Ответы к §25. Массовая и объемная доли компонентов смеси (раствора)

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://foxford.ru/wiki/himiya/massovaya−dolya−elementa−massovaya−dolya−veschestva
2. https://www.yaklass.ru/p/himija/89−klass/raschetnye−zadachi−po−khimii−14608/vychislenie−massovoi−doli−veshchestva−v−rastvore−228938/re−cc5a9349−444d−4292−a42e−b71a7bfb9b7c
3. https://dic.academic.ru/dic.nsf/stroitel/6082
4. https://interneturok.ru/lesson/chemistry/8−klass/bpervonachalnye−himicheskie−predstavleniyab/massovaya−dolya−himicheskogo−elementa−v−veschestve

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                             Массовая доля
Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Ее обозначают буквой ω («омега»). Важно заметить, что в понятие раствора входит как растворитель, так и само растворенное вещество.
Массовая доля вычисляется по формуле
$ω (вещ-во) =\frac{m (в-во)}{m (р-р)}$.
Полученное число будет показывать массовую долю в долях от единицы, если нужно получить в процентах − его нужно умножить на 100%.
Масса раствора равна сумме его компонентов:
m (р−ра) = m (в−ва) + m (р−ля).
В случае двухкомпонентного раствора массовая доля растворенного вещества и массовая доля растворителя в сумме дают 100%:
ω (в−ва) + ω (р−ля)=100%.
Масса раствора находится сложением масс компонентов, входящих в раствор:
m (р−ра) = m (в−ва) + m (р−ля).

?. Вопросы и задания

1. Для борьбы с болезнями растений, особенно плодовых деревьев и виноградников, применяют раствор сульфата меди (II). Обычно растворяют 100 г соли на ведро воды (8л). Какова массовая доля соли в полученном растворе? Сколько воды и соли содержится в 500 г этого раствора?

Ответ:

Дано:
$m_{1}(CuSO_{4})$ = 100 г;
V ($H_{2}O$) = 8 л;
$m_{2} (р-ра)$ = 500 г.
_____________
ω ($CuSO_{4}$) − ?
$m_{2} (CuSO_{4})$ − ?
$m_{2} (H_{2}O)$ − ?
Решение:
V ($H_{2}O$) = 8 л = 8000 мл;
m = ρ · V;
Допустим, плотность воды 1 г/мл, тогда
$m_{1}(H_{2}O)$ = 1 * 8000 = 8000 г.
$m_{1}(р-ра)=m_{1}(CuSO_{4})+m_{1}(H_{2}O) = 100 + 8000 = 8100$ г;
$ω =\frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω (CuSO_{4}) = \frac{100}{8100} = 0,012$ или 1,2%;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω;
$m_{2} (CuSO_{4}) = 500 * 0,012 = 6$ г;
$m_{2} (H_{2}O) = m_{2}(р-ра) - m_{2} (CuSO_{4})$ = 500 − 6 = 494 г.
Ответ. 1,2 %; 6 г; 494 г.

2. Вычислите массы йода и спирта, необходимые для приготовления 30 г 5%−го раствора иодной настойки.

Ответ:

Дано:
ω ($I_{2}$) = 5%;
m (р−ра) = 30 г.
_____________
m ($I_{2}$) − ?
m (спирт) − ?
Решение:
m (вещ−во) = m (р−р) * ω;
ω ($I_{2}$) = 5 * 0,01 = 0,05;
m ($I_{2}$) = 30 * 0,05 = 1,5 г;
m (спирт) = m (р−ра) − m ($I_{2}$) = 30 − 1,5 = 28,5 г.
Ответ: 1,5 г; 28,5 г.

3. Рассчитайте количество вещества спирта $C_{2}H_{6}O$, который содержится в 500 г водки (40%−й раствор спирта). Не забудьте, что количество вещества измеряется в молях.

Ответ:

Дано:
ω ($C_{2}H_{6}O$) = 40%;
m (р−ра) = 500 г;
_____________
n ($C_{2}H_{6}O$) − ?
Решение:
$ω (C_{2}H_{6}O) = \frac {40}{100}$= 0,4;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω;
m ($C_{2}H_{6}O$) = 500 * 0,4 = 200 г;
$n = \frac{m}{M}$;
M ($C_{2}H_{6}O$) = 2 * Ar (C) + 6 * Ar (H) + 1 * Ar (O) = 2 * 12 + 6 * 1 + 1 * 16 = 46;
$n = (C_{2}H_{6}O) = \frac{200}{46}$ = 4,35 моль;
Ответ. 4,35 моль этилового спирта.

4. Из 250 г 20%−го раствора хлорида калия выпарили 100 мл воды. Какой стала массовая доля соли в растворе?

Ответ:

Дано:
$m _{1} (р-ра)$= 250 г;
$ω_{1} (KCl)$ = 20%;
Vвыпар. ($H_{2}O$) = 100 мл;
_____________
$ω_{2} (KCl)$ − ?
Решение:
m = ρ · V;
Допустим, плотность воды 1 г/мл, тогда
$m_{выпар.} (H_{2}O)$ = 1 * 100 = 100 г;
$ω_ {1}(KCl) = \frac {20}{100}$= 0,2;
$m (вещ-во) = m_{1}(р-р) * ω_{1} (KCl)$;
$m_{1} (KCl) = 250 * 0,2 = 50$ г;
$m_{2} (р-ра) = m _{1} (р-ра) - m_{выпар.} (H_{2}O) = 250 - 100 = 150$ г;
$ω (вещ-во) = \frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω_{2} (KCl) = \frac{50}{150} = 0,33$ или 33 %.
Ответ. 33 %.

