Схема 3. Классификация веществ по растворимости.

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

ВЕЩЕСТВА

Растворимые (р) Нерастворимые (н)

В 1000г воды более 10г р.в. В 1000г воды меньше 0,01г вещества

Малорастворимые(м)

В 1000г воды – (0,01г-10г) вещества

Насыщенный раствор – это раствор, который содержит максимальное количество растворяемого вещества при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество больше не растворяется.

Ненасыщенный раствор – это раствор, который содержат меньше растворяемого вещества, чем насыщенный при данных условиях. При добавлении вещества в такой раствор вещество еще растворяется.

Перенасыщенный раствор – это раствор, содержащий растворенного вещества больше, чем в насыщенном растворе при данной температуре. Этот раствор можно получить при осторожном охлаждении насыщенного раствора до комнатной температуры. Перенасыщенные растворы очень неустойчивы. Кристаллизацию вещества в таком растворе можно вызвать путем потирания стеклянной палочкой стенок сосуда, в котором находится данный раствор. Этот способ применяется при выполнении некоторых качественных реакций.

2. КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ

Содержание вещества в растворе моет быть выражено в массовых долях растворенного вещества, в молях на литр раствора, в эквивалентах на литр раствора, в граммах или миллиграммах на миллилитр раствора.

Массовая доля растворенного вещества выражается в долях или процентах. Массовая доля растворенного вещества (w) выражает в процентах отношение массы растворенного вещества (m₁₎ к общей массе раствора (m).

W = m х100%

m

Растворы, концентрация которых выражается в массовых долях (%), относятся к приблизительным растворам. При приготовлении такого раствора твердое вещество отвешивается на технических весах, а жидкость отмеривается цилиндром. Для приготовления раствора необходимо рассчитать массу растворенного вещества и объем растворителя.

3. РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ

1. Рассчитать и приготовить 500г 5% раствора нитрата калия.

W = m₁ х100%

· найдем массу соли, необходимую для приготовления раствора

m₁ = m х w= 500 г х 5% = 25г

100 100%

· рассчитаем массу воды, необходимую для приготовления этого раствора.

m _н2о=m – m₁ =500 г - 25 г = 475г

V_H2O=ρ х m = 1 х 475= 475мл

Для приготовления раствора 25г нитрата калия растворяют в 475 мл воды.

2. Рассчитать и приготовить 500г 5% раствора хлорида калия из кристаллогидрата СаСl₂ х 6Н₂О

Определяем массу безводной соли СаСl₂

m₁ =500г х 5%=25г

100%

· производим перерасчет на кристаллогидрат Мr CaCl_{2 =} 111г/моль;

Mr CaCl₂ x 6H₂O = 219г/моль

Масса любого вещества численно равна его молярной массе. Следовательно

219г СаСI₂ x 6Н₂О - 111г СаСI₂

х г СаСI₂ x 6Н₂О - 25г СаСI₂

х = 219г х 25г = 49,3

111г

· рассчитаем необходимый объем воды

m_H2O= 500г – 49,3 = 450,7г или 450,7мл

4. РАСЧЕТЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ КИСЛОТ

Приготовить 500г 10% раствора хлороводородной кислоты, исходя из 38% раствора

Найдем массу НCI,которая должны быть в приготовленном растворе. По таблице в приложении “Плотность водных растворов кислот” находим

1л р-ра НСI(10%) содержит 104,7г НСI

0,5л - х

х = 104,7 х - 0,5 = 52,35г НСI

1

· найдем объем 38%кислоты, необходимый для приготовления раствора по таблице

1000мл р-ра НСI содержит 451,6г НСI

х - 52,35г

х = 1000 х 52,35 = 115 мл

451,6

определим объем воды

V_H2O = V_p-pa – V _k-т = 500мл – 115мл = 385мл

Следовательно, для приготовления 500мл 10% раствора хлороводородной кислоты нужно взять 115мл 38% раствора НСI и 385мл Н₂О.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ:

1. Определите массовую долю соли в растворе, полученном при растворении:

а) 20г.соли в 80г воды ; б) 50г соли в 250г воды; в) 36г соли в 264г воды.

2. Найдите массу CuSO₄ x 5H₂O и объем воды, необходимые для приготовления 200г 8% раствора сульфата меди (II).

3. Определите массу вещества: а) в 140г раствора гидроксида натрия с массовой долей 20%; б) в 200мл раствора серной кислоты с массовой долей 50% и плотностью 1,39г/мл.

4. К 250мл раствора серной кислоты с массовой долей 20% и плотностью 1,14мл прилили 50мл воды. Определите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

1. Смешали 100г раствора нитрата калия КNO₃ с массовой долей 20% и 50г раствора этой же соли с массовой долей 32%. Какова массовая доля КNO₃ в полученном растворе?

2. Сколько миллилитров раствора азотной кислоты с массовой долей 10% и плотностью 1,055г/мл надо взять для нейтрализации 20г гидроксида натрия в растворе?

МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ определяется количеством молей вещества в 1л раствора (моль/л). Молярной концентрацией раствора (См) называют количество растворенного вещества в молях (п) к определенной объему этого раствора (V) в литрах.

