ЗАНЯТТЯ № 4 (6 год

ЗАНЯТТЯ № 4 (6 год.)

Тема 8. Вчення про розчини

Тема 9. Способи вираження складу розчинів. Приготування розчинів заданої концентрації

МЕТА:

– визначати тип розчину та розрізняти його компоненти;

– трактувати механізм розчинення, електролітичної дисоціації та гідролізу речовин;

– застосувати закони Дальтона та Сеченова для обчислення розчинності газів у рідинах;

– розрахувати масову частку, молярну, моляльну концентрації, мольну частку, молярну концентрацію еквівалента та титр за вказаними значеннями маси розчиненої речовини, об’єм розчину або розчинника;

– вміти готувати розчин з певною масовою часткою, молярною, моляльною концентрацією, молярною концентрацією еквіваленту або титром;

– трактувати правило змішування розчинів з різною масовою часткою і застосувати його на практиці.

Професійна орієнтація студентів

Розчини відіграють важливу роль для живих організмів. З утворенням розчинів безпосередньо зв’язані процеси засвоєння речовин, в тому числі ліків, та виведення з організму продуктів життєдіяльності. Тому, важливим є вивчення розчинності речовин у рідинах та залежність розчинності від різних факторів (температури, тиску, природи речовин). Основною характеристикою розчинів є їх кількісний склад. Це стосується як лабораторних досліджень, так і виготовлення та використання лікарських препаратів. Адже при виготовленні, аналізі чи застосуванні ліків необхідно знати вміст основного компоненту (активної речовини) у препараті, а також часто доводиться робити перерахунок концентрацій від одного способу вираження в інший.

Методика виконання практичної роботи.

Тема №8 Експериментальне визначення розчинності солі

Прилади і реактиви:  K₂Cr₂O₇ (крист.), стакан хімічний (50мл), піпетка (5мл), фарфоровий бюкс, технохімічні ваги.

Робота 1. Визначення розчинності біхромату калію.

            На технічних терезах відважити 1 г (2 г, 3г) розтертого в порошок біхромату калію (K₂Cr₂O₇); помістити його у стакан місткістю 50 мл, додати 5 мл (10 мл, 15 мл) дистильованої води. Суміш нагріти до повного розчинення солі. Одержаний розчин охолоджують до кімнатної температури. Випадають кристали. Коли повністю осядуть кристали, а розчин стане прозорим, злити розчин у сухий  стакан. Виміряти температуру розчину. Чистою сухою піпеткою відібрати 3-5 мл розчину у зважений сухий фарфоровий бюкс. Зважити бюкс з розчином і поставити його на пальник з азбестовою прокладкою, або піщану баню, повільно випарити повністю воду і висушити сіль. Охолодити бюкс і зважити. Висушування повторити знову і знову зважити бюкс з сіллю. Визначення проводити до тих пір, поки результати двох останніх зважувань будуть відрізнятися не більше, ніж на 0,02 г (постійної маси бюкса). За результатами досліджень обчислити розчинність та процентну концентрацію розчину. Результати досліджень записати у таблицю.

t розчину, °С	m бюкса, г	m бюкса з розчином К2Сr2О7, г	m розчину К2Сr2О7,г	m бюкса з сухою сіллю, г	m солі, г	W,% розчину К2Сr2О7	S К2Сr2О7, г/100г Н2О

Розрахувати відносну похибку досліду.

 Тема 9. Способи вираження складу розчинів. Приготування розчинів заданої концентрації

Прилади і реактиви: NaCl (крист). технохімічні ваги, мірний циліндр (100 мл), набір ареометрів, мірні піпетки, стакани (50, 100, 200 мл), циліндр (100 мл), мірна колба (250 мл), мірні піпетки, скляні палички, дистильована вода, H₂SO₄ (10 %-ий розчин), CaCl₂·6H₂O (крист), CuSO₄·5H₂O (крист).

2

3

4

5

1

  Рис. 1. Хімічний посуд:

1. хімічні стакани;

2. конічні колби;

3. мірні циліндри;

4. мірна колба;

5. пробірки.

Робота 2. Приготування розчину натрій хлориду та визначення масової частки приготовленого розчину.

