Химия

Вещества в природе
План урока:
Задачи на концентрацию растворов
Чистые вещества в природе
А как вы думаете, существуют чистые вещества? Для решения этого вопроса, посмотрим на рисунок.
Девочка, относительно ребят выглядит чистенько и опрятно, можно сказать, что она служит для них образцом. Мальчишки оба грязные, но их загрязнённость разная. Значит, вещество, которое не будет содержать примесей, является чистым. В зависимости от процентного содержания примесей, выделяют виды чистых веществ.
Снова возникает вопрос, можем ли мы применить к воде понятие чистое вещество? Таковой является дистиллированная вода, полученная путём перегонки.
Во время кипячения вода, в виде пара, через газоотводящую трубку, поступает в пробирку-приёмник, которая помещена в стакан со льдом. Полученная таким образом вода не способна проводить электрический ток, поскольку не содержит солей, она относится к химически чистым веществам, которые находят применение в лаборатории и медицине. Не стоит путать данный процесс с кипячением, который вы ежедневно наблюдаете. Кипячёная вода будет электропроводна, поскольку соли не были удалены.
Растворы как смеси
Окружающий мир состоит из смесей. Воздух, который нам так необходим, земля, пища, одежда, техника, можно перечислять до бесконечности. Однако по своему внешнему виду, они существенно отличаются. К примеру, смесь вода – спирт и вода – масло, вода – песок и вода – сахар.
Гомогенная смесь характеризуется однородностью, наливая в стакан столовую воду, о присутствии минеральных солей, мы можем судить по вкусу и читая состав на этикетке. Взяв в руки бронзовую монету, мы не можем выделить отдельно медь и олово.
Играя в салки в воде, так увлекаетесь игрой, и не замечаете, что песок со дна распределился по воде. Бегая по пляжу, поднимаете столб пыли. Вы наверняка, даже не подозреваете, что это все примеры природных гетерогенных смесей. Ключевым признаком является их неоднородность.
В зависимости от агрегатного состояния составляющих частиц, разделяют следующие гетерогенные смеси.
Применение суспензий имеет широкий спектр во многих отраслях:
- Медицина: порошки, зубная паста, скраб;
- Химическая промышленность: пасты, порошки, красители;
- Пищевая промышленность: соусы, кетчупы, шоколадная масса.
Налив в стакан с водой малую часть подсолнечного масла и потом взболтав эту смесь, вы завороженно наблюдали за пузырьками. Это классический пример эмульсии в быту, смесь взаимно нерастворимых жидкостей. Однако пролившаяся нефть в море, которая также является примером эмульсии, наносит большой вред всему живому организму.
Разделение гетерогенных смесей, а также гомогенных, возможно с помощью следующих способов.
Данный урок посвящён гомогенным смесям, а именно растворам, в которых не существует границы между входящими веществами.
Состав растворов
Чтобы приготовить сладкий напиток, необходимо взять сахар (растворимое вещество) и воду, которая будет играть роль растворителя. Масса раствора состоит из входящих в неё компонентов.
Растворённое вещество в данном случае сахар, поскольку его количество малое по отношению к воде.
Чтобы выразить, какую часть занимает растворённое вещество, введём понятие массовая концентрация или массовая доля.
Вернёмся к примеру с сахаром, массовая концентрация вещества будет составлять:
Чем выше масса растворённого вещества, тем более концентрированный раствор.
И снова вспомним наш сладкий раствор, допустим, вы утром ещё не очень проснулись, и вместо одной ложечки сахара, положили две. Как выйти из ситуации? Правильно, добавить воды. При этом доля растворённого вещества (сахара) уменьшается и образуется разбавленный раствор.
Разберёмся ещё с одним понятием – растворимость.
Обратите внимание, что указывается растворимость при определённой температуре. Возьмём два стакана объёмом 100 мл, в одном горячая, а во втором холодная вода. В оба добавим 3 столовых ложки сахара. Как вы думаете, где лучше и быстрее растворится сахар? Конечно там, где температура воды выше.
Существует зависимость между растворимостью и природой вещества.
Растворимость сахара при температуре 20 °C составляет 2000 г на 1л, раствор с такими данными будет насыщенным. При меньшем содержании растворённого вещества – ненасыщенным, большем – пересыщенным.
Химия не только удивительная наука, но она ещё и экспериментальная. С разрешения взрослых, Вы можете выполнить эксперимент. Вырастить замечательный «сад». Чтобы выполнить данный опыт, необходимо приготовить насыщенный раствор медного купороса или другой соли.
А как Вы думаете, может концентрированный раствор вещества быть ненасыщенным. Математические расчёты помогут дать ответ. Допустим, что растворили 200 г сахара в 100 г воды при температуре 20°C. Необходимо определить массовую концентрацию.
Как показывают расчёты, этот раствор будет концентрированным, однако является ненасыщенным.
Насыщенность и концентрация – это разные понятия.
Рассмотрим на примере сахара и гипса (CaSO4∙2H2O).
Поскольку большинство химических процессов происходит между растворами, важно знать, какое количество вещества там содержится. Содержание растворённого вещества можно выразить в массовых долях, а также с помощью ещё одного вида, которая носит название молярная концентрация.
Если массовая доля растворённого вещества показывает содержание вещества в растворе (%), то молярная концентрация указывает, сколько моль содержится в 1 литре раствора.
Промоделируем лабораторную ситуацию. Разбавленный раствор щёлочи был приготовлен путём растворения 10 г гидроксида натрия в 500 мл воды. Наша с Вами задача, определить массовую и молярную концентрации.
Задачи на концентрацию растворов
С приготовлением растворов связана работа не только химиков, люди разных профессий сталкиваются с этой задачей, где необходимо рассчитать какое количество растворённого вещества содержится в растворе.
Задача 1. Какую массу соли и объём воды нужно, чтобы приготовить концентрированный раствор соли массой 500 г с массовой долей хлорида калия 70%?
Задача 2. К раствору хлорида железа (II) объёмом 500 мл, плотность которого равна ρ = 1,012 г/мл и массовой долей 12 % прибавили 100 г воды. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
Достаточно часто возникает необходимость смешивать растворы, концентрация массовых долей которых отличается, чтобы получить раствор определённой концентрации. Рассмотрим правило смешивания растворов или как его ещё называют «правило креста»
Задача 3. Определите концентрацию раствора, полученного при сливании растворов сульфата натрия массой 300 г 25% и 150 г 10%.
Задача 4. Раствор серной кислоты массой 250 г с массовой долей 15%, реагирует с цинком. Сколько грамм соли образовалось в результате реакции?
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
Чистым веществом является (2 ответа):
1) Бронза 2) Железная руда 3) Золото 4) Сталь 5) Дистиллированная вода
Доля раствора, полученного путём растворения 15 г соли в 100 мл воды, будет равна:
1) 15% 2) 10% 3) 13% 4) 14%
Разбавленный раствор кислоты получили путём смешивания концентрированного раствора объёмом 100 мл (ρ = 1,013 г/мл) и массовой долей 85% с 1 л воды. Его концентрация составит:
1) 75% 2) 78% 3) 7,8% 4) 17%
При смешивании растворов азотной кислоты массой 630 г, содержание кислоты в котором составляет 15%, с раствором гидроксида натрия, образовалась соль массой:
1) 300 г 2) 224,4 г 3) 127,5 г 4) 112,3 г