У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
• які розрахунки треба виконати, щоб приготувати розчин із кристалогідрату;
• як урахувати вміст кристалізаційної води, визначаючи масу розчинника — води.
Нагадаємо, що кристалогідрати — це кристалічні речовини, які містять молекули води. Отже, готуючи розчини з кристалогідратів, треба враховувати кристалізаційну воду, що входить до їхнього складу. Розглянемо, як визначити в такому разі масу солі та масу води, потрібні для приготування розчину.
Приклади розв’язування задач
Приклад 1. Яку масу кристалогідрату MgSO4 *7H2O необхідно використати, щоб приготувати 360 г розчину з масовою часткою MgSO4 5 %?
Приклад 2. Визначте масу води, необхідну для приготування розчину з масовою часткою купрум(ІІ) сульфату 4 % із купрум(ІІ) сульфату пентагідрату масою 35 г.
Приклад 3. Яку масу калій сульфіду пентагідрату K2S • 5H2O треба розчинити в 270 мл води, щоб одержати розчин з 14 % калій сульфіду?
1. Визначимо, у скільки разів молярна маса K2S • 5H2O перевищує молярну масу K2S:
2. Позначимо rn(K2S) через х, тоді rn(K2S • 5Н2О) cтановить 1,8х. Складемо рівняння:
3. Обчислимо масу калій сульфіду пентагідрату, яка відповідає 50,7 г калій сульфіду:
у 200 г, що відповідають молярній масі K2S • 5H2O, міститься 110 г
Запитання та завдання
1. Яку масу кальцій нітрату тетрагідрату Ca(NO3)2 • 4H2O і води треба використати, щоб приготувати 240 г розчину з масовою часткою кальцій нітрату 32 %?
2. У сільському господарстві для боротьби зі шкідниками застосовують розчин барій хлориду дигідрату BaCl2 • 2H2O з розрахунку 500 г на 10 мл води. Яка масова частка BaCl2 у такому розчині?
3. Обчисліть масову частку натрій карбонату в розчині, що утворився внаслідок розчинення натрій карбонату декагідрату Na2CO3^10H2O масою 71,5 г у воді масою 236,5 г.
*4. Яку масу води треба витратити, щоб у результаті розчинення в ній 57,4 г кристалогідрату ZnSO4 ^7H2O одержати розчин цинк сульфату з масовою часткою розчиненої речовини 20,2 %?
*5. Яку масу кристалогідрату FeCl3^6H2O треба розчинити у воді об’ємом 166 мл, щоб одержати розчин з w(FeCl3) = 8 %?
Тестові завдання
1. Розчин відрізняється від неоднорідної суміші: А кольором Б незмінністю складу В однорідністю Г агрегатним станом
2. За якими характеристиками розчини подібні до хімічних сполук?
А непостійність складу
Б однорідність
В збереження властивостей окремих компонентів Г нестійкість до руйнування
3. Укажіть спільні характеристики зависей та істинних розчинів: А характеризуються наявністю гідратів
Б розчиненою речовиною може бути тільки твердий компонент В можуть складатися з двох або більше компонентів Г можна розділити на окремі компоненти
4. Суспензія являє собою:
А суміш твердої та рідкої речовин Б розчин твердої речовини в рідкому розчиннику В лікарський засіб Г колоїдний розчин
5. Емульсія — це:
А рідкий розчин
Б суміш нерозчинних одна в одній рідких речовин В розчин яєчного білку Г засіб для прання
6. Гідратація йонів — це:
А відщеплення кристалізаційної води Б взаємодія їх з водою В розчинення їх у воді Г приєднання молекул води до них
7. Які з тверджень правильні?
А концентрований розчин завжди є насиченим Б розведений розчин завжди є ненасиченим
В у насиченому розчині можна розчинити ще певну кількість речовини
Г ненасичений розчин можна перетворити на насичений
8. У результаті підвищення температури розчинність твердих речовин у воді зазвичай:
А змінюється мало Б збільшується В не змінюється Г зменшується
9. У результаті зниження температури розчинність газоподібних речовин у воді, як правило:
А змінюється мало Б зменшується В збільшується Г не змінюється
10. Колоїдний розчин відрізняється від істинного розчину:
А концентрацією
Б густиною
В розмірами частинок розчиненої речовини Г способами приготування
11. Кристалічні речовини, що містять молекули води, називають:
А гідратами
Б гідратами оксидів В кристалогідратами Г гідратованими
12. Ареометр — це прилад, за допомогою якого:
А визначають склад повітря
Б контролюють вміст шкідливих речовин у розчині В вимірюють густину рідин Г встановлюють напрям вітру
13. Маємо насичений розчин магній сульфату масою 400 г за температури 10 °С. Якщо розчин нагріти до 40 °С, у ньому можна додатково розчинити сіль масою:
А 6 г Б 46 г В 22 г Г 30 г
14. Установіть відповідність між математичним виразом, позначеним цифрою, та величиною, позначеною буквою:
15. Яку масу солі та води треба використати для приготування 200 г розчину з масовою часткою солі 8 %?