На технічних терезах зважити наступні варіанти: 1г; 2г; 3 г; 4г; 5 г; 6г; 7г; 8 г; 9г; 10 г; 11г; 12 г хлориду натрію або іншої розчинної речовини. Відміряти 100 мл води. Речовину переносять у стакан ємністю 200 мл, залишки вмісту годинникового скла змити водою із циліндра та вилити решту води у стакан. Вміст перемішати скляною паличкою. Розчин влити у циліндр на 100 мл до 4/5 об’єму.

Рис. 2. Ареометр

Визначити густину ареометром: ρ_р-ну =

 Обчислити масову частку хлориду натрію (чи іншої речовини) в приготовленому розчині (впишіть формулу обрахунку)

w(_екс)=

 

та використовуючи густину порівняти її з даними довідникової таблиці:

 w(теор)=

Обчислити відносну похибку досліду:

 Для приготовленого розчину обчислити молярну, моляльну концентрації та титр (впишіть формули для обрахунку та розмірність):

С_M=

C_m=

T=

Робота 3. Приготування розчину хлориду натрію з заданою масовою часткою та загальним об’ємом розчину.

Здійсніть обрахунки для приготування варіанти: 200 мл 1%; 200 мл 2%; 200 мл 3%; 200 мл 4%; 200 мл 5%; 100 мл 1%; 100 мл 1,5%; 100 мл 2%; 100 мл 3%; 100 мл 4%; 250 мл 2%, 250 мл 3% розчинів хлориду натрію (чи іншої речовини). Зважте наважку на технічних терезах на годинниковому склі. Обережно, використовуючи скляні лійки, перенесіть сіль у мірні колби з відповідним завданню об’ємом та промийте лійку і годинникове скло невеликою кількістю дистильованої води. Далі заповніть мірну колбу з сіллю на 2/3 частини водою. Сіль ретельно перемішуючи розчиніть. Доведіть водою об’єм колби до мітки. Закрийте корком та перемішайте.

Виміряйте густину одержаного розчину та порівняйте з табличними даними:     ρ_{р-ну(експ)} =

ρ_{р-ну(теор)} =

Обчисліть  відносну похибку експерименту.

Робота 4. Приготування фізіологічного розчину з гіпертонічного  (10%) розчину натрій хлориду.

Використовуючи «правило хреста» обрахувати  об’єм вихідного розчину (10%) та води (0%), які необхідно взяти для виготовлення заданого об’єму (варіанти:V=50; 75; 100;  125; 150; 175; 200; 225; 250; 300; 325; 350 мл) фізіологічного розчину (0,9%).

 Рис. 3 Загальна сема «правила хреста»

 Відміряти вирахуваний об’єм гіпертонічного розчину, перенести його у стакан і розвести його обрахованою кількістю води. Перемішати розчин.

Робота 5. Приготування молярного чи нормального розчину сульфатної кислоти з 10 % ного  розчину.

Знайти у довіднику густину вихідного розчину сульфатної кислоти.

ρ_10% =

Розрахувати об’єм кислоти, необхідний для приготування варіанти:  0,1М 100 мл; 0,15М 200 мл; 0,1М 200мл; 0,15М 250 мл; 0,2М 100 мл; 0,25М 200 мл; 0,1н 250 мл; 0,1н 100 мл; 0,1н 200 мл; 0,15н 250 мл; 0,2н 100 мл; 0,25н 200 мл розчину.

Відміряти обчислений об’єм розчину мірним циліндром і перенести у мірну колбу з відповідним завданню об’ємом, у якій до половини налито дистильовану воду. Приливати сульфатну кислоту до води необхідно малими порціями. Перемішати розчин у колбі. Почекати поки розчин охолоне до кімнатної температури і довести рівень рідини у колбі до мітки дистильованою водою.

Виміряйте густину одержаного розчину:   

 ρ_{р-ну(експ)} =

Використовуючи формулу перерахунку розрахуйте масову частку у приготованому розчині.

 

Робота 6. Приготування розчину розчиненням кристалогідрату.

Обчислити масу СаС1₂ · 6Н₂О, яка необхідна для приготування варіанти: 200 мл 0,1 М; 100 мл 0,15 М; 50 мл 0,2 М; 250 мл 0,25 М; 50 мл 0,3 М; 200 мл 0,4 М; розчину.

Обчислити масу СuSO₄ · 5Н₂О, яка необхідна для приготування варіанти: 50 мл 0,1 М; 100 мл 0,15 М; 50 мл 0,2 М; 250 мл 0,25 М; 50 мл 0,3 М; 200 мл 0,4 М; розчину.

