2.4 Контрольные вопросы на допуск к лабораторной работе

1. Растворы и их классификация.

2. Способы выражения состава растворов.

3. Сильные и слабые электролиты.

4. Диссоциация воды.

5. Произведение растворимости.

6. Гидролиз солей.

7. Техника безопасности при проведении лабораторной работы.

8. Методика проведения лабораторной работы.

2.5 Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте, сколько нужно взять граммов безводной соли K₂CrO₄ и какой объем воды для приготовления 300 мл 6 % раствора K₂CrO₄ (_6% (K₂CrO₄) = 1,048 г/см³).

Решение

Дано: ωB= 0,06K2CrO4 Vр-ра=300 мл ρр-ра= 1,048 г/см^3 ρводы≈ 1 г/см^3 Найти: mB Vводы	Находим массу 300 мл 6 % раствора K2CrO4: mр-ра =Vр-раρр-ра= 3001,048 = 314,4 г Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора на массовую долю растворенного вещества. Находим массу безводной соли K2CrO4: mB =ωB mр-ра= 0,06314,4 = 18,86 г Находим массу воды mводы=mр-ра-mB= 314,4 – 18,86 = 295,54 г Vводы=mводы/ ρводы= 295,45 мл.
Ответ.Масса соли равна 18,86, объем воды 295,45 мл.

Задача 2. Определите массу (г) кристаллогидрата сульфата меди составаCuSO₄ ^.5H₂Oи объем (мл) воды, необходимые для приготовления 150 мл 10 %-ного раствора при комнатной температуре (_р-ра = 1,11 г/см³).

Если для приготовления раствора используют не безводное вещество, а его кристаллогидрат В ^.nH₂O, то следует учитывать при расчетах воду, которая входит в состав кристаллогидрата (кр). Массу кристаллогидратаm_кропределяют по формуле

m_кр=m_B·М _кр/М_B, (2.3)

где М_кр– молярная масса кристаллогидрата;

m_B− расчетная масса вещества в растворе заданного состава.

Определение массы воды m_воды, которую необходимо добавить к рассчитанной массе кристаллогидрата для получения раствора заданного состава с массойm_(р), проводят по формулеm_воды=m_(р)-m_кр.

Решение

Дано: Vр-ра= 150 мл ω(CuSO4) = 0,1 Мкр= 250 г/моль М(CuSO4) = 160 г/моль ρр-ра= 1,11 г/см^3 ρводы≈ 1 г/см^3 Найти: m кр Vводы	Находим массу раствора: mр-ра =Vр-раρр-ра=1501,11 = 166,5 г. Рассчитываем массу кристаллогидрата: mкр=mВ(CuSO4)М кр/М(CuSO4) = = ω(CuSO4)mр-раМкр/М(CuSO4) = = 0,1166,5250 / 160 = 26,02 г. Определяем объем воды: Vводы=mводы/ρводы= = (mр-ра-mкр)/ρводы= (166,5 - 26,02) / 1 = = 140,48 мл.
Ответ. Для приготовления раствораCuSO4надо взять 26,02 г кристаллогидрата составаCuSO4^.5H2Oи 140,48 мл воды

Задача 3.Определите, какой объем воды при комнатной температуре и какой объем 40 %-ного раствораNaOHс плотностью 1,430 г/см³нужно взять для приготовления 100 мл 10%-ного раствора (_р-ра = 1,15 г/см³)..

В лабораторной практике приходиться готовить разбавленный раствор с массовой долей растворенного вещества и массойm_р-ра2из концентрированного раствора того же вещества иm_р-ра1разбавлением последнего водой с массойm_воды. Тогда все величины связаны между собой отношением

m_р-ра2=(m_р-ра1+m_воды) = m_р-ра1, (2.4)

так как масса растворенного вещества остается постоянной при разбавлении концентрированного раствора водой и 

m_р-ра2 =m_р-ра1+m_воды.

При смешивании раствора с водой масса растворенного вещества не меняется. Это будет ключом к решению.

Решение

Дано: = 0,4 ρр-ра1 = 1,430 г/см^3 = 0,1 Vр-ра2=100 мл ρр-ра2 = 1,115 г/см ρводы≈ 1 г/см^3 Найти: Vр-ра1 Vводы

Находим массу раствора, который необходимо приготовить: mр-ра2 =Vр-ра2 ρр-ра2= 1001,115 = 111,5 г. Находим содержание в растворе вещества NaOH: m(NaOH) = mр-ра2 = 0,1111,5 = 11,15 г. Определяем массу 40 %-ного раствора NaOH: mр-ра1=m(NaOH)/= 11,15/0,4 = 27,88 г. Находим объем 40 %-ного раствора NaOH: Vр-ра1=mр-ра1/ρр-ра1= 27,88/1,430 = 19,50 мл. Находим объем воды: Vводы=mводы/ρводы =(mр-ра2-mр-ра1)/1= 111,5 – 27,88/1 = 83,62 мл.

Ответ. Для приготовления 100 мл 10 %-ного раствораNaOHнужно взять 19,5 мл 40 %-ного раствора и 83,62 мл воды.

Задача 4. Определите, сколько нужно взять растворов соли 60 %-ной и 10 %-ной концентраций для приготовления 300 г раствора 25 %-й концентрации.

Если обозначить массу первого раствора через m₁, а второго – через m₂, то при смешивании общая масса смеси будет слагаться из суммы этих масс. Пусть массовая доля растворенного вещества в первом растворе – ω₁, во втором – ω₂, а в их смеси – ω₃. Тогда общая масса растворенного вещества в смеси будет слагаться из масс растворенного вещества в исходных растворах:

m₁ω₁ + m₂ω₂ = ω₃(m₁ + m₂₎. (2.5)

Отсюда

m₁(ω₁ –ω₃) = m₂(ω₃ –ω₂),

m₁/m₂ = (ω₃ –ω₂)/(ω ₁ –ω₃).

При решении задач на растворы с разными концентрациями чаще всего применяют диагональную схему правила смешения (Правило креста). При расчетах записывают одну над другой массовые доли растворенного вещества в исходных растворах, справа между ними – его массовую долю в растворе, который нужно приготовить, и вычитают по диагонали из большего меньшее значение. Разности их вычитаний показывают массовые доли для первого и второго растворов, необходимые для приготовления нужного раствора.

Дано:

ω₁ = 60 %, ω₂ = 10 %, ω₃ = 25 %, ω₃ = 300 г.

Найти:

m₁, m₂.

Решение

Масса одной части: 300/50 = 6 г.

Тогда

m₁ = 615 = 90 г, m₂ = 635 = 210 г.

Проверим правильность решения.