А 28 г солі і 172 г води Б 24 г солі і 176 г води В 20 г солі і 180 г води Г 16 г солі і 184 г води
16. Яка молярна концентрація еквівалента калій сульфіду, якщо в 200 мл розчину містяться 22 г цієї солі?
А 3,2 моль/л Б 2,9 моль/л В 2,4 моль/л Г 2,0 моль/л
17. Визначте молярну концентрацію солі в розчині, у якому масова частка алюміній хлориду — 14 %, а густина — 1,04 г/мл.
А 3,4 моль/л Б 2,7 моль/л В 2,3 моль/л Г 2,0 моль/л
18. Обчисліть кількості речовини ферум(ІІ) хлориду тетрагідрату та води, необхідні для приготування 500 г розчину з w(FeCl2) = 9 %.
А 0,30 моль кристалогідрату і 24,17 моль H2O Б 0,46 моль кристалогідрату і 32,64 моль H2O В 0,35 моль кристалогідрату і 23,86 моль H2O Г 0,41 моль кристалогідрату і 29,26 моль H2O
Найважливіше в розділі 1
Дисперсною називають систему, коли в одній речовині у вигляді досить подрібнених частинок розподілена інша речовина.
Речовину, у якій розподілена інша речовина, називають дисперсійним середовищем, або розчинником, а ту, яка розподіляється, називають дисперсною фазою, або розчиненою речовиною. Якщо розміри дисперсної фази становлять 10-5-10-7 м, то таку дисперсійну систему називають зависсю (суспензією чи емульсією); якщо 10-7-10-9 м — колоїдним розчином; якщо менші від 10-9 м — істинним розчином.
Розчини — гомогенні (однорідні) системи перемінного складу, які містять два або більше компонентів. Розчини займають проміжне положення між сумішами та хімічними сполуками. Схожість зі сполуками полягає в їхній однорідності, а відмінність — у непостійності складу та збереженні властивостей окремих компонентів.
Розчинність кількісно характеризують коефіцієнтом розчинності, тобто максимальною масою речовини, яка може розчинитися в 100 г розчинника за даної температури.
Розчинення — фізико-хімічний процес. З одного боку, розчинення супроводжується подрібненням речовини до структурних частинок (молекул або йонів), тобто є фізичним явищем, а з другого — взаємодією утворених частинок з молекулами розчинника, тобто є хімічним явищем.
Вода є універсальним розчинником. Її молекула полярна, має кутову форму. На атомах Гідрогену та Оксигену виникають надлишкові заряди — відповідно позитивний і негативний. Між протилежно зарядженими атомами Гідрогену та Оксигену різних молекул через електростатичну взаємодію виникає міжмолекулярний водневий зв’язок. Наявність його впливає на властивості речовин.
Гідрати — нестійкі сполуки змінного складу, що утворюються в результаті хімічної взаємодії молекул води з частинками розчиненої речовини. У разі сильної взаємодії утворюються стійкі сполуки — кристалогідрати. Це кристалічні речовини, що містять молекули води. Процес утворення гідратів називають гідратацією.
Класифікують розчини за кількістю розчиненої речовини в порції розчинника.
Ненасичені розчини містять меншу кількість речовини, ніж це максимально можливо.
Насичені розчини містять максимально можливу для заданої температури кількість розчиненої речовини.
Пересичені розчини містять кількість речовини, яка перевищує їхній коефіцієнт розчинності за даної температури.
Масова частка розчиненої речовини w(р-ни) — це відношення маси розчиненої речовини т(р-ни) до маси розчину т(р-ну). Масову частку речовини виражають у частках одиниці або у відсотках.
Об’єм розчину V(р-ну), його маса m(р-ну) і густина р(р-ну) пов’язані формулою
m(р-ну) = v(р-ну) • р(р-ну)
Молярна концентрація розчиненої речовини С(р-ни) — це відношення кількості розчиненої речовини v до об’єму розчину v(р-ну), її виражають у моль/л.
Молярна концентрація еквівалента розчиненої речовини C(fекв(X)X) — це відношення кількості речовини еквівалента ν(fекв(X)X) до об’єму розчину, її виражають у моль/л.
Для кислот, основ і солей фактор еквівалентності f (X) дорівнює величині, оберненій відповідно до основності, кислотності або числу елементарних зарядів йонів.
У результаті розчинення у воді будь-якої речовини густина утвореного розчину відрізняється від густини води — вона або зменшується, або збільшується.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)