Растворы. Способы приготовления растворов

1 Состав и строение молекул воды. Водородные связи. Физические свойства воды.

2 Химические свойства воды.

3 Растворы. Виды растворов. Растворимость газов, жидких и твердых веществ, коэффициент растворимости. Гидратная теория растворов Д.И. Менделеева.

4 Способы выражения концентрации растворов.

5 Правила приготовления растворов.

6 Расчеты для приготовления растворов различной концентрации.

7 Подбор посуды для приготовления и хранения растворов.

Задачи:

1) Коэффициент растворимости хлорида аммония при температуре 15^оС равен 35 г. Определите массовую долю хлорида аммония в насыщенном растворе при данной температуре.

2) Массовая доля хлорида меди (II) в насыщенном при температуре 20^оС растворе этой соли равна 42,7%. Определите коэффициент растворимости соли при данной температуре.

3) Сколько граммов нитрата свинца (II) выпадет в осадок при охлаждении 500 г насыщенного при 50^оС раствора этой соли до 0^оС? Растворимость нитрата свинца при 50^оС равна 80 г, при 0^оС – 38 г.

4) Какой объем раствора серной кислоты плотностью 1,8 г/мл с массовой долей Н₂SО₄ 88% и воды надо взять для приготовления раствора кислоты объемом 300 мл и плотностью 1,3 г/мл с массовой долей Н₂SО₄ 40%?

5) Какую массу щелочи КОН необходимо взять для приготовления 500 мл 1,5 н. раствора?

6) Какую массу медного купороса СuSО₄^.5Н₂О и воды надо взять для приготовления раствора сульфата меди (II) массой 40 г с массовой долей 5%?

Лабораторная работа

Приготовить:

1) 100 мл 10%-го раствора соляной кислоты из имеющейся в лаборатории.

2) 100 мл 1 н. раствора гидроксида натрия из сухого вещества.

3) 50 мл 5%-го раствора сульфата меди (II) из кристаллогидрата.

Вымойте посуду, приведите в порядок рабочее место.

Задачи для самостоятельного решения:

1) Для определения растворимости хлорида натрия 50 г его насыщенного при 20^оС раствора выпарили и получили 9 г сухой соли. Чему равна растворимость NaCl при 20^оС? (Ответ: 21,95 г)

2) Растворимость нитрата натрия при 10^оС равна 80,5 г. Сколько граммов этой соли можно растворить в 250 г воды при данной температуре? (Ответ: 201,25 г)

3) Коэффициент растворимости нитрата калия при 0^оС и 75^оС соответственно равен 13 и 150 г. Какой выход чистой соли можно получить перекристаллизацией в указанном интервале температур загрязненного нитрата калия массой 1 кг? (Ответ: 913,3 г, 91%)

4) Раствор с массовой долей нитрата серебра 0,82 является насыщенным при температуре 60^оС. При охлаждении этого раствора массой 140 г до температуры 10^оС в осадок выпала соль массой 71,2 г. Определите коэффициент растворимости нитрата серебра при температуре 10^оС. (Ответ: 173 г/100 г воды)

5) Определите нормальность раствора серной кислоты, в 250 мл которого содержится 24,5 г H₂SO₄. (Ответ: 2 н.)

6) Какую массу соли нужно растворить в 250 мл воды, чтобы получить раствор с массовой долей соли 22%? (Ответ: 70,5 г)

7) Какой объем раствора соляной кислоты ((НСl) = 37%, r= 1,14 г/мл) надо взять для приготовления 100 мл 0,5 М раствора? (Ответ: 4,33 мл)

8) До какого объема надо разбавить 500 мл 20%-ного раствора хлорида натрия (r = 1,152 г/мл), чтобы получить раствор с массовой долей NаСl 4,5% (r = 1,029 г/мл)? (Ответ: 2487,9 мл)

9) В воде массой 128 г растворили метиловый спирт СН₃ОН объемом 40 мл (r = 0,8 г/мл). Определите молярную концентрацию полученного раствора, если его плотность 0,97 г/мл. (Ответ: 7 М)

10) Определите массовую долю хлорида кальция в 1,4 М растворе (плотность 1,12 г/мл). (Ответ: 13,88%)

11) Какой объем 20%-ого раствора серной кислоты (плотность 1,143 г/мл) потребуется для приготовления 500 мл 2 н. раствора? (Ответ: 214,3 мл)

12) Для приготовления 5%-ного по массе раствора сульфата магния взято 400 г MgSO₄^.7H₂O. Найдите массу полученного раствора. (Ответ: 3902,4 г)

13) Какой объем аммиака (н.у.) необходимо добавить к 500 г 10%-ого раствора аммиака, чтобы получить 15%-ный раствор? (Ответ: 38,75 л)

14) Какой объем 40%-ного раствора НNО₃ (r =1,25 г/мл) и 10%-ного раствора той же кислоты (r = 1,06 г/мл) необходимо взять для приготовления 2 л 15%-ного раствора (r = 1,08 г/мл)? (Ответ: 288 мл, 1667 мл)

15) Определите массу кристаллогидрата Сr₂(SО₄)₃×18Н₂О и раствора с массовой долей Сr₂(SО₄)₃ 15%, которые надо взять для приготовления раствора с массовой долей Сr₂(SО₄)₃ 20% массой 795 г. (Ответ: 100,2 г, 694,8 г)

Занятие № 9

Растворы неэлектролитов

1 Понижение давления пара растворителя над раствором.

