2. Тиосульфат натрия (Na2SO3S). Положить несколько кристаллов соли всухую пробирку и очень медленно нагреть. Что происходит? Закрыв пробирку ватой, дать ей охладиться. Охлажденную до комнатной температуры пробирку резко встряхнуть. Что при этом наблюдается?
Нагреванием пробирки с солью снова получить прозрачный раствор. Охладить и внести маленький кристаллик исходного вещества. Описать наблюдаемое явление.
Тепловые явления при растворении солей
Наблюдать тепловые явления, происходящие при растворении в 50 мл воды 0,1 моля следующих солей: нитрата аммония, безводного сульфата натрия, декагидрата сульфата натрия. Для этого налить в стакан (емкостью 100 мл) 50 мл воды, измерить ее температуру и, всыпав соответствующее количество соли, наблюдать за изменением температуры. Дать объяснение происходящим явлениям.
Начертить кривые растворимости указанных солей (см. таблицу растворимости). Какую зависимость можно отметить между теплотой растворения вещества и изменением его растворимости с температурой?
Произведение растворимости.
Осаждение труднорастворимых солей. Налить в три пробирки по 2-3 мл раствора хлоридов бария, стронция и кальция. В первую пробирку прилить раствор сульфата натрия, во вторую - насыщенный раствор сульфата кальция и в третью - насыщенный раствор сульфата стронция.
Написать уравнения химических реакций в молекулярной и сокращенно-ионной формах. Объяснить образование осадков, пользуясь понятием произведения растворимости. В каких случаях при сливании растворов солей не происходит образования осадка?
Растворение труднорастворимых солей. Получить в пробирках осадки карбоната кальция и оксалата кальция действием соответствующих растворов солей. Декантировать растворы и к влажным осадкам прилить раствор уксусной кислоты. Повторить опыт, заменив уксусную кислоту на соляную. Что при этом происходит?
Написать уравнения химических реакций в молекулярной и ионной формах. Объяснить полученные результаты на основании величин констант диссоциации кислот и произведения растворимости.
Массовую долю выражают числом единиц массы растворенного вещества, содержащихся в 100 единицах массы раствора. Массовую долю выражают в долях единицы или в процентах:
щ = m(x) / m(p) или щ = (m(x) / m(p)) .100%
m(x) - масса растворенного вещества, m(p) - масса раствора.
Приготовление раствора с заданной массовой долей. Сколько граммов глауберовой соли Na2SО4 . 10Н2О и воды потребуется для приготовления 40 г 10%-ного раствора, рассчитанного на безводную соль?
Решение. Находим количество безводной соли, необходимое для приготовления 40 г 10%-ного раствора:
m(Na2SО4 ) = 40 . 0,1 = 4 г
М(Na2SО4) = 142 г/моль и М(Na2SО4 . 10Н2О) = 322 г/моль.
Находим количество Na2SО4 . 10Н2О, содержащее 4 г Na2SО4:
322 г Na2SО4 . 10Н2О = 142 г Na2SО4
х = 4 г, х = 9,07 г
9,07 г Na2SО4 . 10Н2О растворить в воде массой:
m(Н2О) = 40 - 9,07 = 30,93 г = 30,93 мл
Моляльную концентрацию раствора выражают числом молей растворенного вещества, приходящихся на 1000 г растворителя.
Пример. Определить моляльность насыщенного при 25° С раствора хлорида натрия NaCl.
Решение. В таблице находим, что при 25°С в 100 г воды растворяется 36,0 г NaCl. Следовательно, в 1000 г воды растворяется 360 г. Находим число молей NaCl в 1000 г воды: n(NaCl) = 360 / 58,5 = 6,15 моль. Это и есть моляльность раствора (m).
Приготовление раствора моляльной концентрации. Приготовить 300 г 0,2 моляльного раствора медного купороса.
