Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей: — Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
— Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
— Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать; Начать пользоваться сервисом
Её выражения
|
|
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА № 4 по ХИМИИ
Раздел № 1. Обучающие задания с алгоритмами решения для закрепления темы «Теория растворов»
Пример 1. Расчеты концентрации растворов при различных способах
её выражения
1. В электрохимических аккумуляторах в качестве электролита применяется 34%-й раствор серной кислоты (плотность раствора ρ = 1, 255 г/мл). Рассчитайте объемы воды и купоросного масла (концентрированной 94%-й H2SO4, ρ = 1, 840 г/мл), необходимые для приготовления 2 л такого электролита.
Решение. Сначала определим массу серной кислоты, содержащуюся в 2 л 34%-го раствора, используя формулу ω = (m/V·ρ)·100%. Преобразуем это выражение относительно m и рассчитаем массу серной кислоты:
m = ω ·V·ρ /100%; m = (34%)·(2000мл)·(1, 255г/мл)/100% = 853 г.
Теперь определим, в каком объеме купоросного масла содержится 853 г H2SO4, предварительно преобразовав формулу относительно объема V:
V = (m/ω ·ρ)·100%; V = (853г)·(100%)/(94%)·(1, 840г/мл) = 493 мл.
Ошибкой было бы предположить, что объем воды будет определяться как разность между объемом раствора (2л) и объемом купоросного масла (493мл). Хорошо известно, что раствор серной кислоты является сильным электролитом, взаимодействующим с растворителем, а потому объемы при смешении не суммируются. Для определения объема воды вычислим вначале массы раствора аккумуляторной кислоты и купоросного масла:
m(H2SO4акк) = V·ρ; m(H2SO4акк) = (2000мл)·(1, 255г/мл) = 2510 г;
m(куп.масла) = (493мл)·(1, 840г/мл) = 907 г.
Теперь вычислим массу воды, необходимую для приготовления раствора:
m(H2O) = m(H2SO4акк) - m(куп.масла); m(H2O) = 2510 – 907 = 1603 г. Зная, что плотность химически чистой воды ρ (Н2О) = 1г/мл, определим объем воды:
V(H2O) = m(H2O)/ρ (H2O); V(H2O) = 1603г/(1г/мл) = 1603 мл.
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Зарегистрироваться и Начать продвижение
Ответ: Vкуп.масла = 493 мл, VН2О = 1603 мл.
2. К 0, 8 л раствора натрия гидроксида (ω = 30%, ρ = 1, 328 г/мл) прибавлено 0, 4 л раствора этого же вещества, массовая доля NaOH в котором равна 14% (ρ = 1, 153 г/мл). Определите плотность полученного раствора и массовую долю NaOH в нём.
Решение. Первый способ. Для определения массовой доли и плотности раствора, полученного после смешивания, необходимо рассчитать его массу, а также массу растворенного вещества. Масса первого раствора m1 будет равна:
m1 = V1·ρ 1 = (800мл)·(1, 328г/мл) = 1062, 4 г.
В этом количестве раствора содержится гидроксида натрия:
m1(NaOH) =ω 1·m1 = 0, 30·1062, 4 = 318, 72 г.
Масса второго раствора m2 равна:
m2 = V2·ρ 2 = (400мл)·(1, 153г/мл) = 461, 2 г.
В этом растворе содержится гидроксида натрия:
m2(NaOH) = ω 2·m2 = 0, 14·461, 2 = 64, 57 г.
Масса раствора после смешения
m3 = m1 + m2 = 1062, 4 + 461, 2 = 1523, 6 г.
В этом растворе содержится растворённого вещества:
m3(NaOH) = m1(NaOH) + m2(NaOH) = 318, 72 + 64, 57 = 383, 29 г.
Теперь легко определить массовую долю NaOH в полученном растворе:
ω 3(NaOH) = m3(NaOH)·100%/m3 = 383, 29·100%/1523, 6 = 25%.
Плотность раствора рассчитывается как частное от деления его массы на объем, равный условно V3 = V1 + V2 = 800мл + 400мл = 1200мл:
ρ 3 = m3/V3 = 1523, 6/1200 = 1, 27 г/мл.
