Техникум


НазваниеТехникум
страница2/6
ТипПояснительная записка
filling-form.ru > Туризм > Пояснительная записка
1   2   3   4   5   6
Тема 1.3. Химия растворов.

Вода как растворитель. Строение молекул воды, их дипольный характер. Механизм растворения веществ в воде с различным характером связей.

Понятие о растворах. Концентрация растворов. Формы выражения концентрации растворов: по массовой доле (в %), молярная концентрация: а) вещества, б) эквивалента вещества.

Процесс растворения как физико-химический процесс. Тепловой эффект растворения. Растворимость веществ в зависимости от условий. Растворы насыщенные, ненасыщенные, перенасыщенные. Кривые растворимости. Кристаллогидраты.

Методические указания к теме 1.3.

При выяснении причин, почему вода является универсальным растворителем, необходимо рассмотреть вопросы о строении молекулы. Молекулы воды являются полярными молекулами, поэтому большинство полярных молекул растворяются в ней.

Растворы - однородные устойчивые системы переменного состава, состоящие из растворителя и растворённого вещества. Содержание растворённого вещества в растворе может быть выражено либо безразмерными единицами – долями или процентами, либо размерными единицами – концентрациями. Часто употребляемыми в химии способами выражения содержания растворённого вещества являются:

  1. массовая доля – отношение массы растворённого вещества к общей массе раствора (ω = m вещества / mраствора);

  2. молярная концентрация- отношение растворённого количества вещества к объёму раствора (cm= n/V, моль/л);

  3. эквивалентная концентрация- отношение числа эквивалентов растворённого вещества к объёму раствора.

Энтальпией растворения вещества называется изменение энтальпии при растворении 1 моля этого вещества в данном растворителе. Следует иметь в виду, что энтальпия растворения зависит от температуры и количества взятого растворителя.

Растворимость веществ зависит от температуры, давления с учётом агрегатного состояния растворяемого вещества. Повышение температуры влияет на растворимость большинства твёрдых веществ, увеличивая растворимость. Повышение температуры влияет на растворимость газообразных веществ, уменьшая растворимость. Изменение давления влияет на растворимость газообразных веществ.

При решении задач на растворимость необходимо уметь пользоваться графиками кривых растворимости, которые показывают зависимость температуры и максимальной массы растворённого вещества при данной температуре в данной массе растворителя (на 100г или на 1000г). Данные кривых растворимости используются при приготовлении насыщенных растворов. Кристаллогидраты- вещества, которые в твёрдом агрегатном состоянии содержат кристаллизационную воду (CuSO4 5H2O).
Примерные решения задач к теме 1.3.

Пример 1: В 250г воды растворено 50г кристаллогидрата FeSO4 7H2O. Вычислить массовую долю кристаллогидрата и безводного сульфата железа (II) в растворе.

Решение: Масса полученного раствора составляет 300г. Массовую долю кристаллогидрата находим по пропорции:

300г раствора – 100%

50г кристаллогидрата – x%

x = 50•100/300 = 16,7%

Теперь массу безводной соли в 50г кристаллогидрата. Мольная масса FeSO4 7H2O равна 278г/моль, а мольная масса FeSO4 составляет 152 г/моль. Содержание FeSO4 в FeSO4 7H2O найдём по пропорции:

278:152= 50:x x = 50•152/278 = 27,4г

Отсюда массовая доля безводной соли в 300г раствора равна:

ω = 27,4 •100/300 = 9,1%

Пример 2: Какой объём 96%-ной (по массе) серной кислоты (плотностью ρ =1,84г/мл) и какую массу воды нужно взять для приготовления 100мл 15%-ного (по массе) раствора H2SO4 (ρ =1,10г/мл).

Решение: Найдём массу 100мл 15% раствора H2SO4. Она составляет 100•1,10=110г. Масса H2SO4, содержащаяся в 110г этого раствора, равна 15 •110/100=16,5г.

Находим объём 96% раствора, содержащего 16,5г H2SO4. 1мл раствора с массой 1,84г содержит 1,84•0,96=1,77г H2SO4. Следовательно, искомый объём исходного раствора H2SO4 равен 16,5/1,77= 9,32мл.

Итак, для приготовления100мл 15% раствора H2SO4 требуется 9,32мл 96% раствора H2SO4 и 110-16,5=93,5г воды.

Пример 3: Найти молярность и нормальность 15%-ного (по массе) раствора H2SO4 (ρ =1,10г/мл).

