Цей урок присвячений вивченню теми «Масова частка речовини у розчині». За допомогою матеріалів уроку Ви навчитеся кількісно оцінювати вміст розчиненої речовини в розчині, а також визначати склад розчину за даними про масовій частцірозчиненої речовини.
Тема: Класи неорганічних речовин
Урок: Масова частка речовини у розчині
Маса розчину складається з мас розчинника та розчиненої речовини:
m(р)=m(в)+m(р-ля)
Масова частка речовини в розчині дорівнює відношенню маси розчиненої речовини до маси всього розчину:
Розв'яжемо кілька завдань з використанням наведених формул.
Обчисліть масову частку (в %) сахарози у розчині, що містить воду масою 250 г і сахарозу масою 50 г.
Масову частку сахарози в розчині можна обчислити за відомою формулою:
Підставляємо числові значенняі знаходимо масову частку сахарози у розчині. Отримали у відповіді 16,7%.
Перетворюючи формулу для обчислення масової частки речовини у розчині, ви можете знаходити значення маси розчиненої речовини за відомою масою розчину та масової частки речовини у розчині; або масу розчинника за масою розчиненої речовини та масової частки речовини у розчині.
Розглянемо розв'язання задачі, в якій змінюється масова часткарозчиненої речовини при розведенні розчину.
До 120 г розчину з масовою часткою солі 7% долили 30 г води. Визначте масову частку солі в розчині, що утворився.
Проаналізуємо умову завдання. У процесі розведення розчину маса розчиненої речовини не змінюється, а збільшується маса розчинника, отже, збільшується маса розчину і, навпаки, зменшується масова частка речовини у розчині.
По-перше, визначимо масу розчиненої речовини, знаючи масу початкового розчину та масову частку солі у цьому розчині. Маса розчиненої речовини дорівнює добутку маси розчину та масової частки речовини у розчині.
Ми вже з'ясували, що маса розчиненої речовини при розведенні розчину не змінюється. Значить, обчисливши масу отриманого розчину, можна знайти масову частку солі в розчині, що утворився.
Маса отриманого розчину дорівнює сумі мас вихідного розчину та доданої води. Масова частка солі в розчині, що утворилася, дорівнює відношенню маси розчиненої речовини і маси розчину, що утворився. Таким чином, отримали масову частку солі в розчині, що утворився, рівну 5,6%.
1. Збірник завдань та вправ з хімії: 8-й кл.: до навч. П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/П.А. Оржековський, Н.А. Тітов, Ф.Ф. Гегелі. - М.: АСТ: Астрель, 2006. (С.111-116)
2. Ушакова О.В. Робочий зошит з хімії: 8 кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржеківський; под.ред. проф. П.А. Оржековського - М: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006. (с.111-115)
3. Хімія. 8 клас. Учеб.для загальнообр. установ/П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§35)
4. Хімія: 8-й клас: учеб.для общеобр. установ/П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§ 41)
5. Хімія: неорг. хімія: навч.для 8 кл. загальноосвіт. установ/Г.Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвітництво, ВАТ «Московські підручники», 2009. (§28)
6. Енциклопедія для дітей. Том 17. Хімія/Голов.ред. В.А. Володін, вед. наук. ред. І. Леєнсон. - М.: Аванта +, 2003.
Додаткові веб-ресурси
3. Взаємодія речовин із водою ().
Домашнє завдання
1. с. 113-114 № 9,10з Робочого зошитаз хімії: 8 кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржеківський; под.ред. проф. П.А. Оржековського – М.: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006.
2. с.197 № 1,2із підручника П.А. Оржековського, Л.М. Мещерякової, М.М. Шалашової «Хімія: 8кл.», 2013
–Скільки ложечок цукру ти кладеш у чай?
–Вдома – дві, у гостях – вісім.
Жарт відомий, але давайте подивимося на неї очима хіміка. Навряд чи вам сподобається такий «чай у гостях». Дуже вже солодкий він буде через непомірний вміст цукру! Вміст розчиненої речовини у розчині хіміки називають концентрацією.
Концентрацію речовини можна виражати у різний спосіб. До речі, кількість ложечок на чашку води – спосіб цілком прийнятний, але тільки для кухні. Важко уявити хіміка, що готує розчин таким чином.