С_м = n n = m C_{м = m _____}

V Мr Мr х V

Если в 1л раствора содержится 1 моль растворенного вещества, то раствор называется молярным (М); если в 1л раствора содержится 0,1моль растворенного вещества, то раствор называется децимолярным 0,1М; если в 1л раствора содержится 0,01моль растворенного вещества, то раствор называется сантимолярным 0,01М.

Растворы с молярной концентрацией являются точными растворами. Для их приготовления навеска вещества должна отвешиваться на аналитических весах, а раствор готовят в мерной колбе. Для приготовления растворов кислот нужный объем концентрированного раствора отмеривают бюреткой со стеклянным краном. Масса навески растворяемого вещества подсчитывается с точностью до четвертого знака, а молярные массы берутся с точностью до третьего – четвертого знака. Объем концентрированной кислоты подсчитывается с точностью до второго знака после запятой.

1. Рассчитайте массу хлорида бария, необходимую для приготовления 2л раствора, молярная концентрация которого 0,2моль/л.

2. Определяем количество вещества ВаСI₂, которое должно содержаться в приготовленном растворе

n = С_м х V

n = 0,2моль/ х 2л = 0,4моль

Рассчитываем навеску соли

m =Mr x n; m = 208,27 х 0,4 = 83,308г BaCI₂

Для приготовления 2л 0,2моль раствора требуется 83,308г ВаСI₂.

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

1. Сколько граммов хлорида натрия надо взять для приготовления : а) 100мл 2М раствора; б) 200мл 0,1М раствора; в) 300мл 0,01М раствора?

2. Найти молярную концентрацию раствора, если: в 50 мл раствора внесено 5г гидроксида натрия; б) в 100мл раствора добавлено 50г серной кислоты;

в) в 500мл раствора внесено 150г хлорида натрия.

3. Какую массу глауберовой соли Na₂SO₄ x 10 H₂O надо взять для

приготовления 100мл 0,5М раствора сульфата натрия?

8. МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТА

(нормальность раствора, н., N)

определяется числом эквивалентов растворенного вещества в 1л раствора. Эти растворы относятся также к растворам точной концентрации.

Эквивалент – это реальная или условная частица, которая может присоединить или вытеснять 1 протон водорода в кислотно-основных реакциях или быть эквивалентной 1 электрону в окислительно-восстановительных реакциях. В любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах.

Для того чтобы готовить растворы, содержащие определенное количество эквивалентов данного вещества, необходимо знать, как подсчитать молярную массу эквивалента М_{э ,} т.е. массу 1 эквивалента.

Значение эквивалента, а, следовательно и масса эквивалента не является постоянной величиной для данного соединения, а зависит от реакции, в которую вступает соединение.

Молярная масса эквивалента кислоты равна ее молярной массе, деленной на основность кислоты. М_эНNО3 = М r HNO ₃, т.е. М_э = М_r

1

М_эН₂SO₄ = Mr = 98 = 49г

2 2

М_эН₃РО₄ = 98 = 32,6г

3

В данном примере вычисляется М_э для реакций полного обмена.

Для реакции неполного обмена или неполной нейтрализации М₃ вещества зависит от полноты прохождения реакции.

Н₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O M_эH2SO4 =MrH₂SO₄

1

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O Mэ_Н3РО4 = М rH₃PO₄

1

H₃PO₄ + 2NaOH= Na₂HPO₄ + 2H₂O Mэ_Н3РО4 = М r H₃PO₄

2

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O Mэ_H3PO4 = Mr_H3PO4

3

Молярная масса эквивалента основания равна его молярной массе, деленной на степень окисления металла. М_{эNaOH =} Mr_NaOH;

1

М_{эМg(OH)2 =} MrMg ( OH )₂ - реакция полного обмена

2

Реакции неполного обмена

Mg(OH)₂ + HCI = MgOHCI + H₂O Mэ _{Мg(OH)2 =} MrMg ( OH )₂

1

Молярная масса эквивалента соли равна молярной массе соли, деленной на произведение степени окисления металла и числа его атомов в молекуле соли.

МэNa₂SO₄ = Mr_Na2SO4; МэAL₂(SO₄₎₃ = Mr AL₂(SO₄)₃ реакции полного обмена

1 х 2 3 х 2

Если соль участвует в реакции неполного обмена, то учитывается только число атомов металла, участвующих в реакции.

2KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] = K₂Na[Co(NO₂)]↓+2NaCl

Мэ_Na[Co(No₂)₆] = MrNa₃[Co(No₂)₆]

1 x 2

Масса эквивалента вещества, участвующего в ОВР, равна массе вещества, деленной на число принятых или отданных электронов этим веществом.

Na₂SO₃ + KMnO₄ +H₂SO₄ → Na₂SO₄ + MnSO₄ +K₂SO₄ + H₂O

+7 +2

Э_KМnO4 = Mr_{K М nO4}, т.к. Mn +5e →Mn

5

Фактор эквивалентности – это число, показывающее, какая доля реальной частицы эквивалента равна 1 протону водорода или 1 электрону в данной реакции.