Приклад розрахунку  50 мл 0,1 М CaCl₂·6H₂O:

M_(CaCl2) =111 г/моль

M_{(CaCl2·6H2O )}= 219 г/моль

m_(CaCl2) = C_M · V(л) · М = 0,1 моль/л · 0,05л · 111г/моль = 0,555г

111 г/моль CaCl₂ ——- 219 г/моль CaCl₂·6H₂O

0,555 г ———————-Х

X = 1,095 г

Для приготування 50 мл 0,1М розчину кальцію хлориду необхідно взяти 1,095г

кристалогідрату.

Розчинення проводити так, як описано у роботі 3.

Програма самопідготовки студентів

Тема 8. Вчення про розчини

 Суть основних положень: розчини, розчинник, розчинена речовина. Розчинність. Розчини газуватих, рідких та твердих речовин.

 Вода як один з найпоширеніших розчинників у біосфері і хімічній технології. Роль водних розчинів у життєдіяльності організмів. Неводні розчинники і розчини.

 Процес розчинення як фізико-хімічне явище (Д.І. Менделєєв, М.С. Курнаков). Розчинність твердих речовин у рідинах, чинники, що впливають на розчинність. Розчинність газів у рідинах, її залежність від парціального тиску (закон Генрі, Генрі-Дальтона), від температури, концентрації розчинених у воді електролітів (закон Сєченова).

Тема 9. Способи вираження складу розчинів

 Способи вираження складу розчинів. Масова, об’ємна та масо-об’ємна  частка розчиненої речовини. Молярна концентрація. Молярна концентрація еквівалента. Моляльність розчину. Мольна частка розчиненої речовини. Титр розчину.

 Приготування розчинів із заданим складом.

Основні поняття

Розчин

Розчинник

Розчинена речовина

Розчинність

Масова частка

Об’ємна частка

Масо-об’ємна частка

Мольна частка

Молярна концентрація

Молярна концентрація еквівалента

Моляльність розчину

Титр розчину

 

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. Для кількісного визначення лікарських засобів з кислотними властивостями використовують 0,1 М розчин натрій гідроксиду. Яку масу NaOH необхідно взяти для приготування 5 л такого розчину?

A. 50 г

B. 40 г

C. 10 г

D. 30 г

Е. 20 г

2. Коефіцієнт розчинності солі виражає:

A. Масу солі, яка розчиняється при даній температурі у 100 г розчину

B. Масу солі, яка розчиняється при даній температурі у 100 г розчинника

C. Масу солі, яка розчиняється у 100 г насиченого розчину

D. Масу солі, яка викрастилізується при охолодженні із насиченого розчину

E. Масу солі, яка розчиняється у 1 мл розчину

3. До концентрованої сульфатної кислоти не можна доливати воду, тому що:

A. Вода має велику теплоємність

B. Концентрована сульфатна кислота – сильний окисник

C. Вода закипає на поверхні і розбризкує кислоту

D. Вода менш в’язка, ніж кислота, і її можна швидко перелити через край

E. Вода більш в’язка ніж кислота

Відповіді на тести:

Тест 1.  Відповідь Е, оскільки m_KOH=C_M·M·V=0,1 моль/л·40 г/моль·5 л = 20 г.

Тест 2. Відповідь В.

Тест 3. Відповідь С.

Домашнє завдання: 1, 10, 17, 23 .

1. Випаровуванням досуха насиченого при 10°С розчину натрій хлориду  масою 200г добуто сіль масою 52,6г. Яка розчинність натрій хлориду у воді при 10°С?

2. Розчинність  натрій нітриту  при 10°С дорівнює 80,5г. Скільки грамів цієї солі можна розчинити у воді масою 250г при 10°С?

3. Для розчинення кристалогідрату SrCl₂ 6H₂O масою 84г при 15°С потрібна вода масою 100г. Обчислити розчинність  стронцій хлориду (безводної солі).

4. Визначити масу калій нітрату, який викристалізується при охолодженні до 20°С 840 г насиченого при 60°С розчину (розчинність KNO₃ 110г в 100мл води при 60°С, 32г в 100мл при 20°С).

5. Розчинність СuSO₄ при 20 і 100°С рівна відповідно 20,2 і 77г. Яка маса купрум сульфату випаде в осад, якщо охолодити 825г розчину від 100 до 20°С ?

