- •Министерство образования Российской Федерации
- •Хабаровская государственная академия экономики и права
- •Кафедра естественнонаучных дисциплин
- •Химия
- •Учебное пособие
- •Хабаровск 2003
- •Министерство образования Российской Федерации
- •Хабаровская государственная академия экономики и права
- •Кафедра естественнонаучных дисциплин
- •И.А. Жарская
- •Н.Л. Мара
- •Химия
- •Часть 1
- •Химия. Часть 1. Общая химия: Пособие для абитуриентов и учащихся школы «Юный товаровед-эксперт» очной и заочной форм обучения/ И.А. Жарская, Н.Л. Мара. – Хабаровск: РИЦ ХГАЭП, 2003. – 91с.
- •Утверждено издательско-библиотечным советом академии в качестве учебного пособия для абитуриентов
- •Редактор Г.С. Одинцова
- •Уч.-изд. _____. Тираж_______экз. Заказ №_____
- •Обучающая задача 2
- •Решение:
- •Из закона Авогадро следует, что при одном и том же давление и одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относится как их молярные массы (М).
- •Форма и ориентация электронных орбиталей
- •Обучающая задача 1
- •Электронные
- •ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
- •ковалентная
- •связь
- •CuOHCl
- •основные
- •Способы выражения состава раствора
- •Важнейшие индикаторы
- •Твердый
- •Жидкий
- •Разбавленный
- •1 - 20. Написать уравнения диссоциации следующих электролитов
- •Тест 2
- •ТЕМА 2. СТРОЕНИЕ АТОМОВ
- •Тест 3
- •Тест 4
- •Тест 5
- •Тест 6
- •Тест 7
- •Тест 8
- •Тест 9
- •Тест 10
- •Тест 11
- •Тест 12
- •Тест 12
- •Тест 14
- •Тест 15
- •Кислоты
- •Тест 16
- •Соли
- •Тест 17
- •Тест 18
- •Тест 19
- •Тест 20
- •Тест 21
- •Тест 22
58
8. РАСТВОРЫ
Раствор – это однородная система, состоящая из двух или более компонентов и продуктов их взаимодействия
|
Концентрированный |
|
|
|
|
Насыщенный |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Разбавленный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пересы- |
|
|||
|
РАСТВОР |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
щенный |
|
|||||||
|
|
|
|
(вещество + растворитель) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Твердый |
|
|
Жидкий |
|
|
|
Газообразный |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Растворимость – свойства вещества растворяться в воде или в другом растворителе.
Коэффициент растворимости – выражается максимальным числом граммов вещества, которое может растворяться в 100 г растворителя при данной температуре.
Способы выражения состава раствора
|
|
|
|
Доли |
|
|
Концентрации |
|||||
1. Массовая доля (ω) – величи- |
1. Процентная концентрация: |
|||||||||||
на, равная отношению массы ве- |
С % = ω % = m(B) · 100 % |
|||||||||||
щества к массе всего раствора: |
|
|
|
|
mр ва |
|
||||||
|
|
m(B) |
|
|
|
|
|
|||||
ω = |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
mр ва |
2. Молярная концентрация: |
|||||||||||
|
|
|||||||||||
ω % = ω · 100 % |
(См), М, моль/дм3, моль/л – вели- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
чина, показывающая количество ве- |
|||||||
2. Объемная доля – величина, |
щества, содержащиеся в одном литре |
|||||||||||
равная отношению объема веще- |
раствора. |
|
|
|
|
|
||||||
ства к объему всего раствора: |
См = |
n(B) |
= |
m(B) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
V(В) |
V |
||||||||||
η = |
МV |
|||||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Vр ра |
|
3. Молярная концентрация экви- |
|
59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Мольная доля (хi) – величи- |
|
валента, эквивалентная или нормаль- |
||||||||
|
||||||||||
на, равная отношению количества |
|
ная концентрация |
(Сэ, Сн, Н) |
|||||||
вещества к общему количеству |
|
моль/дм3, |
моль/л – |
величина, пока- |
||||||
всех веществ в растворе, включая |
|
зывающая |
количество эквивалентов |
|||||||
растворитель |
|
вещества, содержащегося в 1 литре |
||||||||
|
|
раствора: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Сэ = |
n |
э (В) |
= |
m(B) |
|
|||
|
|
|
V |
|
|
М э V |
|
|
Обучающая задача 1
Столовый уксус представляет собой раствор, массовая доля уксусной кислоты в котором 9 %. Вычислите массу уксусной кислоты в растворе массой 400 г.
Решение:
Используя формулу, находим массу растворенного вещества m(B)
ω % = |
m(B) |
· 100 % |
m(B) = |
mрω% |
= |
400 г 9 % |
= 36 г |
|
|
100 % |
|||||
mр ва |
100% |
Ответ: 36 г
Обучающая задача 2
Вычислите массу гидроксида калия в растворе объемом 600 мл и плотностью 1,082 г/мл, если массовая доля КОН составляет 10 %.
