калия массой 26 г. Вычислить массовую долю (%) и растворимость K2SO4.
12.Какие массы воды и нитрата аммония NH4NO3 необходимо взять для приготовления 3 л раствора с массовой долей NH4NO3 8 %? Плотность раствора 1,06 г/мл.
13.Какая масса хлорида меди (II) CuСl2 содержится в растворе объемом 15 л, если его молярная концентрация 0,3 моль/л?
14.Вычислить молярную концентрацию раствора, содержащего в 200 мл 12,6 г азотной кислоты.
15.Определить массовую долю (%) нитрита железа (II) Fe(NO2)2, если 4 кг 15 %-го раствора выпарили до 1 кг.
16.Плотность раствора уксусной кислоты СН3СООН 1,02 г/мл, ее массовая доля 16 %. Найти молярную концентрацию этого раствора.
204
17.Молярность раствора серной кислоты равна 4,5 моль/л, его плотность 1,26 г/мл. Определить процентную концентрацию раствора.
18.Определить массовую долю (%) хлорида меди (II) CuСl2 в растворе, если на 2 моля соли приходится 15 молей воды.
19.К 40 г раствора фосфата натрия Na3PO4 с массовой долей 8 % прилили 20 г раствора с массовой долей Na3PO4 5 %. Какова массовая доля (%) Na3PO4 в полученном растворе?
20.К 300 мл 20 % раствора серной кислоты (ρ = 1,14 г/мл) прилили 250 мл воды. Определить процентную и молярную концентрацию полученного раствора.
Тест № 6 по теме: «Растворы. Количественный состав растворов»
(Число правильных ответов — 9)
Вариант I
1.Какие из следующих веществ являются кристаллогидратами?
А |
K |
SO |
3 |
Б |
Sn(NO |
) |
|
· 20H |
2 |
O |
|
. |
2 |
|
. |
3 |
|
2 |
|
|
|||
. |
RbOH |
. |
BaS · 6H |
2 |
O |
|
|
||||
В |
Г |
|
|
|
2. Какие из следующих веществ растворяются в воде?
. |
АlРО |
4 |
|
. |
NaOH |
А |
|
|
Б |
||
. |
AgNO |
3 |
. |
CuS |
|
В |
|
Г |
3. Какие из следующих веществ не растворяются в воде?
. |
HNO |
3 |
|
. |
Cu(OH) |
2 |
А |
|
|
Б |
|
||
. |
|
3 |
) |
2 . |
HgS |
|
В |
Zn(NO |
Г |
|
4. По какой формуле можно рассчитать массовую долю рас-
творенного вещества?
n
.А т = V · ρ .Б C = —— V
.В т(в-ва) = т(р-ра) – т(Н2О)
m(в-ва)
.Г ω = —————— ; m(р-ра)
5.Сколько граммов растворенного вещества содержится в 50 г раствора с массовой долей ω%(в-ва) = 10 %?
205
. |
. |
. |
. |
А 10 г |
Б 20 г |
В 5 г |
Г 40 г |
6.Сколько молей растворенного вещества содержится в 1 л децимолярного раствора?
. |
. |
. |
. |
А 0,2 моль |
Б 1 моль |
В |
0,1 моль Г 0,01 моль |
Вариант II
1. По какой формуле можно рассчитать молярную концен-
трацию раствора? |
|
|
|
|
m(в-ва) |
|
n |
.А ω = —————— ; |
.Б C = —— |
||
|
m(р-ра) |
|
V |
.В т(р-ра) = V · ρ |
|
|
|
. |
2 |
О) |
|
Г |
т(р-ра) = т(в-ва) = т(Н |
2. Какие из следующих веществ не растворяются в воде?
. |
2 |
SiO |
3 |
. |
Ba(OH) |
2 |
А |
H |
|
Б |
|
||
. |
ZnS |
|
. |
NaCl |
|
|
В |
|
Г |
|
3. Какие из следующих веществ растворяются в воде?
. |
AgCl |
|
. |
3 |
) |
2 |
А |
|
Б |
Ba(NO |
|
||
. |
FeSO |
4 |
. |
Pb(OH) |
2 |
|
В |
|
Г |
|
|
4, Какие из следующих веществ являются кристаллогидратами?
. |
MgSiO |
3 |
. |
|
3 |
2 |
· 4Н |
2 |
О |
|||
А |
|
|
Б |
Sr(NO |
) |
|
||||||
. |
2 |
CO |
3 |
. |
2 |
|
|
2 |
O |
|
|
|
В |
Na |
|
Г |
NiCl |
· H |
|
|
5.Сколько молей растворенного вещества содержат 2 л одномолярного раствора?