6. Розчин хлориду калію масою 200 г та масовою часткою 36% змішали з 150 г розчину тієї самої солі, масова частка у якій хлориду калію становить 12%. Визначити масову частку одержаного розчину.

7. Визначити концентрацію розчину, одержаного змішуванням 300 г розчину сульфатної кислоти з масовою часткою 98% з 250 г води.

8. Обчислити масу розчинів з масовою часткою кислоти 10 і 60 відсотків, необхідних для приготування 800 г 20% розчину.

9. Визначити об’єми 12 М та 2 М розчинів гідроксиду калію, необхідних для виготовлення 500 мл 4 М розчину.

10. Обчислити об’єм сірководню, який треба розчинити в 245 мл води, щоб одержати розчин сульфідної кислоти масовою часткою 18,25%.

11. Масова частка хлоридної кислоти в розчині дорівнює 32,8%. Визначити скільки об’ємів хлороводню розчинено в одному об’ємі води за нормальних умов.

12. До 320 мл 60% розчину нітратної кислоти з густиною 1367 кг/м³ долили 500 мл води. визначити масову частку кислоти  та молярну концентрацію одержаного розчину.

13. Знайти об’єм 92% ортофосфорної кислоти з густиною 1,77 г/см³, необхідний для виготовлення 500 мл 0,8 н розчину.

14.  Обчислити, скільки необхідно 0,1 М розчину та 0,2 М розчину хлоридної кислоти для приготування 500 мл 0,12 М розчину?

15.  Скільки необхідно 10 %-ного розчину натрій нітрату для приготування 100 мл 0,01М його розчину?

16.  Обчислити скільки необхідно взяти мідного купоросу для приготування 200мл 0,5 моль/л розчину купрум сульфату ?

17. Який об’єм 0,1н розчину барій хлориду  можна приготувати з 30г сухої речовини?

18. Яка масова частка 0,5н розчину сульфатної кислоти, якщо його густина рівна 1,2245г/см³?

19. Обчисліть нормальність і молярність 36%-го розчину нітратної кислоти (r = 1,22 г/см³).

20. У воді масою 920 г розчинили 80 г сульфатного ангідриду. Визначити масову частку сульфатної кислоти в одержаному розчині.

21. Визначити масу оцтового ангідриду, який можна добути з 300 г 305 розчину оцтової кислоти.

22. Визначити масову частку розчину ортофосфорної кислоти, добутого розчиненням оксиду фосфору (V) масою 49,7 г у 150 мл 85% розчину ортофосфорної кислоти з густиною 1,70 г/мл.

23. Обчислити молярну концентрацію еквіваленту, моляльну концентрацію та титр розчину алюміній сульфату з масовою часткою солі 10% (r = 1,105 г/мл).

24. Розчиненням 61 г амоній сульфату 939 г води отримано розчин (r » 1 г/мл) для якого треба визначити:

а) масову частку розчиненої речовини (в %);

б) мольну частку розчиненої речовини;

в) молярну концентрацію розчину;

г) моляльну концентрацію розчину.

25.  На нейтралізацію 15 мл розчину фосфатної кислоти витрачено 20 мл розчину КОН з молярною концентрацією еквівалента 0,3 моль/л. Розрахуйте С (1/Z H₃РO₄) у розчині.

26.  Користуючись основними законами хімії, ґрунтуючись на знанні способів вираження концентрації розчинів, вирішіть завдання:

а) Розрахуйте масу наважки натрію гідроксиду, необхідну для приготування 230 мл розчину з концентрацією 0,6 моль/л.

б) Розрахуйте масу наважки калію гідроксиду, необхідну для приготування 200 мл розчину з концентрацією 0,5 моль/л.

в) Розрахуйте масу наважки натрію хлориду, необхідну для приготування 130 мл розчину з концентрацією 0,2 моль/л.

г) Яка маса нітратної кислоти міститься в 200 мл розчину з концентрацією 0,1 моль/л ?

д) Розрахуйте масу наважки калію сульфату, необхідну для приготування 100 мл розчину з концентрацією 0,6 моль/л

е) Розрахуйте масу наважки натрію гідрокарбонату, необхідну для приготування 130 мл розчину з концентрацією 0,5 моль/л

ж) Розрахуйте масу наважки барію хлориду, необхідну для приготування 300 мл розчину з концентрацією 0,8 моль/л

з) Розрахуйте масу наважки кальцію гідроксиду, необхідну для приготування 200 мл розчину з концентрацією 0,001 моль/л.