Решение:
ω % = |
m(B) |
· |
100 % = |
m(B) |
|
· 100 % |
||||
mр ва |
||||||||||
V ρ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
m(B) = |
V ρ ω% |
= |
600 |
1,082 10 % |
= 64,92г |
|||||
|
|
|
100 % |
|
|
|||||
100% |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Ответ: 64,92 г
Обучающая задача 3
Какой объем раствора (ρ = 1,80 г/см3), в котором содержание H2SO4 в массовых долях равно 0,88, потребуется, чтобы приготовить 1 л раствора, содержание H2SO4 в котором будет равным в массовых долях 0,1 (ρ = 1,069 г/см3)?
Решение:
1. Вычисляем массу 1 л раствора, в котором содержание H2SO4 в массо-
вых долях равно 0,1: mр = 1000 ∙ 1,069 = 1069 (г)
60
2. Определяем массу чистой серной кислоты, которая потребуется для приготовления 1,069 г раствора.
100 г приготовляемого раствора содержит 10 г H2SO4
1069 г приготовляемого раствора содержит х г H2SO4
х |
1069 10 |
106,9(г) |
||
|
|
|||
100 |
||||
|
|
3. Находим, сколько потребуется раствора, в котором массовая доля
серной кислоты равна 0,88: |
|
|
|
|
100г раствора содержат 88г H2SO4 |
|
|||
y г раствора содержит 106,9г H2SO4 |
|
|||
y |
100 106,9 |
121,5(г) |
||
|
|
|||
88 |
||||
|
|
4. Вычисляем, какой объем занимают 121,5 г раствора, в котором массовая доля H2SO4 равна 0,88:
121,5
Vр 67,5(мл) 1,80
Ответ: 67,5 мл.
Обучающая задача 4
Какой объем воды потребуется для разбавления 200,0 мл раствора (ρ = 1,4 г/см3), содержание HNO3 в котором в массовых долях составляет 0,68, чтобы получить раствор с содержанием HNO3 0,1 массовых долей?
Решение:
1. Находим массу 200,0 мл разбавляемого раствора азотной кислоты: mр = Vр ∙ ρ = 200,0 ∙ 1,4 = 280 (г).
2. Вычисляем массу чистой азотной кислоты, содержащейся в 280 г разбавляемого раствора:
100г раствора содержит 68 г HNO3
280г раствора содержит х г
280 68 х 190,4(г)
100
3. Вычисляем, какую массу раствора массовой доли 0,1 можно приготовить из 190,4 г чистой азотной кислоты.
61
100 г раствора содержит 10 г HNO3
уг раствора содержит 190,4 г HNO3
у= 100 190,4 = 1904,0г 10
4. Находим массу воды, которую необходимо добавить для приготовления раствора заданной концентрации:
m(H2O) = mр – m(в) = 1904 – 280 = 1624 (г)
Т.к. плотность воды равна единице, то 1624 г соответствуют 1624 мл. Ответ: 1624 мл воды.
Задания для самоконтроля
1.Рассчитайте массу соли Na2SO4 ∙ 10H2O и воды, необходимую приготовления 500 г ее 5 % раствора.
2.Вычислите массу щелочи NaOH и воды, необходимую для приготовления 1 кг 2 % раствора.
3.Вычислите массовую доля раствора хлорида кальция, полученного растворения 20 г соли в 180 г воды.
4.Рассчитайте массовую долю раствора соды, содержащего 25 г соли
Na2CO3 ∙ 10H2O и 150 г воды.
5.В какой массе воды нужно растворить 11,2 дм3 хлористого водорода (н.у.), чтобы получить 10 % раствор хлороводородной кислоты?
6.Вычислить массу поваренной соли, необходимую для приготовления 1дм3 10 % раствора плотностью 1,060 г/см3.
7.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты в 2 дм3 которого содержится 2 моль вещества.
8.Рассчитайте массу и количество вещества гидроксида натрия, которые нужно растворить в 380 г воды, чтобы получить 5 % раствор щелочи.
9.Рассчитайте, сколько литров аммиака (н.у.) нужно растворить в 415 г воды, чтобы получить 17 % раствор.
10.Сколько моль гидроксида натрия содержится в 200 г его 8 % раство-
ра?
62
11.Какую массу уксусной эссенции с массовой доли кислоты 80 % необходимо взять для приготовления 6 % раствора уксусной кислоты массой 13 кг.
12.Какой объем ацетилена необходим для получения 80 % раствора уксусного альдегида массой 50 г реакции Кучерова?
13.Рассчитайте массу соли и воды, необходимую приготовления 500 г
ее5% раствора.
14.Вычислите, сколько сульфата кальция в граммах и молях образуется при взаимодействии 13,5 см3 HNO3 (ρ = 1,005 г/см3) азотной кислоты с 28 г гидроксида натрия.
15.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты (ρ = 1,025 г/см3) 50 г чистой азотной кислоты.
