Repetitor_po_Khimii

3. 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