Один із найпоширеніших способів вираження концентрації розчину – через масову частку розчиненої речовини.
Масовою часткою речовини в розчині називають відношення маси розчиненої речовини до маси розчину:
Чи не так, дуже схоже на об'ємну частку? Так воно і є, адже будь-яка частка, як ви вже знаєте, це ставлення якоїсь частини до цілого. Як і масова частка елемента в складній речовині, масова частка речовини в розчині позначається грецькою літерою(«омега») і може набувати значень від 0 до 1 (або від 0 до 100%). Вона показує, яка частина маси розчину посідає розчинене речовина. І ще: масова частка речовини у відсотках чисельно дорівнює масі розчиненої речовини у 100 г розчину. Наприклад, в 100 г 3%-го розчину оцту міститься 3 г чистої оцтової кислоти.
Найпростіші розчини складаються із двох компонентів. Один із компонентів розчину – розчинник. Для нас звичніші рідкі розчини, значить, розчинник у них – рідка речовина. Найчастіше – вода.
Інший компонент розчину – розчинена речовина. Їм може бути і газ, і рідка, і тверда речовина.
Маса розчину складається з маси розчинника і маси розчиненої речовини, тобто вірний вираз:
m(розчину) = m(розчинника) + m(Розчиненої речовини).
Припустимо, масова частка розчиненої речовини дорівнює 0,1 або 10%. Значить, що залишилися 0,9, або 90% - це масова частка розчинника.
Масова частка розчиненої речовини широко використовується не тільки в хімії, але і в медицині, біології, фізиці, а також повсякденному житті. Як ілюстрацію до сказаного розглянемо рішення деяких завдань прикладного характеру.
Завдання 1.Перед посадкою насіння томатів дезінфікують (протруюють) 1%-м розчином марганцівки. Яку масу такого розчину можна приготувати із 0,25 г марганцівки?
Дано:
(марганцівки) = 0,01 г,
m(Марганцівки) = 0,25 р.
Знайти:
m(Розчину).
Рішення
Знаючи масу розчиненої речовини та її масову частку в розчині, можна обчислити масу розчину:
Відповідь. m(Розчину) = 25 г.
Завдання 2.У медицині широко застосовують так звані фізіологічні розчини, зокрема розчин кухонної соліз масовою часткою солі 0,9%. Розрахуйте маси солі та води, необхідні для приготування 1500 г фізіологічного розчину.
Дано:
(Солі) = 0,009,
m(Розчину) = 1500 р.
Знайти:
m(Солі),
m(Води).
Рішення
Обчислимо масу солі, необхідної для приготування 1500 г фізіологічного розчину:
m(Солі) = m(Розчину) (солі) = 1500 (г) 0,009 = 13,5 г.
Визначимо масу води, необхідної для приготування розчину:
m(води) = m(розчину) – m(Солі) = 1500 - 13,5 = 1486,5 р.
Відповідь. m(Солі) = 13,5 г, m(Води) = 1486,5 р.
Чи відрізняються властивості розчинів від властивостей компонентів, що утворюють ці гомогенні суміші?
За допомогою домашнього експерименту (завдання 9 до цього параграфу) вам буде неважко переконатися в тому, що розчин замерзає за більш низької температури, ніж чистий розчинник. Наприклад, морська водапочинає замерзати при температурі –1,9 °С, тоді як чиста водакристалізується за 0 °С.
1. Що таке масова частка розчиненої речовини? Порівняйте поняття «об'ємна частка» та «масова частка» компонентів суміші.
2. Масова частка йоду в аптечній настоянці йоду становить 5%. Яку масу йоду та спирту потрібно взяти, щоб приготувати 200 г настоянки?
3. У 150 г води розчинили 25 г кухонної солі. Визначте масову частку солі отриманому розчині.
4. У 200 г столового оцту міститься 6 г оцтової кислоти. Визначте масову частку кислоти у столовому оцті.
5. Знайдіть масу води та лимонної кислоти, необхідну для приготування 50 г 5% розчину.
6. З 240 г 3%-го розчину питної соди випарували 80 г води. Знайдіть масову частку соди в отриманому розчині.
7. До 150 г 20% розчину цукру додали 30 г цукру. Знайдіть масову частку речовини в одержаному розчині.