.А 0,1 моль .Б 0,2 моль .В 2,0 моль .Г 0,01 моль
6.Сколько граммов растворенного вещества содержится
в150 г раствора с массовой долей ω%(в-ва) = 5 %?
. |
. |
. |
. |
А 15 г |
Б 7,5 г |
В 10 г |
Г 5,0 г |
206
§ 5.3. Электролитическая диссоциация. Степень и константа диссоциации
По способности проводить электрический ток в водном растворе или в расплаве вещества делятся на электролиты
и неэлектролиты.
Электролитами называются вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. К электролитам
относятся соли, кислоты, основания. В молекулах этих веществ имеются ионные или ковалентные сильнополярные химиче-
ские связи.
Неэлектролитами называются вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток. К неэлек-
тролитам относятся, например, кислород, водород, многие органические вещества (сахар, эфир, бензол и др.). В молекулах этих веществ существуют ковалентные неполярные или малополярные связи.
Для объяснения электропроводности растворов и распла-
вов солей, кислот и оснований шведский ученый С. Аррениус создал теорию электролитической диссоциации (1887 г):
1.Электролиты при растворении в воде или плавлении распадаются на ионы.
•Процесс распада электролитов на ионы в водном растворе или в расплаве называется электролитической диссоциацией или ионизацией.
Ионы — это атомы или группы атомов, имеющие положительный или отрицательный заряд.
простые (Na+, Mg2+, S2–, Сl– и др.);
Ионы
сложные (NO3–, NH+4, SO42–, PO43– и др.). Например, хлорид натрия NaCl в водном растворе или
в расплаве распадается на ионы натрия и хлорид-ионы: NaCl Na+ + Cl–
2.В растворе или расплаве электролитов ионы движутся хаотически. При пропускании через раствор или расплав электрического тока положительно заряженные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду (като-
207
ду), а отрицательно заряженные ионы движутся к положительно заряженному электроду (аноду). Поэтому положи-
тельные ионы называются катио@нами, отрицательные ионы — анио@нами.
К катионам относятся: ион водорода Н+, ион аммония NH4+, ионы металлов Na+, K+, Fe2+, Al3+, катионы основных солей CuOH+, Аl(ОН)2+, FeOH2+ и т. д.
К анионам относятся: гидроксид-ион OH–, ионы кислотных остатков Сl–, NO–3 , SO42–, Cr2О72–, анионы кислых солей
НСО3–, Н2РО4–, НРО42– и т. д.
В растворе любого электролита общая сумма зарядов катионов равна общей сумме зарядов анионов и противополож-
на по знаку (так как растворы электролитов электронейтральны).
Механизм электролитической диссоциации. Гидратация ионов
Причины и механизм диссоциации электролитов объясняются химической теорией раствора Д. И. Менделеева и природой химической связи. Как известно, электролитами являются вещества с ионной или ковалентной сильно полярной связями. Растворители, в которых происходит
диссоциация, состоят из полярных молекул. Например,
вода — полярный растворитель. Диссоциация электролитов с ионной и полярной связями протекает различно. Рассмотрим механизм диссоциации электролитов в водных растворах.
I. Механизм диссоциации электролитов с ионной связью
При растворении в воде ионных соединений, например хлорида натрия NaCl, дипольные молекулы воды
ориентируются вокруг ионов натрия и хлорид-ионов. При этом положительные полюсы молекул воды притягиваются к хлорид-ионам Сl–, отрицательные полюсы — к положительным ионам Na+.
В результате этого взаимодействия между молекулами растворителя и ионами электролита притяжение между ионами в кристаллической решетке вещества ослабевает. Крис-
208
таллическая решетка разрушается, и ионы переходят в раствор. Эти ионы в водном растворе находятся не в свободном
состоянии, а связаны с молекулами воды, т. е. являются гидратированными ионами (рис. 21).
Рис. 21. Схема электролитической диссоциации хлорида натрия в водном растворе
Диссоциация ионных соединений в водном растворе протекает полностью. Так диссоциируют соли и щелочи: КСl,
LiNO3, Ba(OH)2 и др.
II. Механизм диссоциации электролитов, которые состоят из полярных молекул
При растворении в воде веществ с полярной ковалентной связью происходит взаимодействие дипольных молекул электролита с дипольными молекулами воды. Например, при растворении в воде хлороводорода происходит взаимодействие молекул НСl с молекулами Н2О. Под влиянием этого взаимодействия изменяется характер связи в молекуле НСl: сначала связь становится более полярной, а затем переходит в ионную связь. Результатом процесса является диссоциация электролита и образование в растворе гидратированных ионов (рис. 22).
209