Фактор эквивалентности – Z

M_э = Mr

Z

В случаях одноосновных кислот, оснований и солей, содержащих 1 атом металла, степень окисления которого (+1), Z=1 и масса эквивалента такого соединения равна его молярной массе.

Раствор, содержащий 1 эквивалент в 1л раствора, называется однонормальным – 1н. Раствор, содержащий 0,1 эквивалента - децинормальным – 0,1н; 0,01эквивалента – сантинормальным – 0,01.

Определите массу безводной соли Na₂CO₃, необходимую для приготовления 500мл 0,1н раствора.

1 способ: определяем количество вещества в эквивалентах, которое должно содержаться в приготовленном растворе:

1000мл 0,1н раствора содержит 0,1 эквивалент

500 мл 0,1н раствора содержит х эквивалент

х = 500 х 0,1 = 0,05 эквивалента

1000

М_эNa2CO3 = Mr _{Na 2 CO 3 =} 106.004 = 53.002г

2 2

. масса навески

m _{Na2CO3 =} М_э х э = 53,002 х 0,05= 2,6501г

2 способ расчета

q = V х N x M э , где q - навеска, г

1000 V – объем в мл

N - концентрация раствора

(нормальность)

Мэ – масса эквивалента

D = 500 x 0, 1 х 53,0022 = 2,6501г

1000

9. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

1.Рассчитайте массу эквивалента для следующих веществ: азотная кислота, гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид алюминия, сульфат алюминия, хлорид железа (Ш), сульфат меди (П).

2.Вычислите массу эквивалента фосфорной кислоты при реакции с гидроксидом калия: а) с образованием однозамещенного фосфата калия; б) с образованием двухзамещенного фосфата калия; в) с образованием трехзамещенного фосфата калия. Написать уравнения соответствующих реакций.

3.Определите массу кристллической соды (Na₂CO₃ x 10H₂O) неоьбходимую для приготовления 500мл 0,5н раствора.

4.Сколько миллилитров 38% раствора хлороводородной кислоты (плотность 1,19) нужно взять для приготовления 500мл 0,3н раствора?

Тема 3. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ В ВОДНЫХ

РАСТВОРАХ

Содержание:

1. Диссоциация воды

2. Контрольные вопросы и задачи

1. ДИССОЦИАЦИЯ ВОДЫ

Вода является слабым амфотерным электролитом и в очень незначительной

степени диссоциирует по схеме Н₂О → Н⁺ + ОН^-.

Наряду с другими ионами растворенного вещества, анализируемый раствор всегда содержит ионы Н⁺ и ОН^-. Этот факт должен учитываться при анализе, хотя концентрации [H⁺] и [OH^-] очень малы. При 25^оС в одном литре воды диссоциирует только 10^-7 моль воды .

Одна молекулы воды при диссоциации дает один ион водорода Н⁺ и один ион гидроксида ОН^-, то концентрация [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 моль/л.

Вода характеризуется константой диссоциации

Кq = [ H ⁺ ] x [ OH ^- ]

[H²O]

K_q[H₂O] = [H⁺] x [OH^-]

Концентрация молекул воды [H₂O] – практически постоянная величина, так как вода существует почти исключительно в виде недиссоциированных молекул. Обозначив Кq[H₂O] через постоянную величину К_Н2О, имеем К_Н2О = [H⁺] x [OH^-].

Произведение [H⁺] x [OH^-] в воде и водных растворах является постоянной величиной при постоянной температуре. Эта величина называется ионным произведением воды.

При 25^оС

К_Н2О = 10^-14, то есть [H⁺] x [OH^-] = 10^-14

Если к воде добавить немного кислоты, то[H⁺] увеличится во много раз. Согласно принципу Ле-Шателье, происходит смещение равновесия влево, т.е. в сторону образования

молекул воды. При увеличении концентрации ионов Н⁺ в 100 раз, то для сохранения постоянной величины [H⁺] x [OH^-] концентрация гидроксид-ионов должна понизиться в 100 раз за счет образования молекул воды.

При прибавлении к дистиллированной воде раствора щелочи (увеличение [OH^-] произойдет смещение равновесия влево и образуются новые молекулы воды, а концентрация [Н⁺] снизится. Следовательно, если увеличить концентрацию ионов Н⁺, то концентрация ионов ОН^- уменьшится во столько же раз и наоборот.

Концентрацию водородных и гидроксид-ионов удобнее выражать через их отрицительные логарифмы и обозначать соответственно рН и рОН. Величину р^Нназывают водородным показателем; р^ОН - гидроксильным.

рН + рОН= 14

Нейтральный раствор - концентрация ионов водорода равна 10^-7моль/л. [H⁺] = 1 x 10^-7 рН=7.

Кислый раствор – концентрация ионов водорода больше, чем 1 х 10^-7моль/л; [H⁺]>1 x 10^-7. [ OH^-] = < 1 x 10^-7 pH <7

Щелочной раствор – концентрация ионов водорода меньше, чем 1 х 10^-7моль/л, а [OH^-]>1 x 10^-7 pH >7

Реакции среды определяют с помощью индикаторов – веществ, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды растворов, т.е. рН раствора.

Таблица № 1