Методичка Растворы . решение задачdoc. I. Теоретические вопросы Растворы. Растворами

• Название: I. Теоретические вопросы Растворы. Растворами
• Дата: 03.04.2021
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: Методичка Растворы . решение задачdoc.doc
• Тип: Документы; #190802
• страница: 1 из 3

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 (С_М) - показывает количество молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Молярная концентрация – это отношение количества растворенного вещества (m/M) к объему его раствора (V):
C_M= 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
С_М = 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 (С_Н) – 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:
С_Н = m/(m_ЭV), моль/л, 
где m – масса растворенного вещества, г; m_Э – 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 С_Н1 реагирует с V₂ л раствора вещества 2 с нормальностью С_Н2. Это означает, что в реакцию вступило С_Н1V₁эквивалентов вещества 1 и С_Н2V₂ эквивалентов вещества 2. Вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах, следовательно, 
С_Н1V₁= С_Н2V₂ или V₁ : V₂ = С_Н2 : С_Н1, 
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 (С_m) 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;
C_m = m·1000/(M·m₁), где С_m – моляльная концентрация раствора, m – масса растворенного вещества, М – молярная масса растворенного вещества, m₁ – масса растворителя.
Мольная доля (N_i) – 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:

1. 
   5% раствор поваренной соли.
   

Это значит, что в 100 г этого раствора содержится 5 г поваренной соли и 95 г воды.

2. 
   Какова массовая доля соли в растворе, если в 200 г воды растворили 50 г соли?
   

Дано	Решение
m (соли) = 50 г m (воды) = 200 г	% m (раствора)= 200 +50 =250 г 2. Ответ: 20 % раствор
Найти: ?

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:

m (р-ра) = 50 г (соли) = 0,005	m (соли) = 50 г · 0,005 = 0,25 г соли m (H2O) = 50 г - 0,25 г = 49,75 г V (H2O) = 49,75 г ? 1 г/мл = 49,75 Ответ: m (соли) = 0,25 г
m (соли) = ?

Реши самостоятельно:

1. 60 г 1 %-ного раствора

2. 70 г 2 %-ного раствора

3. 40 г 0,4 %-ного раствора

4. 80 г 0,2 %-ного раствора

5. 90г раствора с массовой долей соли 0,001

2. Задачи на определение массы веществ, необходимой для получения раствора нужной концентрации (2-ой тип):

Примеры:

1. 
   Какой объем воды надо прилить к 0,5 г сахара, чтобы получить 1 %-ный раствор? Ответ: 45,5 мл;
   
2. 
   Какую массу соли надо добавить к 200 мл воды, чтобы получить 3 %-ный раствор? Ответ: 6,2 г;
   

Решение 1-ой задачи:

1) m (сахара) = 0,5 г (cах.) = 0,01 (1 %) V(Н2О) = ?

1) m (р-ра) В 100 г р-ра – 1 г сахара х - 0,5 г сахара 2) m (H2O) = 50 – 0,5 = 45,5 г 45,5 г  3) V(Н2О) = ------------ = 45,5 мл  1 г/мл  Ответ: V(Н2О) = 45,5 мл

Решение 2-ой задачи:

V(Н2О) = 200 мл  (соли)= 0,03 (3 %) m (соли) = ?

1) 3 %-ный раствор – это на 100 г р-ра – 3 г соли и 97 г воды 2) m (200 мл Н2О) = 200 мл · 1 г/мл = 200 г 3) m (соли) = ? 3 г соли – на 97 г Н2О  х - 200 г Н2О 3 х 200  х = ---------- = 6,2 г. 97 Ответ: m (соли) = 6,2 г

Реши самостоятельно:

1.Какой объем воды надо прилить к 8 г соли, чтобы получить 2 %-ный раствор?

2. Какую массу соли надо добавить к 120 мл воды, чтобы получить 1 %-ный раствор?

3. Какую массу соли надо добавить к 320 мл воды, чтобы получить 2 %-ный раствор?

4. Какой объем воды надо прилить к 10 г соли, чтобы получить 1 %-ный раствор?

5. Какую массу соли надо добавить к 100 мл воды, чтобы получить 0,5 %-ный раствор?
3. Задачи на определение массовой доли веществ в растворе (3-ий тип):

1. 
   Смешали 0,4 г соли и 200 мл воды. Какова массовая доля соли в полученном растворе? Ответ: 0,002.;
   
2. 
   Смешали гидроксид натрия NaOH в количестве 1 моль с 1 л воды. Какова массовая доля гидроксида натрия в полученном растворе? Ответ: 0,038;
   

Примеры:
Решение 1-ой задачи:

m (с) = 0,4 г V(Н2О) = 200 мл (с) = ?

m (H2O) = 200 мл х 1 г/мл = 200 г m (р-ра) = 200 г х 0,4 г = 200,4 г 2) m (H2O) = 50 – 0,5 = 45,5 г 0,4 г  (c) = ---------- = 0,002 (0,2 %-ный)  200,4 г  Ответ: (с) = 0,002 (0,2 %-ный)

Решение 2-ой задачи:

n(NaOH) = 1 моль  V(Н2О) = 1 л (NaOH) = ?

m(NaOH) = 1 моль х 40 г/моль = 40 г m (H2O) = 1000 мл х 1 г/мл = 1000 г m (р-ра) = 1000 г + 40 г = 1040 г 40 г  (NaOH) = ------ = 0,038 (3,8 %) 1040 г  Ответ: (NaOH) = 0,038 (3,8 %)