§25. Массовая и объемная доли компонентов смеси (раствора)
i. Работа в информационной среде
1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.
Ответ:
1. https://foxford.ru/wiki/himiya/massovaya−dolya−elementa−massovaya−dolya−veschestva
2. https://www.yaklass.ru/p/himija/89−klass/raschetnye−zadachi−po−khimii−14608/vychislenie−massovoi−doli−veshchestva−v−rastvore−228938/re−cc5a9349−444d−4292−a42e−b71a7bfb9b7c
3. https://dic.academic.ru/dic.nsf/stroitel/6082
4. https://interneturok.ru/lesson/chemistry/8−klass/bpervonachalnye−himicheskie−predstavleniyab/massovaya−dolya−himicheskogo−elementa−v−veschestve
2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.
Ответ:
Массовая доля
Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Ее обозначают буквой ω («омега»). Важно заметить, что в понятие раствора входит как растворитель, так и само растворенное вещество.
Массовая доля вычисляется по формуле
$ω (вещ-во) =\frac{m (в-во)}{m (р-р)}$.
Полученное число будет показывать массовую долю в долях от единицы, если нужно получить в процентах − его нужно умножить на 100%.
Масса раствора равна сумме его компонентов:
m (р−ра) = m (в−ва) + m (р−ля).
В случае двухкомпонентного раствора массовая доля растворенного вещества и массовая доля растворителя в сумме дают 100%:
ω (в−ва) + ω (р−ля)=100%.
Масса раствора находится сложением масс компонентов, входящих в раствор:
m (р−ра) = m (в−ва) + m (р−ля).
?. Вопросы и задания
1. Для борьбы с болезнями растений, особенно плодовых деревьев и виноградников, применяют раствор сульфата меди (II). Обычно растворяют 100 г соли на ведро воды (8л). Какова массовая доля соли в полученном растворе? Сколько воды и соли содержится в 500 г этого раствора?
Ответ:
Дано:
$m_{1}(CuSO_{4})$ = 100 г;
V ($H_{2}O$) = 8 л;
$m_{2} (р-ра)$ = 500 г.
_____________
ω ($CuSO_{4}$) − ?
$m_{2} (CuSO_{4})$ − ?
$m_{2} (H_{2}O)$ − ?
Решение:
V ($H_{2}O$) = 8 л = 8000 мл;
m = ρ · V;
Допустим, плотность воды 1 г/мл, тогда
$m_{1}(H_{2}O)$ = 1 * 8000 = 8000 г.
$m_{1}(р-ра)=m_{1}(CuSO_{4})+m_{1}(H_{2}O) = 100 + 8000 = 8100$ г;
$ ω =\frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω (CuSO_{4}) = \frac{100}{8100} = 0,012$ или 1,2%;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω;
$m_{2} (CuSO_{4}) = 500 * 0,012 = 6$ г;
$m_{2} (H_{2}O) = m_{2}(р-ра) - m_{2} (CuSO_{4})$ = 500 − 6 = 494 г.
Ответ. 1,2 %; 6 г; 494 г.
2. Вычислите массы йода и спирта, необходимые для приготовления 30 г 5%−го раствора иодной настойки.
Ответ:
Дано:
ω ($I_{2}$) = 5%;
m (р−ра) = 30 г.
_____________
m ($I_{2}$) − ?
m (спирт) − ?
Решение:
m (вещ−во) = m (р−р) * ω;
ω ($I_{2}$) = 5 * 0,01 = 0,05;
m ($I_{2}$) = 30 * 0,05 = 1,5 г;
m (спирт) = m (р−ра) − m ($I_{2}$) = 30 − 1,5 = 28,5 г.
Ответ: 1,5 г; 28,5 г.
3. Рассчитайте количество вещества спирта $C_{2}H_{6}O$, который содержится в 500 г водки (40%−й раствор спирта). Не забудьте, что количество вещества измеряется в молях.
Ответ:
Дано:
ω ($C_{2}H_{6}O$) = 40%;
m (р−ра) = 500 г;
_____________
n ($C_{2}H_{6}O$) − ?
Решение:
$ω (C_{2}H_{6}O) = \frac {40}{100}$= 0,4;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω;
m ($C_{2}H_{6}O$) = 500 * 0,4 = 200 г;
$n = \frac{m}{M}$;
M ($C_{2}H_{6}O$) = 2 * Ar (C) + 6 * Ar (H) + 1 * Ar (O) = 2 * 12 + 6 * 1 + 1 * 16 = 46;
$n = (C_{2}H_{6}O) = \frac{200}{46}$ = 4,35 моль;
Ответ. 4,35 моль этилового спирта.
4. Из 250 г 20%−го раствора хлорида калия выпарили 100 мл воды. Какой стала массовая доля соли в растворе?
Ответ:
Дано:
$m _{1} (р-ра)$= 250 г;
$ω_{1} (KCl)$ = 20%;
Vвыпар. ($H_{2}O$) = 100 мл;
_____________
$ω_{2} (KCl)$ − ?
Решение:
m = ρ · V;
Допустим, плотность воды 1 г/мл, тогда
$m_{выпар.} (H_{2}O)$ = 1 * 100 = 100 г;
$ω_ {1}(KCl) = \frac {20}{100}$= 0,2;
$m (вещ-во) = m_{1}(р-р) * ω_{1} (KCl)$;
$m_{1} (KCl) = 250 * 0,2 = 50$ г;
$m_{2} (р-ра) = m _{1} (р-ра) - m_{выпар.} (H_{2}O) = 250 - 100 = 150$ г;
$ω (вещ-во) = \frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω_{2} (KCl) = \frac{50}{150} = 0,33$ или 33 %.
Ответ. 33 %.