16.Рассчитайте массовую доля и молярную концентрацию раствора гидроксида калия плотностью 1,025 г/см3, в 500 см3 которого растворено 15 г щелочи.
17.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты (ρ = 1,025 г/см3) 50 г чистой азотной кислоты.
18.Вычислите массу анилина, полученную при восстановлении нитробензола железом в кислой среде, если на эту реакцию потребовалось 160 мл 38 % раствора соляной кислоты (плотность раствора 1,189 г/см3).
19.Вычислите массу 2 % бромной воды, которая может прореагировать с толуолом массой 36,8 г.
20.Рассчитайте массовую доля и молярную концентрацию раствора гидроксида калия плотностью 1,025 г/см3, в 500 см3 которого растворено 15 г щелочи.
21.Вычислите, сколько см3 10 % раствора (ρ = 1,048 г/см3) соляной кислоты потребуется для растворения 2 г мраморной крошки. 16. Вычислить массу фенолята натрия, полученного при взаимодействии фенола и 120 г 60 % раствора гидроксида натрия.
22.Вычислите массу триброманилина полученного при взаимодействии анилина в 80 г 8 % раствора брома.
23.Какая масса и объем водорода выделится при взаимодействии натрия с 80 г 96 % этилового спирта.
63
24.Какова массовая доля и молярная концентрация раствора азотной кислоты массой 50 г (ρ = 1,025 г/см3)?
25.Вычислите массу муравьиной кислоты, образовавшейся при окислении 160 г 36 %-ного раствора формальдегида.
26.К раствору массой 150 г с массовой долей 32 % прилили 150 мл воды. Вычислите массовую долю растворенного вещества в полученном растворе.
27.Смешали раствор объемом 100 мл с массовой долей H2SO4 50 % (ρ = 1,4 г/см3) и раствор H2SO4 объемом 100 мл с массовой долей 10% (ρ = 1,07 г/см3). Какова массовая доля вещества в получившемся растворе.
9. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ
Электролитическая диссоциация – распад электролитов на ионы при растворении их в воде.
Неэлектролиты – вещества, растворы или расплавы которых не распадаются на ионы и поэтому не проводят электрический ток (большинство органических соединений и вещества с неполярными и малополярными ковалентными связями).
Электролиты – вещества распадающиеся на ионы в растворах или расплавах и потому проводящие электрический ток (кислоты, основания, почти все соли).
Степень диссоциации (α) – отношение числа молекул, распавшиеся на ионы (n) к общему числу растворенных молекул (N), выражается в долях или в процентах.
αn N
Константа диссоциации (К) – это константа равновесия процесса диссоциации.
Аnm+ Вmn- nАm+ + mВn-
K [Am ]n [Bn ]m [An m Bm n ]
|
|
|
64 |
|
|
|
|
|
|||
Сильные электролиты |
|
Слабые электролиты |
|||
при растворении в воде полно- |
при растворении в воде частично |
||||
стью диссоциируют на ионы |
|
диссоциируют на ионы |
|||
1. Все растворимые соли: |
1. Почти все органические кислоты |
||||
Na2SO4 |
2Na+ + SO 2 |
CH3COOH CH3COO– + H+ |
|||
|
|
4 |
|
|
|
NaHCO3 |
Na+ + HCO 3 |
|
|
|
|
HCO |
3 |
H+ + CO 2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2. Многие минеральные кислоты |
2. Некоторые минеральные кислоты |
||||
(H2SO4, HNO3, HCl, HBr …): |
(H2CO3, H2S, HNO2, HclO): |
||||
H2SO4 |
H+ + HSO 4 |
H2CO3 |
H+ + HCO 3 |
||
HSO |
4 |
H+ + SO 2 |
HCO |
3 |
H+ + CO 2 |
|
4 |
|
3 |
||
|
|
||||
3. Основания щелочных и щелоч- |
3. Многие основания металлов (не |
||||
ноземельных металлов (щелочи) |
щелочи), а также NH4OH, вода |
||||
NaOH |
Na+ + OH– |
Cu(OH)2 |
CuOH+ + OH– |
||
|
|
|
CuOH+ |
Cu2+ + OH– |
Все реакции в водных растворах электролитов являются реакциями между ионами (ионно-обменные реакции) и записываются с помощью ионно-молекулярных уравнений.
Помните, что в ионно-молекулярном уравнении частицы записываются в формах соответствующих их существованию в растворе:
сильные электролиты – в виде ионов; слабые – в виде молекул; в
твердом состоянии также записываются в виде молекул
10. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ
H2O H+ + OH-
Опытным путем установлено: в 1 л воды при t = 22 0С диссоциация – 10-7 моль/л Н+ и 10-7 моль/л ОН-.
[H+] = [OH-] = 10-7 моль/л, где [H+] – концентрация ионов водорода, а [OH-] – концентрация гидроксид ионов.
КВ = [H+]·[OH-] = 10-7 · 10-7 = 10-14,
где КВ – константа диссоциации воды, или ионное произведение воды.
Водородным показателем рН называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: