Практическая работа

Свойства мыла

Приготовьте в пробирке раствор мыла в теплой воде, настрогав хозяйственное мыло тонкими стружками. Прилейте к 1-2 мл раствора мыла 1 мл серной или соляной кислоты. Объясните наблюдаемое явление. Напишите уравнение реакции.

К 1-2 мл раствора мыла прибавьте 2 капли спиртового раствора фенолфталеина. Как изменился цвет раствора? Напишите уравнение реакции гидролиза мыла (стеарат натрия).

К 1-2 мл раствора мыла прибавьте 1 мл раствора хлорида кальция. Что произошло с раствором мыла? Почему мыло плохо мылится в жесткой воде? Напишите уравнение реакции.

Приготовьте эмульсию растительного масла в воде в двух пробирках. В одну из них добавьте равный объем мыльного раствора. Сильно взболтайте содержимое обеих пробирок. Объясните результаты опыта.

В двух пробирках приготовьте суспензию сажи (толченый древесный уголь) в воде и мыльном растворе. Взболтайте содержимое обеих пробирок и поставьте их в штатив. В какой из пробирок суспензия быстро расслоится? Почему она не расслаивается во второй пробирке?

Снова взболтайте содержимое пробирок из опыта 5 и профильтруйте через два разных фильтра. Какая суспензия разделяется фильтрованием? Почему содержимое другой пробирки не разделяется фильтрованием?

 Растворы. Растворимость

От химических соединений растворы отличаются переменным составом.

Подчеркнем, что в растворах вещества имеют молекулярную или ионную степень раздробленности.

Растворы бывают твердые, жидкие и газообразные. Ограничимся изучением жидких водных растворов. Раствор, содержащий наибольшее при данной температуре количество растворенного вещества, называется насыщенным.

Способы выражения состава растворов

Массовая доля растворенного вещества w(Х) – это отношение массы компонента m(X) к массе всего раствора (m). Она может быть выражена  в долях единицы или в процентах:

.

Массовая доля – это также количество граммов растворенного вещества в 100 граммах раствора. Например, 15\% раствор содержит 15 г растворенного вещества в 100 г раствора.

            Пример. Сколько граммов медного купороса СuSO4 5Н2О следует добавить к раствору объемом 0,5 л, в котором w(СuSO4) равна 4\% (r = 1,04 г/мл), чтобы увеличить w(СuSO4) до 16\%?

Решение

.

Примем  а .

     х = 130 г.

Молярная доля вещества – это отношение количества вещества компонента n(X) к общему количеству вещества Sni системы:

.

            Молярная концентрация вещества – это отношение количества вещества n(X), содержащегося в растворе, к объему этого раствора V.

(моль/л, моль/м3)

            Пример. Сколько граммов оксида фосфора Р2О5 следует взять для приготовления раствора Н3РО4 объемом 300 мл, молярная концентрация которого равна 0,2 моль/л?

Решение

n(H3PO4) = c . V = 0,2 моль/л . 0,3 л = 0,06 моль

Р2О5    +   3Н2О   =   2H3PO4

                            0,03 моль                   0,06 моль

                            М(Р2О5)=142 г/моль

                            m(Р2О5)= 142 г/моль ×0,03 моль = 4,26 г

Между молярной концентрацией вещества (с), массовой долей растворенного вещества(w) и плотностью раствора (r) существуют следующие соотношения:

Практическая работа

Приготовление растворов заданной концентрации

            Предлагаемая практическая работа рассчитана на два урока, так как включает два способа приготовления растворов заданной концентрации.

Приготовление раствора с заданной массовой долей растворенного вещества

Задание. Приготовить 8\% раствор карбоната натрия (рис. 44).

Вычислите массу соли и воды для приготовления раствора. Масса раствора не указана, поэтому руководствуйтесь определением массовой доли (количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора):

Рис. 44. Приготовление раствора с заданной массовой  долей растворенного вещества (8\%-ный водный раствор Na2CO3 )

m(Na2СО3) = w(Na2СО3) × m(р-ра);  m(Na2СО3) = 0,08 × 100 г = 8 г;

     m(H2O) = m(р-ра) – m(Na2СО3); m(H2O) = 100 г – 8 г = 92 г.

Взвесьте карбонат натрия. В мерный цилиндр налейте 92 мл воды (плотность воды вполне допустимо принять равной 1 г/мл.), в колбу пересыпьте взвешенную соль.

Перелейте воду из мерного цилиндра в колбу, перемешайте содержимое колбы палочкой с резиновым наконечником до полного растворения соли.

В отчете приведите выполненные вами расчеты, наблюдаемые при растворении явления и их объяснение, рисунок.

Обратите внимание: для приготовления раствора с заданной массовой долей растворенного вещества необходимо рассчитать массу растворенного вещества и массу растворителя (воды).

Примеры заданий

1. Приготовьте 50 г водного раствора сахара с w(С12Н22О11) 8\%.

2. Приготовьте раствор сульфата меди с w(CuSO4) 15\%, исходя из кристаллогидрата CuSO4.5Н20. Ареометром определите плотность полученного раствора и вычислите его молярную концентрацию.

3. Растворимость хлорида натрия при 200С составляет 35,9 г в 100 г воды. Рассчитайте w(NaCl) в насыщенном растворе и приготовьте 50 г насыщенного раствора поваренной соли.

4. Приготовьте 200 мл раствора гидроксида натрия с w(NaOH) 20\% (r = 1,22 г/мл).

 Приготовление раствора заданной молярной концентрации

Рис. 45. Приготовление раствора NaCl заданной (0,2 М) молярной концентрации

Для приготовления растворов используют мерные колбы различной емкости: 25, 50, 100, 200, 250, 500, 1000 мл и более (рис. 45). На колбе указана ее емкость и температура, при которой емкость соответствует указанной. В верхней части колба снабжена калибровочной меткой. На уровне метки должен находиться нижний край мениска жидкости.

При приготовлении растворов молярной концентрации количество воды не вычисляется. Объем раствора определяется емкостью мерной колбы.

Задание. Приготовить раствор хлорида натрия, молярная концентрация которого с =0,2 моль/л (0,2М NaCl).

Рассчитайте массу растворенного вещества, исходя по формуле:

n = m / М;   m = c × М × V; m (NaCl) = 0,2 моль/л × 58,5 г/моль . 1 л =11,7 г.

Взвесьте 11,7 г поваренной соли. Перенесите навеску в мерную колбу, добавьте немного воды и, осторожно встряхивая колбу, растворите соль (рис. 45). Долейте воды в мерную колбу до калибровочной метки. Колбу закройте пробкой и перемешайте раствор, многократно переворачивая колбу.

В отчете приведите расчеты, наблюдаемые при растворении явления (разогревание или охлаждение раствора) и их объяснение, рисунок.

В качестве дополнительного задания можно предложить расчетные задачи.

Примеры заданий

Приготовить 50 мл раствора соды Na2CO3, концентрация которого 0,5 моль/л.

Приготовить 250 мл раствора сахара С12Н22О11,  концентрация которого 0,15 моль/л.

Приготовить 200 мл раствора сульфата натрия, растворив 23,4 г Na2SO4 в необходимом количестве воды. Вычислите молярную концентрацию приготовленного раствора.

Вопросы для проверки знаний

Перечислите способы, с помощью которых можно найти содержание растворенного вещества в растворе.

Как перейти от растворимости вещества к массовой доле растворенного вещества в насыщенном растворе?

Какая концентрация называется молярной? Какие соотношения существуют между молярной концентрацией и массовой долей растворенного вещества?

Задачи

Определите w(КОН) в растворе, образовавшемся при смешивании 120 г раствора с w(КОН)  9\% и 380 г раствора, в котором w(КОН) 12\%. Ответ: 11,28\%.

Требуется приготовить раствор сульфата натрия объемом 1,2 л, плотностью 1,091 г/мл, с w(Na2SO4), равной 10\%. Сколько граммов глауберовой соли Na2SO4. 10Н2О и воды понадобятся для  этого? Ответ: 297 г кристаллогидрата.

В лаборатории необходимо приготовить 6\%-ный раствор формалина. В каких количественных соотношениях нужно смешать 40\%-ный формалин и воду?

К 500 мл 0,1М раствора J2 добавили до обесцвечивания раствора 200 г раствора сульфита натрия. Определите w(Na2SO3) в растворе. Ответ: 3,15\%.

Один литр 10\% раствора КОН (r=1,09 г/мл) смешали с 0,5 л 10\% раствора НСl (r=1,05 г/мл). Определите массовые доли веществ в полученном растворе. Рассчитайте их молярную концентрацию в растворе. Ответ: КОН – 1,78\%; 0,334 моль/л; KCl – 6,6\%; 0,9 моль/л.

Для получения водорода в лаборатории используют реакцию цинка с серной кислотой, раствор которой готовят из кислоты (r=1,84 г/мл) и воды, взятых в объемном отношении 1:5. Какова w(H2SO4) в этом растворе? Ответ: 25,8\%.