5. В 180 г 15%−го раствора гидроксида натрия растворили ещё 20 г щёлочи. Рассчитайте массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Ответ:

Дано:
$m_{1} (р-ра) = 180$ г;
$ω_{1} (NaOH) = 15$ %;
$m_{добав.}(NaOH) = 20$ г.
_____________
$ω_{2} (NaOH)$ − ?
Решение:
$ω_ {1}(NaOH) = \frac {15}{100}$= 0,15;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω (вещ−во);
$m_{1} (NaOH) = m_{1} (р-ра) * ω_ {1}(NaOH) = 180 * 0,15 = 27$ г;
$m_{2} (NaOH) = m_{1} (NaOH) + m_{добав.}(NaOH) = 27 + 20 = 47$ г;
$m_{2} (р-ра) = m_{1} (р-ра) + m_{добав.}(NaOH) = 180 + 20 = 200$ г;
$ω (вещ-во) = \frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω_{2} (NaOH) = \frac{m_{2} (NaOH)}{m_{2} (р-ра)} = \frac{47}{200}$ = 0,235 или 23,5%.
Ответ. 23,5 %.

6. Смешали два раствора серной кислоты: 240 г 30%−го и180 г 5%−го. Рассчитайте массовую долю кислоты в полученном растворе.

Ответ:

Дано:
$m_{1}(р-ра) = 240$ г;
$ω_{1}(H_{2}SO_{4})=30$ %;
$m_{2}(р-ра)=180$ г;
$ω_{2}(H_{2}SO_{4})=5$ %.
_____________
$ω_{3}(H_{2}SO_{4})$ − ?
Решение:
$ω_ {1}(H_{2}SO_{4}) = \frac {30}{100} = 0,3$;
$ω_ {2}(H_{2}SO_{4}) = \frac {5}{100} = 0,05$;
m (вещ−во) = m (р−р) * ω (вещ−во);
$m_{1} (H_{2}SO_{4}) = m_{1} (р-ра) * ω_ {1}(H_{2}SO_{4}) = 240 * 0,3 = 72$ г;
$m_{2} (H_{2}SO_{4}) = m_{2} (р-ра) * ω_ {2}(H_{2}SO_{4}) = 180 * 0,05 = 9$ г;
$m_{3} (H_{2}SO_{4}) = m_{1} (H_{2}SO_{4}) + m_{2} (H_{2}SO_{4}) = 72 + 9 = 81$ г;
$m_{3}(р-ра) = m_{1}(р-ра) + m_{2}(р-ра) = 240 + 180 = 420$ г;
$ω (вещ-во) =\frac{m (в-во)}{m (р-р)}$;
$ω_{3}(H_{2}SO_{4}) = \frac{m_{3} (H_{2}SO_{4}}{m_{3}(р-ра)} = \frac{81}{420} = 0,19$ или 19%.
Ответ. 19 %.

Темы для дискуссии

1. Докажите относительность деления веществ при обычных условиях на твёрдые и жидкие, используя понятие «аморфные вещества».

Ответ:

Относительно деление веществ на типы по их агрегатному состоянию. Твёрдое состояние вещества по своему строению и свойствам подразделяют на кристаллическое и аморфное.
Кристаллическое состояние характеризуется упорядоченной структурой. Упорядоченность в кристаллах обус­ловливается правильным геометрическим расположением частиц, из которых состоит твердое вещество. Каждое кристаллическое вещество имеет определенную, характерную форму.
Аморфные вещества не образуют правильной геометрической структуры, представляя собой структуры неупорядоченно распо­ложенных молекул. В отличие от кристаллических веществ, имеющих вполне определенную температуру плавления, аморфные вещества плавятся в широком интервале температур. При нагревании они постепенно размягчаются, затем начинают растекаться и, наконец, становятся жидкими. Аморфное состояние веществ неустойчиво, и рано или поздно оно переходит в кристаллическое.
Таким образом, вещества в аморфном состоянии с точки зрения их структуры можно рассматривать как очень вязкие жидкости, а с точки зрения их свойств — как твёрдые вещества.
Также относительность деления веществ на типы по их агрегатному состоянию подтверджают жидкие кристаллы.
Жидкими кристаллами называются вещества, которые одновременно обладают свойствами жидкости (текучестью, способностью находиться в каплевидном состоянии) и твёрдого кристаллического вещества (анизотропией, т. е. зависимостью физических свойств — механических, тепловых, электрических и др. — от направления).

2. Обоснуйте, что знание химической номенклатуры необходимо человеку в любой сфере деятельности.

Ответ:

Знание номенклатуры и умение правильно ею пользоваться необходимо каждому научному работнику, так как химическая номенклатура по существу — это особый химический язык, который должен быть понятен любому человеку, имеющему дело с веществом. Номенклатура химических соединений имеет и международный характер, так как строится на принципах, рекомендованных к использованию во всем мире. Знание номенклатуры химических соединений облегчает обучение и обмен научной информацией ученых, говорящих на различных языках. 
Кроме того, человек в любой сфере деятельности может столкнуться с химическими веществами. Химические вещества могут принести огромный вред всему живому при неправильном их использовании. Знать химию нужно для своей безопасности, чтобы не нанести вред себе и окружающему миру.

3. Что вы понимаете под термином «чистое вещество»?

Ответ:

Теоретически, химически чистое вещество должно состоять из частиц одного вида. Практически химически чистым считают вещество наивысшей возможной степени очистки при данном уровне развития науки и техники.
Особо чистые вещества получают при глубокой очистке, для которых используют различные физико−химические методы − осаждение, ректификация, дистилляция, экстракция, ионный обмен и др.
Особо чистые вещества содержат примеси в таком незначительном количестве, что они не влияют на основные специфические свойства веществ.