Методическое пособие _Решение задач по теме _Растворы_. Методическое пособие Решение задач по теме Растворы
 Скачать 444 Kb.
|
|
=  государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Чувашской Республики «Межрегиональный центр компетенций – Чебоксарский электромеханический колледж» Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ «Решение задач по теме «Растворы». Автор: Хлебникова Л.А. – преподаватель ГАПОУ ЧР МЦК ЧЭМК г. Чебоксары 2016г. Содержание Введение I. Теоретические вопросы II. Практическая часть 2.1. Массовая доля (%), процентная концентрация (С%) 2.2. Молярная концентрация раствора (См) 2.3. Нормальная концентрация или эквивалентная (Сн, Сэ, СN) 2.4. Моляльная концентрация (Сm) 2.5. Переходы концентраций 2.6. Способы вычисления при приготовлении разбавленных растворов из концентрированных. 2.7. Способы вычисления при смешивании растворов 2.8. Расчет массы воды, которая прибавляется к раствору для разбавления его 2.9. Упаривание раствора 2.10. Смешивание растворов разных концентраций. 2.11. Приготовление растворов и навески кристаллогидрата 2.12. Концентрирование растворов Приложения Литература Введение В условиях сокращения количества часов на изучение химии необходимо отметить нехватку времени на отработку навыков решения расчетных задач, что сказывается на результатах контрольных, практических и лабораторных работах, олимпиад, ЕГЭ и ГИА. Решение расчетных задач — способ реализации межпредметных связей практического применения теоретических знаний и развития логического мышления студентов. Одну и ту же расчетную задачу можно решить разными способами. В данном методическом пособии рассматривается способ решения задач по теме «Растворы», который позволяет увидеть, что многие химические задачи знакомы студентам из курса математики и нужно лишь умело применять полученные на других уроках знания. Пособие состоит из 2 разделов: Теоретические вопросы; Практическая часть В практической части подробно рассматривается решение задач, приведены задачи для самостоятельной работы. Преподаватели химии могут использовать данное пособие не только для подготовки студентов к итоговой аттестации, но и на уроках, факультативных, элективных занятиях, в индивидуальной работе по подготовке студентов предметным олимпиадам по химии и математике. I. Теоретические вопросы Растворы.Растворами называют однородные системы переменного состава. Химический состав и физические свойства одного раствора во всех частях его объёма одинаковы. В отличие от простого смешивания веществ, при растворении происходит взаимодействие между частицами, образующими раствор. Часто для определения раствора используют понятия гомогенной и гетерогенной системы. Гомогенная система (от греч. όμός — равный, одинаковый; γένω — рождать) — однородная система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно, без скачков (между частями системы нет поверхностей раздела). В гомогенной системе из двух и более химических компонентов каждый компонент распределен в массе другого в виде молекул, атомов, ионов. Составные части гомогенной системы нельзя отделить друг от друга механическим путем. Гетерогенная система (от греч. έτερος — разный; γένω — рождать) — неоднородная система, состоящая из однородных частей (фаз), разделённых поверхностью раздела. Растворы могут существовать в трёх агрегатных состояниях – твёрдом, жидком и газообразном (парообразном). Примерами твёрдых растворов могут служить некоторые сплавы металлов, например сплав золота и меди, газообразных – воздух. Наиболее важный вид растворов – жидкие растворы. Растворы имеют чрезвычайно важное значение в жизни человека. Так, процессы усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т.д.). Всякий раствор состоит из растворённых веществ и растворителя, т.е. среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул и ионов. Обычно растворителем считают тот компонент, который в чистом виде существует в том 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. Растворимость – способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы – растворы, в которых оно находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. А концентрация – это мера растворимости. Следовательно, растворимость является способностью веществ распределяться равномерно в виде элементарных частиц по всему объему растворителя. Концентрация и способы ее выражения Концентрацией раствора называется количество растворённого вещества, содержащееся в определённом количестве раствора или растворителя. Растворы с большой концентрацией растворённого вещества называются концентрированными, с малой – разбавленными. Она бывает следующих видов: Массовая доля (%), процентная концентрация (С%) 1. Концентрация процентная (выражается в %) – она говорит о том, сколько содержится граммов растворенного вещества в 100 граммах раствора. Массовая доля (ω)-показывает число единиц массы растворенного вещества, содержащееся в 100 единицах массы раствора. Определить массовую долю растворенного вещества можно, найдя отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, т.е. ω=(m/m1)100%. где ω – массовая доля растворенного вещества; m – масса растворенного вещества; m1 – масса раствора. Массовую долю вещества обычно выражают в долях единицы или в процентах. 