Второй способ. Задачи такого типа (на смешивание растворов с разной массовой долей растворенного вещества) легко решаются с помощью диагональной схемы или «правила креста»: слева одно под другим записывают значения исходных концентраций смешиваемых растворов. От них проводят диагональные отрезки и в точке их пересечения записывают значение концентрации раствора, получаемого после смешивания, а у других концов отрезков – разности между значениями концентраций смеси и её компонентов, учитывая то, что эти величины должны оставаться положительными (т.е. от большего значения необходимо отнимать меньшее). Неизвестные значения при этом обозначаем буквой «Х».
Диагональная схема на примере данной задачи выглядит так:
30 
Х -14
Х
1430 - Х
Схема читается следующим образом: массы смешиваемых растворов m1 и m2
обратно пропорциональны разностям концентраций смеси и компонентов, т.е.
m1/m2 = (X -14)/(30- X).
Решим эту пропорцию относительно Х, помня, что m1 = V1·ρ 1 и m2 = V2·ρ 2, т.е.
1062, 4/461, 2 = (X -14)/(30- X); 2, 3(30- Х) = Х -14; 69 – 2, 3 Х = Х - 14; 3, 3 Х = 84; Х = 25. Мы получили значение концентрации раствора после смешивания – 25%.
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно. Зарегистрироваться в сервисе
Плотность раствора, как и в предыдущем способе, определяется по формуле:
ρ = (m1 + m2)/(V1 + V2); ρ = 1523, 6/1200 = 1, 27 г/мл.
Ответ: массовая доля полученного раствора 25%, его плотность 1, 27 г/мл.
3. Определите массу кристаллогидрата K2CO3·5H2O, необходимого для приготовления 0, 25 л 0, 03 н. раствора. Рассчитайте молярность этого раствора.
Решение. Молярная концентрация эквивалента раствора прямо пропорциональна количеству вещества эквивалентов: СN = nЭ/V = n·B/V (моль/л), где B – суммарная валентность ионов металла соли. Преобразуем это выражение относительно количества растворенного вещества n и произведем расчеты:
n = (CN·V)/В; n = (0, 03· 0, 25)/2 = 3, 75·10-3 моль.
Масса кристаллогидрата определяется по формуле m = n·M, где М – молярная масса K2CO3·5H2O (М = 2·39 + 12 + 3·16 + 5·18 = 228 г/моль):
m = 228(г/моль)·3, 75·10-3(моль) = 0, 855 г.
Для определения молярности раствора используем формулу: Сμ = n/V, следовательно, Сμ = 3, 75·10-3/0, 25 = 0, 015 моль/л.
Ответ: m(K2CO3·5H2O) = 0, 855 г, Сμ = 0, 015 моль/л.
4. Вычислите массовую долю, молярность, моляльность, молярную концентрацию эквивалента, молярную долю и титр раствора свинца (2) нитрата, если к 100 мл его 30%-го раствора добавили 200 мл воды и получили раствор с плотностью 1, 109 г/мл.
Решение. Сначала определим массовую долю растворенного вещества после разбавления раствора водой, используя «правило креста»:
30 Х
Х
0 30 - Х.
Отсюда mр-ра1/mH2O = X /(30 - X), далее (Vр-ра1·ρ 1)/(VH2O·ρ H2O) = X /(30 - X).
Для решения полученного уравнения относительно Х вспомним, что плотность жидкой воды в широком интервале температур постоянна и равна ρ Н2О = 1, 0 г/мл, а по справочной таблице найдем плотность 30%-го раствора свинца (2) нитрата Pb(NO3)2: ρ 1 = 1, 328 г/мл. Подставим эти значения в полученное уравнение и решим его:
(100·1, 328)/(200·1, 0) = Х /(30- Х); 0, 664(30- Х) = Х; 19, 92 = 1, 664 Х; Х = 11, 97 ≈ 12.
Таким образом, после разбавления массовая доля раствора свинца нитрата ω 2 = 12%.
Масса растворенного вещества в разбавленном растворе осталась такой же, как и в исходном растворе Pb(NO3)2, тогда m[Pb(NO3)2] = ω 1·V1·ρ 1 = 0, 30·100·1, 328 = 39, 84 г.