и) Розрахуйте масу наважки ферум(IІI) сульфату, необхідну для приготування 500 мл розчину з концентрацією 0,2 моль/л

к) Розрахуйте масу наважки аргентум нітрату, необхідну для приготування 450 мл розчину з концентрацією 0,5 моль/л

л) Який об’єм розчину хлоридної кислоти з масовою часткою 22% (r =1,10 г/мл) необхідний для приготування 402 мл розчину концентрацією 0,15 моль/л?

м) Який об’єм розчину сульфатної кислоти з масовою часткою 22% (r =1,076 г/мл) необхідний для приготування 400 мл розчину концентрацією 0,15 моль/л?

н) Який об’єм розчину нітратної кислоти з масовою часткою 22% (r =1,246 г/мл) необхідний для приготування 402 мл розчину концентрацією 0,15 моль/л?

о) Який об’єм розчину хлоридної кислоти з масовою часткою 14% (r =1,12 г/мл) необхідний для приготування 100 мл розчину концентрацією 0,15 моль/л?

п) Який об’єм розчину сульфатної кислоти з масовою часткою 20% (r =1,36 г/мл) необхідний для приготування 350 мл розчину концентрацією 0,1 моль/л?

р) Який об’єм розчину нітратної кислоти з масовою часткою 18% (r =1,22 г/мл) необхідний для приготування 300 мл розчину концентрацією 0,20 моль/л

с) Який об’єм розчину хлоридної кислоти з масовою часткою 24% (r =1,17 г/мл) необхідний для приготування 500 мл розчину концентрацією 0,2 моль/л?

т) Який об’єм розчину сульфатної кислоти з масовою часткою 30% (r =1,46 г/мл) необхідний для приготування 1 л розчину концентрацією 0,15 моль/л?

у) Який об’єм розчину нітратної кислоти з масовою часткою 12% (r =1,18 г/мл) необхідний для приготування 400 мл розчину концентрацією 0,3 моль/л?

ф) Який об’єм розчину хлоридної кислоти з масовою часткою 30% (r =1,20 г/мл) необхідний для приготування 2,0 л розчину концентрацією 0,15 моль/л?

Студент повинен знати:

1. Типи дисперсних систем.

2. Розчини. Розчинник, розчинена речовина. Мати поняття про воду як найпоширеніший розчинник.

3. Сольватація і тепловий ефект розчинення.

4. Розчинність газів у рідинах. Закон Генрі – Дальтона.

5. Розчинність рідин і твердих речовин. Криві розчинності.

6. Способи вираження складу розчинів:

7. Розчини. Розчинність твердих речовин у рідинах.

Студент повинен вміти:             

1.      Вміти приготувати розчин заданої молярної та процентної концентрації.

2.      Проводити перерахунок розчинів однієї концентрації в іншу концентрацію.

3.      Визначати густину розчинів з допомогою ареометрів.

Джерела інформації:

а) Основні:

1. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.

2. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. –ВТФ «Перун», 2004. – 480 с. 

3.      Рейтер Л.Г. Степаненко О.М., Басов В.П. Теоретичні розділи загальної хімії: Навчальний посібник. – К.: Каравела, 2003. – 344 с.

4.      Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шк., 2003. – 743 с.

5. Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.

6. Каличак Я.М., Кінжибало В.В., Котур Б.Я. та ін. Хімія. Задачі, вправи, тести: Навчальний посібник. – Львів: Світ, 2001. – 176 с.

7. Державна Фармакопея України / Державне підприємство «Науковий-експертний фармакопейний центр». – 1-е вид. – Харків: РІРЕГ, 2001.– 556 с.

8. www.tdmu.edu.te.ua/education.php.

б) Додаткові:

1.      В. Гомонай, С. Мільович Біонеорганічна хімія. – Ужгород: ВАТ «Патент», 2006. – 200 с.

2.      Телегус В.С., Бодак О.І., Заречнюк О.С., Кінжибало В.В. Основи загальної хімії – За ред. В.С. Телегуса: Підручник – Львів: Світ, 2000 – 424 с.

3.      Ершов Ю.А. Попков А.С. Берлянд А.З. Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М.: Высш. шк., 2000. – 560 с.

Автор: к.х.н., доц. Демид А.Є.

 

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

_____     ________2013 р. протокол № ___

 

Переглянуто на засіданні кафедри

_____     ________20__ р. протокол № ___