Решение: Для расчёта молярности и нормальности раствора найдём массу раствора H2SO4, содержащуюся в 1000мл (т.е. в 1000•1,1=1100г) раствора:

1100:100=y:15; y= 1100•15/100=165г

Мольная масса H2SO4 равна 98г/моль, эквивалентная масса H2SO4 равна 49г/моль. Следовательно, cm=165/98=1,68моль/л, cn=165/49=3,37н.

Пример 4: Какие объёмы 2 и 6 М растворов HCl нужно смешать для приготовления500мл 3 М раствора? Изменением объёма при смешивании пренебречь.

Решение: В500мл 3М раствора содержиться0,5•3=1,5 моля HCl. Обозначив объём 6М раствора через x, тогда необходимый объём 2М раствора равен (0,5-x)л. В x л 6М раствора содержится 6x молей HCl. Поскольку общее количество HCl в растворе должно быть 1,5 моля, можно написать:

6x+2(0,5-x)=1,5; x=0,125л

Значит, для приготовления требуемого раствора надо взять 125мл 6 М и 375мл 2М растворов HCl.

Пример 5: При 600С насыщенный раствор KNO3 содержит 52,4%(масс.) соли. Найти коэффициент растворимости соли при этой температуре.

Решение: Определим массу растворителя: 100-52,4=47,6г. Коэффициент растворимости находим из пропорции:

На 47,6г H2O приходится 52,4г KNO3

На 100г H2O приходится x г KNO3

X=100•52,4/47,6=110г

Таким образом, растворимость KNO3 при 600Сравна 110г в 100г H2O

Пример 5: Сколько граммов хлорида натрия может раствориться в 2л воды при 250С? Коэффициент растворимости (at0) равен 360 г/л.

Решение: at0 =m/V, где m - масса растворённого вещества, V- объём растворителя. Отсюда m= at0V=360•2=720г.

Пример 6: Коэффициент растворимости CaCO3 при 200С равен 0,01 г/л. Какой объём воды потребуется для растворения 2г CaCO3?

Решение: Из формулы выражаем объём V=m/ at0=2/0,02=200л H2O.

Пример 7: Определите массовую долю (в %) хлорида натрия в растворе, содержащего 80г соли в 500г раствора.

Решение: Массовая доля выражается соотношением: ω = (m вещества / mраствора )•100. Подставляем известные величины:(80/500) •100=16%.

Пример 8: Определите массовую долю (в %) хлорида калия в растворе, полученном при смешивании 150г 20% раствора и 250г 40% раствора хлорида калия.

Решение: ω = (m вещества / mраствора )•100= (150•0,2 = 250•0,4)/(150=250)=32,5%.

Пример 9: 500мл раствора серной кислоты содержат 196г H2SO4.Определить молярность и нормальность раствора H2SO4.

Решение: Молярную концентрацию определяют по формуле: cm= n/V или m/(VM), где m - масса растворённого вещества, г; V- объём раствора, л; M-молярная масса растворённого вещества, г/моль. Зная, что мольная масса H2SO4 равна 98г/моль, получим: cm= 196/(98•0,5)= 4 моль/л.

Эквивалентная масса H2SO4 равна 49г/моль. Находим эквивалентную концентрацию по формуле: cn=m/VЭ. cn=196/(49•0,5)=8н., т.е. 8 эквивалентов в 1л раствора.

Пример 10: Сколько литров 96% раствора серной кислоты (плотностью ρ =1840кг/м3) требуется для приготовления 20л 0,5М раствора серной кислоты?

Решение: Определим, сколько граммов содержится в 20л 0,5М раствора серной кислоты: мольная масса H2SO4 равна 98г/моль, cm= m/(VM), отсюда m= cmVM=0,5•98•20=980г. Найдём, в каком объёме 96% раствора серной кислоты содержится 980г серной кислоты: ω = (m вещества / mраствора )•100=( m вещества / ρV) ω, отсюда V= m вещества•10000/(ρ ω)=980•100•10-3/(96•1840)=0,54л.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как доказать, что медный купорос является кристаллогидратом сульфата меди?

2. Как повлияет повышение давление и понижение температуры (по отдельности) на растворимость углекислого газа?

3. Определите массовую долю (в %) иодида калия в насыщенном при 200С растворе.

4. К 3кг насыщенного при 400С раствора нитрата калия добавили 2кг воды. При какой температуре полученный раствор будет насыщенным?

5. Сколько граммов хлорида кальция может раствориться в 1л воды при 200С?