Зная по условию задачи плотность второго раствора, полученного после разбавления, определим его объем:
V2 = m[Pb(NO3)2]/ω 2·ρ 2; V2 = 39, 84/(0, 12·1, 109) = 299 мл.
Рассчитанной нами массе соли соответствует количество вещества:
n[Pb(NO3)2] = m[Pb(NO3)2]/М[Pb(NO3)2]; n[Pb(NO3)2] = 39, 84/331 = 0, 12 моль.
Теперь легко определить молярность и нормальность (молярную концентрацию эквивалента) раствора:
Сμ = n/V2 = 0, 12/0, 299 = 0, 4 моль/л; СN = Сμ ·B = 0, 4·2 = 0, 8 моль/л.
Для определения моляльности необходимо предварительно рассчитать mН2О: mH2O = mр-ра2 - m[Pb(NO3)2] = V2·ρ 2 - m[Pb(NO3)2]; mH2O = (299·1, 109) – 39, 84 = 291, 75 г.
Теперь определим моляльность раствора:
Сm = n[Pb(NO3)2]/mH2O; Сm = 0, 12/(291, 75·10-3) = 0, 41 моль/кг.
Для определения молярной доли растворенной солиχ [Pb(NO3)2] по формуле χ = n/n+n0 необходимо предварительно рассчитать количество вещества воды
nН2О = mH2O/МН2О = 291, 75/18 = 16, 21 моль.
Теперь определим χ [Pb(NO3)2] = n[Pb(NO3)2]/(n[Pb(NO3)2] + nН2О);
χ [Pb(NO3)2] = 0, 12/(0, 12 + 16, 21) = 0, 007 или χ [Pb(NO3)2] = 0, 7%.
И, наконец, титр раствора рассчитываем по формуле:
Т = m[Pb(NO3)2]/V2, Т = 39, 84/299 = 0, 133 г/мл.
Ответ: ω = 12%; Сμ = 0, 4 моль/л; СN = 0, 8 моль/л; Сm = 0, 41 моль/кг; χ = 0, 7%; Т = 0, 133 г/мл.
5. Для осаждения в виде BaSO4 всего бария, содержащегося в 100 мл раствора бария хлорида, потребовалось 50 мл 0, 1 н. раствора серной кислоты. Определите молярную концентрацию раствора бария хлорида и массу выпавшего в осадок бария сульфата.
Решение. В любой химической реакции вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Значит, для реакции
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + HCl
справедливо равенство nЭ(BaCl2) = nЭ(H2SO4) = nЭ(BaSO4). А поскольку nЭ = СN·V, то можно записать и закон эквивалентов для взаимодействующих растворов:
СN(BaCl2)·V(BaCl2) = CN(H2SO4)·V(H2SO4).
Преобразуем это уравнение относительно неизвестной молярной концентрации эквивалента бария хлорида и решим его:
СN(BaCl2) = [CN(H2SO4)·V(H2SO4)]/V(BaCl2);
СN(BaCl2) = (0, 1·50·10-3)/(100·10-3) = 0, 05(моль/л).
Молярная и нормальная концентрации связаны отношением СN = Сμ ·B, откуда Сμ = СN/В и значит, Сμ (BaCl2) = 0, 05/2 = 0, 025 моль/л.
Количество вещества бария сульфата в осадке равно количеству вещества бария хлорида, вступившего в реакцию, следовательно, в осадок выпало
n(BaSO4) = n(BaCl2) = Сμ (BaCl2)·V(BaCl2); n(BaSO4) = 0, 025·0, 01 = 2, 5·10-4 (моль).
Теперь легко рассчитать массу осадка, зная, что молярная масса бария сульфата M(BaSO4) = 137 + 32 + 4·16 = 233 г/моль: m(BaSO4) = n(BaSO4)·M(BaSO4);
m(BaSO4) = 2, 5·10-4·233 = 0, 058 г.
Ответ: СN(BaCl2) = 0, 05 моль/л; Сμ (BaCl2) = 0, 025 моль/л; m(BaSO4) = 0, 058 г.
|
|