5. В 180 г 15%−го раствора гидроксида натрия растворили ещё 20 г щёлочи. Рассчитайте массовую долю щёлочи в полученном растворе.
Ответ:
Дано:
$m_{1} (р-ра) = 180$ г;
$ω_{1} (NaOH) = 15$ %;
$m_{добав.}(NaOH) = 20$ г.
_____________
$ω_{2} (NaOH)$ − ?
Решение:
$ω_ {1}(NaOH) = \frac {15}{100}$= 0,15;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω (вещ−во);
$m_{1} (NaOH) = m_{1} (р-ра) * ω_ {1}(NaOH) = 180 * 0,15 = 27$ г;
$m_{2} (NaOH) = m_{1} (NaOH) + m_{добав.}(NaOH) = 27 + 20 = 47$ г;
$m_{2} (р-ра) = m_{1} (р-ра) + m_{добав.}(NaOH) = 180 + 20 = 200$ г;
$ ω (вещ-во) = \frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω_{2} (NaOH) = \frac{m_{2} (NaOH)}{m_{2} (р-ра)} = \frac{47}{200}$ = 0,235 или 23,5%.
Ответ. 23,5 %.
6. Смешали два раствора серной кислоты: 240 г 30%−го и180 г 5%−го. Рассчитайте массовую долю кислоты в полученном растворе.
Ответ:
Дано:
$m_{1}(р-ра) = 240$ г;
$ω_{1}(H_{2}SO_{4})=30$ %;
$m_{2}(р-ра)=180$ г;
$ω_{2}(H_{2}SO_{4})=5$ %.
_____________
$ω_{3}(H_{2}SO_{4})$ − ?
Решение:
$ω_ {1}(H_{2}SO_{4}) = \frac {30}{100} = 0,3$;
$ω_ {2}(H_{2}SO_{4}) = \frac {5}{100} = 0,05$;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω (вещ−во);
$m_{1} (H_{2}SO_{4}) = m_{1} (р-ра) * ω_ {1}(H_{2}SO_{4}) = 240 * 0,3 = 72$ г;
$m_{2} (H_{2}SO_{4}) = m_{2} (р-ра) * ω_ {2}(H_{2}SO_{4}) = 180 * 0,05 = 9$ г;
$m_{3} (H_{2}SO_{4}) = m_{1} (H_{2}SO_{4}) + m_{2} (H_{2}SO_{4}) = 72 + 9 = 81$ г;
$m_{3}(р-ра) = m_{1}(р-ра) + m_{2}(р-ра) = 240 + 180 = 420$ г;
$ ω (вещ-во) =\frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω_{3}(H_{2}SO_{4}) = \frac{m_{3} (H_{2}SO_{4}}{m_{3}(р-ра)} = \frac{81}{420} = 0,19$ или 19%.
Ответ. 19 %.
Темы для дискуссии
1. Докажите относительность деления веществ при обычных условиях на твёрдые и жидкие, используя понятие «аморфные вещества».
Ответ:
Относительно деление веществ на типы по их агрегатному состоянию. Твёрдое состояние вещества по своему строению и свойствам подразделяют на кристаллическое и аморфное.
Кристаллическое состояние характеризуется упорядоченной структурой. Упорядоченность в кристаллах обусловливается правильным геометрическим расположением частиц, из которых состоит твердое вещество. Каждое кристаллическое вещество имеет определенную, характерную форму.
Аморфные вещества не образуют правильной геометрической структуры, представляя собой структуры неупорядоченно расположенных молекул. В отличие от кристаллических веществ, имеющих вполне определенную температуру плавления, аморфные вещества плавятся в широком интервале температур. При нагревании они постепенно размягчаются, затем начинают растекаться и, наконец, становятся жидкими. Аморфное состояние веществ неустойчиво, и рано или поздно оно переходит в кристаллическое.
Таким образом, вещества в аморфном состоянии с точки зрения их структуры можно рассматривать как очень вязкие жидкости, а с точки зрения их свойств — как твёрдые вещества.
Также относительность деления веществ на типы по их агрегатному состоянию подтверджают жидкие кристаллы.
Жидкими кристаллами называются вещества, которые одновременно обладают свойствами жидкости (текучестью, способностью находиться в каплевидном состоянии) и твёрдого кристаллического вещества (анизотропией, т. е. зависимостью физических свойств — механических, тепловых, электрических и др. — от направления).
2. Обоснуйте, что знание химической номенклатуры необходимо человеку в любой сфере деятельности.
Ответ:
Знание номенклатуры и умение правильно ею пользоваться необходимо каждому научному работнику, так как химическая номенклатура по существу — это особый химический язык, который должен быть понятен любому человеку, имеющему дело с веществом. Номенклатура химических соединений имеет и международный характер, так как строится на принципах, рекомендованных к использованию во всем мире. Знание номенклатуры химических соединений облегчает обучение и обмен научной информацией ученых, говорящих на различных языках.
Кроме того, человек в любой сфере деятельности может столкнуться с химическими веществами. Химические вещества могут принести огромный вред всему живому при неправильном их использовании. Знать химию нужно для своей безопасности, чтобы не нанести вред себе и окружающему миру.
3. Что вы понимаете под термином «чистое вещество»?
Ответ:
Теоретически, химически чистое вещество должно состоять из частиц одного вида. Практически химически чистым считают вещество наивысшей возможной степени очистки при данном уровне развития науки и техники.
Особо чистые вещества получают при глубокой очистке, для которых используют различные физико−химические методы − осаждение, ректификация, дистилляция, экстракция, ионный обмен и др.
Особо чистые вещества содержат примеси в таком незначительном количестве, что они не влияют на основные специфические свойства веществ.