2. Концентрация молярная – это число грамм-молей, приходящихся на 1 литр раствора. Показывает, сколько содержится грамм-молекул в 1 литре раствора вещества. Молярная концентрация (СМ) - показывает количество молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Молярная концентрация – это отношение количества растворенного вещества (m/M) к объему его раствора (V): CM= m/(MV), моль/л, где m – масса растворенного вещества, г; М – молярная масса растворенного вещества, г/моль; V – объем раствора, л. В том случае, когда объем раствора выражается в миллилитрах, выражение для молярной концентрации примет вид СМ = m·1000/(MV). Если 1 л раствора содержит 1 моль растворенного вещества, раствор называется одномолярным и обозначается 1М, если 0,1 моль – децимолярным (0,1М), 0,01 моль – сантимолярным (0,01М) и т.д. Так, одномолярный раствор NaOH – это такой раствор, в 1 л которого содержится 1 моль NaOH, т.е. 40 г. Молярная концентрация эквивалента (нормальная или эквивалентная)концентрация (СН) – это число молей эквивалента растворенного вещества в 1 л раствора. 3. Концентрация нормальная – это число грамм-эквивалентов, приходящихся на 1 литр раствора. Показывает, сколько содержится грамм-эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора. 3. Нормальная концентрация – это отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора: СН = m/(mЭV), моль/л, где m – масса растворенного вещества, г; mЭ – молярная масса эквивалента растворенного вещества, г/моль; V – объем раствора, л. Если 1 л раствора содержит 1 моль эквивалента растворенного вещества, раствор называется однонормальным и обозначается 1н, если 0,1 моль эквивалента – децинормальным (0,1н), 0,01 моль эквивалента – сантинормальным (0,01н) и т.д. Использование эквивалентных концентраций растворов значительно упрощает расчеты. Пользуясь растворами, концентрация которых выражена нормальностью, легко рассчитать, в каких объемных отношениях они должны быть смешаны, чтобы растворенные вещества прореагировали без остатка. Пусть V1 л раствора вещества 1 с нормальностью СН1 реагирует с V2 л раствора вещества 2 с нормальностью СН2. Это означает, что в реакцию вступило СН1V1эквивалентов вещества 1 и СН2V2 эквивалентов вещества 2. Вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах, следовательно, СН1V1= СН2V2 или V1 : V2 = СН2 : СН1, т.е. объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их эквивалентным концентрациям. 4. Концентрация моляльная показывает, сколько растворенного вещества в молях приходится на 1 килограмм растворителя. Моляльная концентрация (Сm) показывает число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя. Так, 2m H2SO4 означает раствор серной кислоты, в котором на 1000 г воды приходится 2 моля H2SO4. В математической форме она выражается так; Cm = m·1000/(M·m1), где Сm – моляльная концентрация раствора, m – масса растворенного вещества, М – молярная масса растворенного вещества, m1 – масса растворителя. Мольная доля (Ni) – это отношение числа молей данного компонента к сумме молей всех компонентов раствора. Обычно обозначают мольную долю растворителя - N1, а для растворенных веществ – N2, N3 и т.д. В случае раствора одного вещества в другом мольная доля растворенного вещества N2 равна N2 = n2/(n1 n2), где n1 и n2 – числа молей растворителя и растворенного вещества. 5. Титр определяет содержание (в граммах) вещества, которое растворено в 1 миллилитре раствора. Титр (Т) показывает число граммов растворенного вещества, содержащегося в 1 см3 (мл) раствора. Титр – отношение массы растворенного вещества к объему раствора: Т = m/V, где m – масса растворенного вещества в г, V – объем раствора в мл. II. Практическая часть 2.1. Массовая доля (%), процентная концентрация (С%) – показывает сколько единиц массы вещества растворено в 100 единицах массы раствора (количество грамм растворенного вещества в 100 граммах раствора).  %  m (растворителя) = m（раствора）- m (растворенного вещества)  , где V – объем раствора, P- плотность раствора. Нахождение массы растворенного вещества:  Примеры: 5% раствор поваренной соли. Это значит, что в 100 г этого раствора содержится 5 г поваренной соли и 95 г воды. Какова массовая доля соли в растворе, если в 200 г воды растворили 50 г соли?
1. Задачи на определение массы веществ в растворе (1-ый тип): Пример: какую массу соли и объем воды необходимо взять для приготовления 50 г 0,5 %-ного раствора (ответ: 0,25 г, H2O - 49,75 мл); Решение задачи:
Реши самостоятельно: 1. 60 г 1 %-ного раствора (ответ: 0,6 г, H2O - 59,4 мл); 2. 70 г 2 %-ного раствора (ответ: 1,4 г, H2O - 68,6 мл); 3. 40 г 0,4 %-ного раствора (ответ: 0,16 г, H2O - 39,84 мл); 4. 80 г 0,2 %-ного раствора (ответ: 0,16 г, H2O - 79,84 мл); 5. 90г раствора с массовой долей соли 0,001 (ответ: 0,09 г, H2O - 89,91мл); 2. Задачи на определение массы веществ, необходимой для получения раствора нужной концентрации (2-ой тип): Примеры: Какой объем воды надо прилить к 0,5 г сахара, чтобы получить 1 %-ный раствор? Ответ: 45,5 мл; Какую массу соли надо добавить к 200 мл воды, чтобы получить 3 %-ный раствор? Ответ: 6,2 г; Решение 1-ой задачи:
Решение 2-ой задачи:
|
%
?
(соли) = 0,005