Задачи на растворы
Задачи на растворы: руководство для студентов-химиков
Данное учебное пособие, разработанное Т.Н. Валуевой и А.М. Красновой, представляет собой комплексный обзор задач, связанных с растворами, и предназначено для студентов химических направлений. Книга охватывает различные аспекты работы с растворами, начиная с базовых определений и заканчивая сложными расчетами и методическими рекомендациями.
Основные понятия и способы выражения концентрации
В начале пособия дается определение раствора как гомогенной системы, состоящей из двух или более компонентов, состав которых можно изменять в определенных пределах. Подчеркивается важность количественного описания состава растворов, для чего рассматриваются различные способы выражения концентрации, рекомендованные ИЮПАК. Приводятся определения молярной концентрации, молярной концентрации эквивалента, моляльности, массовой доли, молярной доли и титра, с указанием единиц измерения и формул для их расчета. Авторы обращают внимание на нежелательность использования терминов "молярность" и "нормальность", предлагая альтернативные обозначения.
Растворимость и расчеты, связанные с ней
Отдельное внимание уделяется понятию растворимости, определяемой как количество растворенного вещества, способного образовать насыщенный раствор при заданной температуре. Рассматриваются примеры задач на расчет коэффициента растворимости и массы осадка, выпадающего при изменении температуры насыщенного раствора. Приводятся два способа решения задач, иллюстрирующих различные подходы к расчету.
Действия с растворами и их влияние на состав
В пособии подробно рассматриваются различные действия с растворами и их влияние на состав. Обсуждаются формулы для расчета массовой доли вещества при разбавлении, упаривании, добавлении вещества, смешивании растворов одного и того же вещества, а также при растворении газов и веществ, взаимодействующих с водой. Приводятся примеры задач, иллюстрирующие каждый из этих случаев.
Решение задач, учитывающих взаимодействие веществ
Особое внимание уделяется задачам, в которых необходимо учитывать взаимодействие веществ, приводящее к образованию новых соединений, осаждению или выделению газов. Рассматриваются примеры задач на нахождение состава соли после реакции, а также задачи на олеум. В последнем случае, олеум рассматривается как раствор оксида серы(VI) в серной кислоте, и приводятся примеры расчетов, связанных с его разбавлением и смешиванием с другими растворами.
Методические рекомендации и примеры задач
В заключительной части пособия представлены методические рекомендации по решению качественных и творческих задач, а также примеры задач различного типа. Подчеркивается важность систематического подхода к решению задач, а также необходимость развития у студентов навыков анализа, планирования и экспериментальной работы. Приводятся примеры задач на распознавание веществ, доказательство химического состава, определение примесей и получение веществ.
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.15: Психология и педагогика
- ВО - Магистратура
- 44.04.01: Педагогическое образование
Т. Н. Валуева, А. М. Краснова ЗАДАЧИ НА РАСТВОРЫ Учебное пособие для студентов направления подготовки «Химия» Москва Берлин 2019
УДК 372.854(072)+54(075) ББК 74.262.4я7+24р20я10 В15 Рецензент: Карташова Т. Д. — кандидат химических наук, доцент кафедры химии ФГБОУ ВО «ТулГУ» Валуева, Т. Н. В15 Задачи на растворы : учебное пособие для студентов направления подготовки «Химия» / Т. Н. Валуева, А. М. Краснова. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 62 с. ISBN 978-5-4499-0506-2 В пособии рассматриваются способы решения задач на растворы, при этом обсуждаются наиболее рациональные подходы. Пособие предназначено для студентов направления подготовки «Химия» и учителей химии. Текст печатается в авторской редакции. УДК 372.854(072)+54(075) ББК 74.262.4я7+24р20я10 ISBN 978-5-4499-0506-2 © Валуева, Т. Н., Краснова, А. М., текст, 2019 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019