Решение. М(CuSО4 . 5Н2О) = 250г/моль. Находим массу медного купороса на 1000 г воды: m(CuSО4 . 5Н2О) = 250 . 0,2 = 50 г. Находим массу раствора:
m(р) = 1000 + 50 = 1050 г.
Навеску CuSО4 . 5Н2О для приготовления 300 г 0,2 моляльного раствора находим из пропорции:
1050 = 50
300 х , х = 14,286 г
Количество воды, в котором нужно растворить эту навеску, равно
m(Н2О) = 300 - 14,286 = 285,72 г = 285,72 мл.
Молярную концентрацию выражают числом молей растворенного вещества в 1 л раствора. Раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества, называют одномолярным или молярным и обозначают 1 М. Если в 1 л раствора содержится 0,1 моль растворенного вещества, то его называют децимолярным и обозначают 0,1 М. Если в 1 л раствора содержится 0,01 моль растворенного вещества, то его называют сантимолярными и обозначают 0,01 М и т. д.:
Сm = n / V (моль/л)
Пример. Определить молярность раствора, в 250 мл которого содержится 2,5 г едкого натра NaOH.
Решение. Число граммов NaOH, содержащегося в 1л раствора, находим из пропорции:
250 = 2,5
1000 х, х = 10 г
М(NaOH) = 40 г/моль. В 1 л данного раствора содержится количества вещества NaOH: n = 10 : 40 = 0,25 моль. Тогда молярная концентрация будет: Сm = 0,25 : 1 = 0,25 моль/л
Отсюда следует, что для определения молярности раствора нужно массу растворенного вещества, содержащееся в 1 л раствора, разделить на молярную массу.
Приготовление молярных растворов. 1. Приготовить 500 мл 0,1 М раствора дихромата калия К2Сг2О7.
Решение. М(К2Сг2О7) = 294 г/моль. Для приготовления 1 л 0,1 М раствора нужно взять 0,1 моль К2Сг2О7 или m(К2Сг2О7) = 294 * 0,1 = 29,4 г. Массу К2Сг2О7, необходимую для приготовления 500 мл раствора, находят из пропорции:
1000 = 29,4 , х = 14,7 г К2Сг2О7
500 х
Навеску 14,7 г К2Сг2О7 поместить в мерную колбу емкостью 500 мл, растворить соль в небольшом количестве воды, затем наполнить колбу водой до метки и хорошо перемешать раствор.
2. Сколько граммов медного купороса CuSО4 . 5Н2О потребуется для приготовления 200 мл 0,5 М раствора?
Решение. М(CuSО4 . 5Н2О) = 250 г/моль. Для приготовления 200 мл 0,5 М раствора потребуется:
1000 = 0,5 , х = 0,1 моль CuSО4
200 х
Следовательно, для приготовления 200 мл 0,5 М раствора потребуется:
0,1 моль CuSО4 * 5Н2О
Находим массу кристаллогидрата:
m(CuSО4 . 5Н2О) = 0.1 . 250 = 25 г
Навеску 25 г CuSО4 . 5Н2О поместить в мерную колбу емкостью 200 мл, растворить соль в небольшом количестве воды, затем наполнить колбу водой до метки и хорошо перемешать раствор.
Применение молярных растворов при проведении химических реакций. При одинаковой концентрации равные объемы растворов содержат одно и то же число молей растворенного вещества. Следовательно, легко рассчитывать, какие объемы растворов необходимо смешать при проведении указанной реакции, чтобы ни одно из веществ не осталось в избытке.
Пример 1. Какой объем 1 М раствора нитрата серебра AgNО3 нужно добавить к 100 мл 1 М раствора хлорида железа (III) FeCl3, чтобы осадить весь хлор в виде хлорида серебра?
Решение. Из уравнения реакции:
FeCl3 + 3AgNО3 = Fe (NО3)3 + 3AgCI
следует, что на один моль FeCl3 требуется три моль AgNО3. Так как исходные растворы равномолярные, то в одинаковых объемах их содержится равное число молей, поэтому к 100 мл раствора FeCl3 нужно добавить 300 мл раствора AgNО3.