6.Сколько граммов воды потребуется для получения насыщенного при 100С раствора нитрата серебра, если имеется 255г соли?

7. Выразите коэффициент растворимости иодида калия в воде при 200С в молях на 1л воды.

8. Определите массовую долю (в %) хлорида натрия в растворе, содержащего 125 соли в 500г воды.

9. Сколько граммов железного купороса FeSO4 7H2O необходимо для приготовления 500г 7% раствора безводной соли?

10. Определите массовую долю (в %) нитрата кальция в растворе, полученном при смешивании 300г 10% раствора и 500г 20% раствора нитрата кальция.

11. Найти молярную и эквивалентную концентрацию 40%-ного раствора азотной кислоты (ρ =1250 кг/м3).

12. Какой объём раствора HCl (ρ =1190 кг/м3) потребуется для приготовления 1,5л 0,2М раствора?

13. Определите эквивалентную концентрацию 0,01М раствора гидроксида кальция.

14. В 2л воды растворено 250л хлороводорода при н.у. Определите массовую долю (в %) хлороводорода в растворе.

15. Коэффициент растворимости сульфата меди при 300С равен 25г на 100г H2O. Будет ли при этой температуре 18% раствор соли насыщенным?
Тема 1.4. Электролитическая диссоциация. Основы электрохимии.
Характерные особенности электролитов. Электролитическая диссоциация. Основные положения теории ЭД. Свойства ионов. Гидратированные ионы. Диссоциация кислот, щелочей, солей, ступенчатая диссоциация. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации.

Реакции ионного обмена и условия их протекания. Химические свойства кислот, оснований, амфотерных оснований, солей в свете представлений об ЭД. Способы получения кислых и основных солей, их номенклатура. Диссоциация кислых и основных солей. Перевод кислых и основных солей в средние.

Гидролиз солей. Понятие о степени гидролиза.

Электролиз и его сущность. Практическое значение электролиза.

Методические указания к теме 1.3.

При растворении в воде или других растворителях, состоящих из полярных молекул, электролиты подвергаются электролитической диссоциации, т.е. в большей или меньшей степени распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы- катионы и анионы. Электролиты, диссоциирующие в растворах не полностью, называются слабые электролиты. Поэтому следует иметь представление о степени диссоциации (отношение числа распавшихся молекул электролита к общему их числу в растворе). Для сильных электролитов эта величина близка к единице, для слабых - близка к нулю. В растворах устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами и продуктами их диссоциации - ионами. Константа диссоциации связана с концентрациями соответствующих частиц соотношением (электролит КА распадается на катион К+ и анион А-):

К = ( К+)( А-)/КА

Для составления уравнений ионного обмена необходимо повторить свойства классов неорганических соединений- кислот, оснований, амфотерных оснований, солей. Так же важно помнить и условия их протекания (образование осадка или малодиссоциирующего вещества, выделение газа). При составлении таких реакций пользуйтесь таблицей растворимости веществ. Слабые электролиты в этих реакциях на ионы не раскладывают, они записываются в молекулярном виде, а сильные растворимые электролиты записывают в виде ионов. В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения.

При рассмотрении вопросов по гидролизу необходимо усвоить, что это тоже обменный процесс соли с водой, в результате которого образуется слабая кислота или слабое основание. Если соль образована слабой кислотой и сильным основанием, то в результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы, и он приобретает щелочную среду. При гидролизе соли сильной кислотой и слабым основанием, гидролизу подвергается катион соли; при этом образуются ионы водорода, и раствор приобретает кислую среду. Соль, образованная слабой кислотой и слабым основанием, гидролизуется по катиону и аниону.

Степенью гидролиза h называется доля электролита, подвергшаяся гидролизу. При разбавлении раствора, нагревании раствора гидролизующейся соли степень её гидролиза возрастает.

Электролизом называют совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплава и раствора электролита. Электрод, на котором происходит процесс восстановления, называется катодом, а электрод, на котором происходит процесс окисления,- анодом. На катоде будет восстанавливаться наиболее активный из окислителей, находящийся в системе. На аноде будет окисляться наиболее активный из восстановителей, находящийся в системе. При составлении уравнений электролиза важно учитывать природу электродов, в растворе или расплаве протекает процесс.

Примерные решения задач к теме 1.4

Пример 1:Какие из перечисленных ниже веществ являются электролитами: NaBr, SiO2, CuCl2, H2SO4, KOH, C6H14 . Записать уравнения диссоциации электролитов.