Раствором называют гомогенную систему, состоящую из двух или более компонентов (веществ), содержание кото рых можно изменять в определенных пределах без наруше ния однородности. Состав растворов обычно передается содержанием в нем растворенного вещества. Физическая величина, определяющая количественный состав раствора, называется концентрацией. ИЮПАК реко мендует использовать несколько способов выражения соста ва растворов (табл. 1). Таблица 1 Способы выражения состава раствора, рекомендованные ИЮПАК Способ выражения концентрации вещества Единица измерения Определение и формула Примеры 1 2 3 4 Молярная концен трация вещества моль/м3 моль/л Отношение коли чества вещества Х к объему рас твора: с(Н3РО4)=0,3моль/м3 с(KMnO4)=0,2 моль/л 3
с(Х)= ( ) ðà ð V X n ) ( Молярная концен трация эквива лента ве щества моль/м3 моль/л Отношение коли чества эквивален та вещества Х к объему раствора: с(1/zХ)= ( ) ðà ð V zX 1 n ) / ( с(1/5KMnO4)=0,1моль/л с(1/2Н2SО4)=0,4 моль/м3 Моляль ность моль/ кг Отношение коли чества вещества Х в растворе к массе раствори теля: сm(Х)= ) ( ) ( ëÿ ð m X n сm(NaCl) = 0,1 моль/кг Массовая доля вещества в растворе – Отношение массы компонента Х к массе раствора: ω(X)= ) ( ) ( ра р m X m ω(NaBr) = 0,025 Молярная (мольная) – Отношение коли чества вещества χ(KCl)=0,50 4
доля вещества в смеси Х к общему коли честву вещества смеси: χ(X)= ∑ ) ( i n X n Титр раствора г/мл Масса вещества Х, содержащегося в 1 мл раствора (отношение мас сы компонента Х к объему раство ра): Т(Х)= ) ( ) ( ра р V X m Т(HNO3)=0,021000 г/мл Примечания: 1. Термин «молярность» не рекомендуется. Вместо обозна чения моль/л допускается обозначение М (1М HCl – одно молярная соляная кислота). 2. Термины «нормальность» и «нормальная концентрация» не рекомендуются. Вместо обозначения моль/л допуска ется сокращение «н.». Например, 1 н. Н2SO4 или с(1/3 H3PO4)=0,5 н. Молярная концентрация вещества и моляр 5
ная концентрация эквивалента связаны между собой: с(1/zХ)=1/zX X ñ ) ( 3. Допускается выражать массовую долю в долях единицы, в процентах (%), в промилле (‰, тысячная часть) и в миллионных долях (млн–1). Поскольку эквивалент вещества может быть различным, то, обозначая молярную концентрацию эквивалента веще ства, обязательно следует указывать конкретную реакцию, для проведения которой данный раствор применяется, или приводить фактор эквивалентности (1/z). Так, в 0,5 л рас твора содержится 4,9 г серной кислоты и раствор предназна чен для проведения реакции полной нейтрализации: H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O фактор эквивалентности кислоты равен 1/2, молярная масса эквивалента М(1/2H2SO4) = 98 г/моль·1/2 = 49 г/моль. В этом случае молярная концентрация эквивалента серной кислоты составляет: с(1/2H2SO4)= 5,0 49 49 ⋅ = 0,2 (моль/л), 6
или 0,2 н. H2SO4 , 1/z =1/2. Другие примеры записи: с(1/5KMnO4) = 0,1 моль/л, или 0,1 н. KMnO4 (1/z = 1/5). с(1/6KJO3) = 0,12 моль/л, или 0,12 н. KJO3 (1/z = 1/6). Способность вещества переходить в раствор не беспре дельна. Содержание вещества в насыщенном растворе коли чественно характеризует растворимость этого вещества. Растворимость выражается массой растворенного веще ства, приходящейся на 100 г воды при данной температу ре с образованием насыщенного раствора. Например: Р20°C(KBr) = 65,2 г/100 г Н2О. Задача 1. Рассчитайте коэффициент растворимости нитрата калия при 20оС, если массовая доля соли в насыщенном при данной температуре растворе равна 24 %. Дано: ω(KNO3)=0,24 Решение: Первый способ (алгебраический) Пусть m(Н2О) = 100 г, m(KNO3) = х г, тогда m(р-ра) = (100+х) г. Р20°C (KNO3) – ? ω(KNO3) = ) m( ) 3 m(KNO ра р . 7
Похожие