8. Змішали два розчини сірчаної кислоти: 80 г 40%-го і 160 г 10%-го. Знайдіть масову частку кислоти в одержаному розчині.
9. П'ять чайних ложок кухонної солі (з гіркою) розчиніть у 450 г (450 мл) води. Зважаючи на те, що маса солі в кожній ложці приблизно 10 г, розрахуйте масову частку солі в розчині. У дві однакові пластикові пляшкиоб'ємом 0,5 л налийте отриманий розчин і водопровідну воду. Помістіть пляшки у морозильну камеру холодильника. Загляньте в холодильник приблизно за годину. Яка рідина почне замерзати раніше? У якій пляшці вміст раніше перетвориться на кригу? Зробіть висновок.
Завдання 3.1.Визначте масу води 250 г 10%-ного розчину хлориду натрію.
Рішення.З w = m в-ва / m р-разнаходимо масу хлориду натрію:
m в-ва = w m р-ну = 0,1 250 г = 25 г NaCl
Оскільки m р-ну = m в-ва + m р-лю, то отримуємо:
m(Н 2 0) = m р-ну - m в-ва = 250 г - 25 г = 225 г Н 2 0.
Завдання 3.2.Визначте масу хлороводню в 400 мл розчину соляної кислоти з масовою часткою 0,262 і щільністю 1,13 г/мл.
Рішення.Оскільки w = m в-ва / (V ρ), то отримуємо:
m в-ва = w V ρ = 0,262 400 мл 1,13 г/мл = 118 г
Завдання 3.3.До 200 г 14% розчину солі додали 80 г води. Визначте масову частку солі отриманому розчині.
Рішення.Знаходимо масу солі в вихідному розчині:
m солі = w m р-ну = 0,14 200 г = 28 г.
Ця маса солі залишилася й у новому розчині. Знаходимо масу нового розчину:
m р-ну = 200 г + 80 г = 280 г.
Знаходимо масову частку солі в отриманому розчині:
w = m солі / m р-ну = 28 г / 280 г = 0,100.
Завдання 3.4.Який об'єм 78%-ного розчину сірчаної кислоти із щільністю 1,70 г/мл треба взяти для приготування 500 мл 12%-ного розчину сірчаної кислоти із щільністю 1,08 г/мл?
Рішення.Для першого розчину маємо:
w 1 = 0,78і ρ 1 = 1,70 г/мл.
Для другого розчину маємо:
V 2 = 500 мл, w 2 = 0,12і ρ 2 = 1,08 г/мл.
Оскільки другий розчин готуємо з першого додаванням води, маси речовини в обох розчинах однакові. Знаходимо масу речовини у другому розчині. З w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)маємо:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,12 500 мл 1,08 г/мл = 64,8 г.
m 2 = 64,8 г. Знаходимо
об'єм першого розчину. З w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)маємо:
V 1 = m 1 /(w 1 ρ 1) = 64,8 г/(0,78 1,70 г/мл) = 48,9 мл.
Завдання 3.5.Який об'єм 4,65% розчину гідроксиду натрію з щільністю 1,05 г/мл можна приготувати з 50 мл 30% розчину гідроксиду натрію з щільністю 1,33 г/мл?
Рішення.Для першого розчину маємо:
w 1 = 0,0465і ρ 1 = 1,05 г/мл.
Для другого розчину маємо:
V 2 = 50 мл, w 2 = 0,30і ρ 2 = 1,33 г/мл.
Оскільки перший розчин готуємо з другого додаванням води, маси речовини в обох розчинах однакові. Знаходимо масу речовини у другому розчині. З w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)маємо:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,30 50 мл 1,33 г/мл = 19,95 г.
Маса речовини у першому розчині також дорівнює m 2 = 19,95 г.
Знаходимо об'єм першого розчину. З w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)маємо:
V 1 = m 1 / (w 1 ρ 1) = 19,95 г / (0,0465 1,05 г/мл) = 409 мл.
Коефіцієнт розчинності (розчинність) - максимальна маса речовини, що розчиняється в 100 г води при даній температурі. Насичений розчин - це розчин речовини, який знаходиться в рівновазі з наявним осадом цієї речовини.
Завдання 3.6.Коефіцієнт розчинності хлорату калію при 25 °С дорівнює 8,6 г. Визначте масову частку цієї солі в насиченому розчині при 25 °С.