2 Температура замерзания и температура кипения раствора.

3 Осмос. Осмотическое и онкотическое давление.

Задачи:

1) При 20^оС давление пара бензола равно 9,97^.10³ Па. Каково давление пара над раствором бензола, в 100 г которого содержится 12,8 г нафталина С₁₀Н₈?

2) При 25^оС давление пара над водным раствором некоторого трехатомного спирта, содержащим в 100 г воды 21,9 г спирта, равно 3,04^.10³ Па. Полагая, что давление пара воды при этой температуре составляет 3,17^.10³ Па, найдите молярную массу спирта и назовите его.

3) Давление паров воды при 25^оС составляет 3,167 кПа. Каким станет давление пара над водным раствором, в 450 г которого содержится 180 г глюкозы?

4) Серебро для изготовления монет плавится при 875^оС, а особо чистое серебро – при 960^оС. Аналитически определено, что наиболее существенная примесь в серебре – это медь. При условии, что К_кр серебра 48,6 К^.кг/моль, найти массовую долю меди в серебре.

5) Раствор, содержащий 25 г вещества в 225 г воды, замерзает при температуре –2,25^оС. Определите молекулярный вес вещества.

6) К очень слабым водным растворам для предотвращения замерзания в зимнее время обычно прибавляют глицерин. Допустив, что закон Рауля применим к растворам такой концентрации, вычислите количество глицерина, которое должно быть прибавлено, чтобы раствор, содержащий 0,1 кг воды, не замерзал до 268,16 К.

7) Температура кипения сероуглерода 46,13^оС, К_э сероуглерода 2,34^оС^.кг/моль. В какой молекулярной форме присутствует в растворе сера, если ее раствор в сероуглероде, содержащий 3,82 г серы в 100 г сероуглерода, кипит при 46,48^оС?

8) Определите температуру кипения водного раствора, содержащего 0,01 моль нелетучего вещества в 200 г воды.

9) Вычислите осмотическое давление водного раствора сахарозы при 20^оС, если его концентрация 20 г/л.

10) Осмотическое давление раствора вещества Х, содержащего 3,47 г вещества в 250 мл воды, равно 2060 Па при 20^оС. Вычислить молярную массу вещества Х.

Задачи для самостоятельного решения:

1) Давление пара воды при 18^оС равно 15,5 мм Hg. Вычислите, какое будет давление пара раствора при той же температуре, если в 1,85 кг воды растворить 518 г сахарозы. (Ответ: 15,283 мм Hg)

2) Этиленгликоль – основной компонент антифризов, используемых в автомобильных двигателях. При его добавлении в систему охлаждения автомобильных двигателей температура замерзания охлаждающей жидкости понижается, и жидкость не затвердевает. Поскольку антифриз также повышает температуру кипения воды, то в летнее время он препятствует выкипанию охлаждающей жидкости. Вычислите температуру замерзания и температуру кипения раствора, состоящего из 100 г этиленгликоля С₂Н₆О₂ и 900 г воды. (Ответ: –3,276^оС; 0,92^оС)

3) Вычислите температуру кипения и температуру кристаллизации 4%-ного водного раствора глюкозы. (Ответ: 0,12^оС, –0,43^оС)

4) Раствор, содержащий 5,52 г глицерина в 400 г воды, кристаллизуется при –0,279^оС. Вычислите молярную массу глицерина. (Ответ: 92 г/моль)

5) У какого раствора – 100 г NaCl в 1 л воды или 100 г CaCl₂ в 1 л воды – температура замерзания ниже? Какая из этих солей лучше для устранения обледенения (по массе соли на единицу обрабатываемой поверхности)?

6) Криоскопическая постоянная уксусной кислоты равна 3,6 К^.кг/моль. Температура замерзания раствора, содержащего 1 г углеводорода в 100 г уксусной кислоты, равна 16,14^оС, а не 16,6^оС, как у чистой кислоты. Какова молекулярная формула углеводорода, если он содержит 92,3% углерода, и 7,7% водорода? (Ответ: 78 г/моль, С₆Н₆)

7) Раствор, содержащий 8 г нафталина С₁₀Н₈ в 100 г эфира, кипит при 36,33^оС, а чистый эфир – при 35^оС. Определите эбуллиоскопическую константу этилового эфира. (Ответ: 2,128 ^о.кг/моль)

8) 0,25 г нелетучего неэлектролита с неизвестной молекулярной массой растворили в 40 г CCl₄ (К_эб = 4,88 ^о.кг/моль). Как выяснилось, температура кипения полученного раствора на 0,357^оС выше, чем у растворителя. Вычислите молекулярную массу растворенного вещества. (Ответ: 85 г/моль)

9) Осмотическое давление раствора, содержащего 1,00 г химотрипсина в 100 мл воды, равно 994 Па при 300 К. Вычислите молекулярную массу химотрипсина. (Ответ: 25126 г/моль)

10) Осмотическое давление 20 мл раствора 0,2 г гемоглобина при 25^оС составляет 2,88 мм рт. ст. Вычислите молекулярную массу гемоглобина. (Ответ: 64560 г/моль)

Занятие № 10