Пример. Какой объем 2 М раствора NaOH потребуется для осаждения в виде Сu(ОН)2 меди, находящейся в 20 мл 0,5 М раствора сульфата меди (II) CuSО4?
Решение. Из уравнения реакции:
CuSО4 + 2NaOH = Сu(ОН)2 + Na2SО4
следует, что на один моль CuSО4 требуется два моль NaOH. Значит, на 20 мл 0,5 М раствора CuSО4 нужно взять 40 мл раствора NaOH такой же молярности. Рассчитаем объем 2М раствора NaOH:
V1С1 = V2C2 или 40. 0,5 = 2.V2 , V2 = 10 мл
Нормальную концентрацию выражают числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора. Раствор, в 1 л которого содержится один эквивалент растворенного вещества, называют однонормальным или нормальным и обозначают 1 н. Раствор, содержащий в 1 л 0,1 эквивалент, называют децинормальным и обозначают 0,1 н.
Пример 1. Определить нормальность раствора, содержащего в 200 мл 1,96 г серной кислоты.
Решение. Находим массу серной кислоты в 1000 мл раствора:
200 1,96
1000 = х , х = 9,8 г Н2SО4
Находим молярную массу эквивалента Н2SО4:
М(Э(Н2SО4)) = 98:2 = 49 г/моль.
Находим число эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора, т.е.- нормальность раствора:
49 1
9,8 = х , х = 0,2
В одинаковых объемах растворов одной и той же нормальности содержатся эквивалентные количества веществ, которые реагируют между собой без остатка. Поэтому, например, для нейтрализации 50 мл 1 н. раствора любой кислоты нужно затратить 50 мл 1 н. раствора любой щелочи.
Если концентрации не равны, то объемы растворов веществ, вступающих в реакцию, обратно пропорциональны их концентрациям:
V1С1н = V2C2н или V1 : V2 = C2н : С1н ,
где V1 и С1н - объем и нормальность первого раствора, V2 и C2н - объем и нормальность второго раствора.
Пример 2. Какой объем 0,1 н. раствора NaOH потребуется для нейтрализации 20 мл 0,15 н. раствора H2SО4?
Решение. На 20 мл 0,15 н. раствора H2SО4 пошло бы 20 мл раствора NaOH той же нормальности, а объем 0,1 н. раствора NaOH находим из пропорции:
0,1 = 20
0,15 х , х = 30 мл
Или, используя выражение V1 : V2 = C2н : С1н, находим:
20 : х = 0,1: 0,15 , х = 30 мл
Пример 3. Приготовить 250 мл 0,1 н. раствора H2SO4 из раствора кислоты плотностью 1,84 г/мл.
Решение. Зная, что в 1 л раствора должно содержаться 0,1 эквивалент H2SO4 , находим число эквивалентов в 250 мл раствора:
1000 мл 0,1 экв
250 х , х = 0,025 моль
М(Э(H2SO4)) = Ѕ H2SO4 = 98/2 = 49 г/моль. Следовательно, для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора потребуется серная кислота массой
m(H2SO4) = 0,025 . 49 = 1,225 г
Далее по таблице плотностей растворов находим, что в растворе H2SO4, плотностью 1,84 г/мл, содержится 96 % H2SO4. Зная массовую долю H2SO4 в растворе, находим массу раствора H2SO4 из выражения щ = m(x) / m(p):
m(p) = m(x) / щ, mр(H2SO4) = 1,225 : 0,96 = 1,276 г
Затем из выражения для плотности раствора с = m(p)/ V(p) находим объем 96 % раствора H2SO4:
Vр(H2SO4) = m(p)/ с , Vр(H2SO4) = 1,276 : 1,84 = 0,7 мл
Теперь для приготовления раствора нужно в воду, находящуюся в колбе емкостью 250 мл, влить 0,7 мл 96%-ного раствора H2SO4 и долить воду до метки.
Переход от одного выражения концентрации к другому