Решение: Электролитами являются кислоты, щелочи и соли. Из данных веществ электролитами являются NaBr, CuCl2, H2SO4, KOH. Запишем уравнения диссоциации этих электролитов:

NaBr  Na+ + K+

CuCl2  Cu2+ + Pb2+ +

H2SO4 2H+ +SO42-

KOH  K+ + OH -

Пример 2: Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) HCl и NaOH ; б) K2CO3 и H2SO4.

Решение: Запишем уравнения реакций взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

K2CO3 + H2SO4= K2SO4+ H2O + CO2

Отметим, что взаимодействия указанных веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (H2O) или газа (CO2).

Полное ионное уравнение:

а) H+ + Сl- + Na+ + OH - = Na+ + Сl- +H2O

б) 2K+ + CO32- + 2H+ + SO42-=2K+ + SO42- + H2O + CO2

Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства а) Na+ и Сl- б) K+ и SO42- , получим сокращённые ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:

а) H+ + OH - =H2O

б) 2H+ + CO32- = H2O + CO2

Пример 3: Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

а) 2H+ +SO32- =H2O + SO2; б) Pb2+ + CrO42- = PbCrO4; в) HCO3-+ OH = CO32- + H2O

Решение: В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений реакций следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

а) K2SO3 + 2HCl = 2KCl + H2O + SO2;

б) Pb(NO3)2 + K2CrO4= PbCrO4 +2KNO3

в) KHCO3 +KOH= K2CO3+ H2O

Пример 4: Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций гидролиза солей: а) KCN, б) Na2CO3, в) ZnSO4

Решение: а) Цианид калия KCN – соль, образованная слабой кислотой HCN и сильным основанием KOH. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на ионы K+ и CN- . Анионы CN- связывают ионы H+ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. В результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы, и он приобретает щелочную среду:

CN-+ H2O  HCN + OH

или в молекулярной форме: KCN + H2O  HCN + KOH

б) Карбонат натрия Na2CO3- соль, образованная слабой многоосновной кислотой и сильным основанием. В этом случае анионы соли CO32- , связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли HCO3-. Гидролиз идёт только по первой ступени. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

CO32- + H2O  HCO3-+ OH

или в молекулярной форме: Na2CO3+ H2O NaHCO3 + NaOH

В результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы, и он приобретает щелочную среду.

в) Сульфат цинка ZnSO4 -соль, образованная сильной кислотой H2SO4 и слабым основанием Zn(OH)2. В этом случае катионы Zn2+ и связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH+. Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, гидролиз идёт по первой ступени. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза:

Zn2+ + H2O  ZnOH + + H+

или в молекулярной форме: 2ZnSO4 + 2H2O (ZnOH)2SO4 + H2SO4

В результате гидролиза в растворе образуются ионы водорода, поэтому раствор ZnSO4 приобретает кислую среду.

Пример 5:Какие продукты образуются при смешивании растворов Al(NO3)3 и K2CO3? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций.

Решение: Соль Al(NO3)3 гидролизуется по катиону, а K2CO3 – по аниону:

Al 3+ + H2O  AlOH 2+ + H+

CO32- + H2O  HCO3-+ OH

При смешивании растворов идёт взаимное усиление гидролиза каждой из них. Образуется молекула воды: H+ + OH - =H2O. Гидролиз протекает до конца с образованием Al(OH)3 и CO2. Ионно-молекулярное уравнение:

2Al 3+ + 3CO32- +3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2.

или в молекулярной форме:

2 Al(NO3)3 + 3K2CO3 +3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2. + 6KNO3

Пример 6: Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора CuSO4 в течение 1ч при силе тока 4А?

Решение: Cоставляем уравнение электролиза раствора CuSO4:

(Катод): Cu2+ + 2e- = Cu

(Анод): значение электродного потенциала иона SO42- больше, чем воды. Идёт окисление воды: 2H2O - 4e- =4H++ O2;

Отсюда, 2CuSO4 + 2H2O= 2Cu + 2H2SO4 + O2

Согласно законам Фарадея

m = ЭIt/ 96500,

где m- масса вещества, окисленного или восстановленного на электроде, I- сила тока (А), t- продолжительность электролиза (с). Эквивалентная масса меди в CuSO4 равна 63,54:2 = 31,77 г/моль. Подставив в формулу значения, получим

m = 31,77• 4• 3600/96500 = 4,74г

Пример 7: Какая масса гидроксида калия образовалась у катода при электролизе раствора K2SO4, если на аноде выделилось 11,2л кислорода (н.у.)?