Рішення.У 100 г води розчинилося 86 г солі.
Маса розчину дорівнює:
m р-ну = m води + m солі = 100 г + 8,6 г = 108,6 г,
а масова частка солі в розчині дорівнює:
w = m солі / m р-ну = 8,6 г / 108,6 г = 0,0792.
Завдання 3.7.Масова частка солі в насиченому при 20 ° С розчині калію хлориду дорівнює 0,256. Визначте розчинність цієї солі у 100 г води.
Рішення.Нехай розчинність солі дорівнює хм у 100 г води.
Тоді маса розчину дорівнює:
m р-ну = m води + m солі = (х + 100) г,
а масова частка дорівнює:
w = m солі / m р-ну = х / (100 + х) = 0,256.
Звідси
х = 25,6 + 0,256 х; 0,744 х = 25,6; х = 34,4 гна 100 грамів води.
Молярна концентрація з- Відношення кількості розчиненої речовини v (моль)до об'єму розчину V (у літрах), з = v (моль) / V (л), с = m в-ва / (М V (л)).
Молярна концентрація показує число моль речовини в 1 л розчину: якщо децимолярний розчин ( з = 0,1 М = 0,1 моль/л) означає, що 1 л розчину міститься 0,1 моль речовини.
Завдання 3.8.Визначте масу КОН, необхідну приготування 4 л 2 М розчину.
Рішення.Для розчинів з молярною концентрацією маємо:
з = m/(М V),
де з- молярна концентрація,
m- маса речовини,
М - молярна масаречовини,
V- Об'єм розчину в літрах.
Звідси
m = з М V(л) = 2 моль/л 56 г/моль 4 л = 448 г КОН.
Завдання 3.9.Скільки мл 98% розчину Н 2 SO 4 (ρ = 1,84 г/мл) необхідно взяти для приготування 1500 мл 0,25 М розчину?
Рішення. Завдання на розведення розчину. Для концентрованого розчинумаємо:
w 1 = m 1 / (V 1 (мл) ρ 1).
Необхідно знайти об'єм цього розчину V 1 (мл) = m 1 / (w 1 ρ 1).
Оскільки розведений розчин готується з концентрованого змішуванням останнього з водою, маса речовини в цих двох розчинах буде однакова.
Для розбавленого розчину маємо:
з 2 = m 2 / (М V 2 (л))і m 2 = з 2 М V 2 (л).
Знайдене значення маси підставляємо для об'єму концентрованого розчину і проводимо необхідні обчислення:
V 1 (мл) = m / (w 1 ρ 1) = (з 2 М V 2) / (w 1 ρ 1) = (0,25 моль/л 98 г/моль 1,5 л) / (0, 98 1,84 г/мл) = 20,4 мл.
Масова частка — один із важливих параметрів, який активно використовується для розрахунків і не лише у хімії. Приготування сиропів та розсолів, розрахунок внесення добрив на площу під ту чи іншу культуру, приготування та призначення лікарських препаратів. Для цих розрахунків потрібна масова частка. Формула для її знаходження буде дана нижче.
У хімії вона розраховується:
- для компонента суміші, розчину;
- для складової частини з'єднання ( хімічного елемента);
- для домішок до чистих речовин.
Розчин це теж суміш, тільки гомогенна.
Масова частка- Це відношення маси компонента суміші (речовини) до всієї його маси. Виражають у звичайних числахабо у відсотках.
Формула для знаходження така:
𝑤 = (m (сост. частини) · m (суміші, в-ва)) / 100%.
Масова частка хімічного елементау речовині знаходиться по відношенню атомної масихімічного елемента, помноженої на кількість його атомів у цій сполукі, до молекулярної маси речовини.
Наприклад, для визначення wкисню (оксигену) у молекулі вуглекислого газуСО2 спочатку знайдемо молекулярну масувсього з'єднання. Вона становить 44. У молекулі міститься 2 атоми кисню. Значить wкисню розраховуємо так:
w(O) = (Ar(O) · 2) / Mr(СО2)) х 100%,
w(O) = ((16 · 2) / 44) х 100% = 72,73%.
Аналогічним чином хімії визначають, наприклад, wводи в кристалогідраті - комплексі з'єднання з водою. У такому вигляді у природізнаходяться багато речовин у мінералах.
Наприклад, формула мідного купоросу CuSO4 · 5H2O. Щоб визначити wводи в цьому кристалогідраті, потрібно у вже відому формулу підставити, відповідно, Mrводи (у чисельник) та загальну mкристалогідрату (у знаменник). Mrводи 18, а всього кристалогідрату - 250.
w(H2O) = ((18 · 5) / 250) · 100% = 36%
Знаходження масової частки речовини у сумішах та розчинах
Масова частка хімічної сполукиу суміші або розчині визначається за тією ж формулою, тільки в чисельнику буде маса речовини в розчині (суміші), а в знаменнику - маса всього розчину (суміші):
𝑤 = (m (в-ва) · m (р-ра)) / 100%.
Слід звернути увагу, що масова концентрація - це відношення маси речовини до маси всього розчину, а не лише розчинника.
Наприклад, розчинили 10 г кухонної солі 200 г води. Потрібно знайти відсоткову концентрацію солі в отриманому розчині.
Для визначення концентрації солі нам потрібна mрозчину. Вона складає:
m (р-ра) = m (солі) + m (води) = 10 + 200 = 210 (г).
Знаходимо масову частку солі в розчині:
𝑤 = (10 · 210) / 100% = 4,76%
Таким чином, концентрація кухонної солі в розчині становитиме 4,76%.
Якщо за умови завдання дається не m, а об'єм розчину, його потрібно перевести в масу. Робиться це зазвичай через формулу для знаходження густини:
де m - маса речовини (розчину, суміші), а V - його об'єм.
Таку концентрацію використовують найчастіше. Саме її мають на увазі (якщо немає окремих вказівок), коли пишуть про процентному змістіречовин у розчинах та сумішах.
У завданнях часто дається концентрація домішок у речовині чи речовини у його мінералах. Слід звернути увагу, що концентрація (масова частка) чистого з'єднаннябуде визначатися шляхом віднімання 100% частки домішки.
Наприклад, якщо йдеться, що з мінералу одержують залізо, а відсоток домішок 80%, то чистого залізау мінералі 100 - 80 = 20%.
Відповідно, якщо написано, що в мінералі міститься лише 20% заліза, то у всі хімічні реакціїі в хімічне виробництвобратимуть участь саме ці 20%.
Наприкладдля реакції з соляною кислотоювзяли 200 г природного мінералу, В якому вміст цинку 5%. Для визначення маси взятого цинку користуємося тією самою формулою:
𝑤 = (m (в-ва) · m (р-ра)) / 100%,
з якої знаходимо невідому mрозчину:
m (Zn) = (w · 100%) / m (мін.)
m (Zn) = (5 · 100) / 200 = 10 (г)
Тобто, 200 г взятого для реакції мінералу міститься 5% цинку.
Завдання. Зразок мідної руди масою 150 г містить сульфід міді одновалентної та домішки, масова частка яких становить 15%. Обчисліть масу сульфіду міді у зразку.
Рішення Завдання можливе двома способами. Перший - це знайти за відомою концентрації масу домішок і відняти її від загальної mзразок руди. Другий спосіб - це знайти масову частку чистого сульфіду і по ній вже розрахувати його масу. Вирішимо обома способами.
- I спосіб
Спочатку знайдемо mдомішок у зразку руди. Для цього скористаємося вже відомою формулою:
𝑤 = (m (домішок) · m (зразка)) / 100%,
m(примес.) = (w · m (зразка)) · 100% , (А)
m(примес.) = (15 · 150) / 100% = 22,5 (г).
Тепер по різниці знайдемокількість сульфіду у зразку:
150 - 22,5 = 127,5 г
- II спосіб
Спочатку знаходимо wз'єднання:
100 — 15 = 85%
А тепер по ній, скориставшись тією самою формулою, що й у першому способі (формула А), знайдемо mсульфіду міді:
m(Cu2S) = (w · m (зразка)) / 100%,
m(Cu2S) = (85 · 150) / 100% = 127,5 (г).
Відповідь: маса сульфіду міді одновалентного у зразку становить 127,5г.
Відео
З відео ви дізнаєтеся, як правильно робити розрахунки за хімічним формуламта як знайти масову частку.
Чи не отримали відповідь на своє запитання? Запропонуйте авторам тему.