Решение: Cоставляем уравнение электролиза раствора K2SO4:

(Катод): значение электродного потенциала иона K+ меньше, чем воды. Идёт восстановление воды: 4H2O + 2e- = 2H2 + 4OH

(Анод): значение электродного потенциала иона SO42- больше, чем воды. Идёт окисление воды: 2H2O - 4e- =4H++ O2;

Отсюда, K2SO4 + 4H2O =2H2 + O2 + H2SO4 + 2KOH

Эквивалентный объём кислорода (н.у.) 22,4/4=5,6л. Следовательно, 11,2л содержат две эквивалентные массы кислорода. Столько же эквивалентных масс KOH образовалось у катода, или 56,11• 2= 112,22г (56,11г/моль - мольная и эквивалентная масса KOH).

Вопросы для самоконтроля:

1.Составьте формулы электролитов, содержащих в молекулах анионы элементов с порядковыми номерами 17, 35, 53.

2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

Pb2+ + I- = PbI2

Cu2+ + 2OH - = Cu(OH)2

H+ +NO2- = HNO2

3. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) K2SiO3 и HCl; б) K2S и HCl; в) FeSO4 и (NH4)2S; г) Cr(OH)3 и NaOH.

4. Какие из веществ: Al(OH)3, H2SO4, Ba(OH)2- будут взаимодействовать с гидроксидом калия? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

5. Растворением каких солей в воде можно получить раствор, содержащий следующие ионы: Ca2+, Ba2+, K+, Na+, Mg2+, NO3-, Сl- ?

6. Какие из ниже перечисленных солей подвергаются гидролизу: Na2S, Rb2CO3, KCl, Zn(NO3)2, FeSO4. Какую реакцию обнаруживают растворы этих солей? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза.

7. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов K2S и CrCl3. Каждая из солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих кислоты и основания.

8. К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) HCl; б) NaOH; в) K2S; г) Cu(NO3)2. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усиливается? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

9. Электролиз сульфата цинка проводили в течение 5ч, в результате чего выделилось 6л кислорода (н.у.). Составьте уравнения электродных процессов и вычислите силу тока.

10. При электролизе раствора CuSO4 на аноде выделилось 168 см3 газа (н.у.). Составьте уравнения электродных процессов и вычислите массу меди, выделившейся на катоде.

Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе расплавов и растворов NaOH и NiCl2 c инертными элетродами.

Раздел 2.Химия неметаллов.

1   2   3   4   5   6

Похожие:

Техникум iconГбоу спо мо «московский гидрометеорологический техникум» утверждаю
Настоящее положение о заочной форме обучения в Государственном бюджетном образовательном учреждении среднего профессионального образования...

Техникум iconГбоу спо мо «московский гидрометеорологический техникум» Рассмотрено и принято утверждаю
Настоящее положение о заочной форме обучения в Государственном бюджетном образовательном учреждении среднего профессионального образования...

Техникум iconПоложение о порядке и основаниях перевода, отчисления и восстановления...
Настоящее Положение разработано в соответствии с Федеральным законом от 29. 12. 2012 №273-фз «Об образовании». Уставом государственного...

Техникум icon2 Порядок приема и увольнения работников Техникума
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Коми – Пермяцкий агротехнический техникум» (далее Техникум)...

Техникум iconДиректор краевого государственного автономного профессионального...
Краевое государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Пермский авиационный техникум им. А. Д. Швецова»...

Техникум icon1. Общие положения Настоящее положение представляет нормативный документ,...
«Эльхотовский аграрный техникум» (далее – Техникум) и студентами и (или) родителями (законными представителями)

Техникум iconПравила приема в ано спо башкирский кооперативный техникум на 2012 2013 учебный год
Прием в Техникум для получения среднего профессионального образования осуществляется на конкурсной основе по заявлениям лиц

Техникум iconО порядке перевода и восстановления обучающихся государственного...
...

Техникум icon«камчатский индустриальный техникум принят Советом кгбоу спо «Камчатский...
Рф «О дополнительных мерах по социальной защите учащейся молодежи» и Приказа Минфина РФ «О порядке применения бюджетного классификатора...

Техникум iconУтверждено
Положение определяет основные задачи, порядок и организацию работы приёмной комиссии государственного бюджетного образовательного...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Все бланки и формы на filling-form.ru




При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
filling-form.ru

Поиск