Растворы. Массовая доля растворенного вещества

План урока

Понятия «раствор», «растворённое вещество», «растворитель»
Классификация растворов
Способы решения задач с участием массовой доли
Роль растворов

Цели урока

сформировать знания о растворах и массовой доле растворённого вещества
научиться вычислять массу раствора, массовую долю растворённого вещества в растворе, массу растворённого вещества
выяснить для чего нужны знания о массовой доле в повседневной жизни

Разминка

Что такое доля?
Чем она может быть выражена?
Какое понятие тоже даёт нам представление о части от числа?
Что такое процент?
Как найти число, если известно, сколько процентов оно составляет от целого?

Понятия «раствор», «растворённое вещество», «растворитель»

Велика роль растворов в возникновении и развитии жизни на Земле. Одной из теорий возникновения организмов является теория зарождения жизни в первичном океане, который представлял собой воду с растворёнными в ней веществами. Из этого раствора организмы получали необходимые для роста и развития ионы и молекулы.

В организме человека находятся физиологически важные растворы. Какие? (Кровь, желудочный сок и др.)

Различные процессы, происходящие в организме, протекают в растворах. Например, усвоение пищи связано с переводом питательных веществ в раствор. В природе водные растворы участвуют в процессах почвообразования и снабжают растения питательными веществами. В технике такие процессы, как получение соды, удобрений, бумаги, также протекают в растворах.

Так как растворы играют важную роль в жизни человека, изучение их свойств очень важно. Мы с вами выясним, что же такое растворы и попробуем сделать вывод о том, к какому физическому или химическому процессу относится процесс растворения. Что такое раствор и процесс растворения?

Существует несколько теорий растворов.

Физическую
теорию растворов развивали
такие учёные, как Я. Х. Вант-Гофф,
С. Аррениус, В. Оствальд. Они
считали, что процесс растворения
является результатом диффузии,
т. е. проникновения
растворенного вещества в
промежутки между молекулами воды.

Якоб Хендрик Вант-Гофф

Сванте Август Аррениус

Сторонники химической теории, Д. И. Менделеев, И. А. Каблуков, доказывали, что растворение — это результат химического взаимодействия растворённого вещества с молекулами воды.

Доказательством химического взаимодействия служат такие признаки химических реакций, как выделение или поглощение тепла при растворении.

Например, растворение серной кислоты в воде протекает с выделением большого количества тепла, раствор может закипеть. Растворение же такого вещества, как нитрата калия, сопровождается, наоборот, поглощением тепла.

В результате химического взаимодействия образуются соединения гидраты — непрочные соединения веществ с водой, существующие в растворе. Косвенным доказательством гидратации является существование твёрдых кристаллогидратов.

Кристаллогидраты — соли и другие твёрдые вещества, в состав которых входит вода. В этом случае вода называется кристаллизационной.

К кристаллогидратам относится хорошо известная всем соль голубого цвета — медный купорос ${CuSO}_{4} \cdot 5 H_{2} O$ .

Проведём небольшой эксперимент.

Насыплем небольшое количество
медного купороса в фарфоровую чашку.

Отметьте цвет вещества (ярко-синий).

Нагреем.

Что наблюдаете?
(Вещество стало
светло серого цвета.)

В чём причина
изменения цвета?
(Отщепилась вода.)

Добавим к сухому
сульфату меди (II)
небольшое количество
воды.

Что наблюдаете?
(Вещество окрасилось
в синий цвет.)

Изменение цвета сульфата меди (II) при растворении его в воде на синий является ещё одним доказательством химической теории растворов.

В настоящее время принята теория, объединяющая обе точки зрения, — физико-химическая теория .

Растворение — физико-химический процесс.

Растворы — гомогенные системы, состоящие из растворителя, растворённого вещества и продуктов их взаимодействия.

$m$ (р-ра) $= m$ (в-ва) $+ m$ (р-ля)

Классификация растворов

По агрегатному состоянию

Наибольшее значение имеют жидкие смеси, в которых растворителем является жидкость. Наиболее распространённым растворителем из неорганических веществ, конечно же, является вода. Из органических веществ в качестве растворителей используют метанол, этанол, диэтиловый эфир, ацетон, бензол, четырёххлористый углерод и др.

Рис. 1. Аптечные препараты растворов: йода, пероксида водорода, аммиака

На этикетках разнообразных растворов, используемых в быту, можно прочитать содержание в них растворённого вещества. Например, уксусная кислота 70 %, настойка йода 5 %.

Это один из способов выражения концентрации растворов, который называют массовой долей (w).

Массовая доля растворённого вещества в растворе — отношение массы растворённого вещества к массе раствора.

$ω (в ‐ ва) = \frac{m (в ‐ ва)}{m (р ‐ ра)} \cdot 100 %$ ,

где $ω (в ‐ ва)$ — массовая доля растворённого вещества в растворе; $m (в ‐ ва)$ — масса растворённого вещества; $m (р ‐ ра)$ — масса раствора.

На практике отмерять массу раствора очень неудобно, удобнее брать необходимый объём. Для его расчёта необходимо знать плотность раствора, которая показывает массу единицы объёма и связана с массой и объёмом раствора формулой:

$ρ (р ‐ ра) = \frac{m (р ‐ ра)}{V (р ‐ ра)}$ .

Чаще всего плотность жидкостей указывают в г/мл, но встречаются и другие размерности: г/см³, 1 кг/л, 1 000 кг/м³.

Способы решения задач с участием массовой доли

Пример 1

В растворе массой 100 г содержится хлорид бария массой 20 г. Какова массовая доля хлорида бария в растворе?

Дано: Решение:

m(р-ра) = 100 г; Массовая доля ВаСl₂ равна отношению его

массы к общей массе раствора:
m(ВаСl₂) = 20 г.

$ω ({BaCl}_{2}) = \frac{m ({BaCl}_{2})}{m (р ‐ ра)} = \frac{20 г}{100 г} =$

Найти: $= 0, 2 или 20 %$

$ω % ({BaCl}_{2})$

Ответ: $ω ({BaCl}_{2}) = 20 %$ .

Пример 2

К 250 г 10%-го раствора глюкозы прилили 150 мл воды. Какова массовая доля (%) глюкозы в полученном после разбавления растворе?

Дано: Решение:

m₁(р-ра) = 250 г; 1. Определим массу глюкозы в исходном
w₁(глюкозы) = 10 %, растворе:

или 0,1;

V(H₂O)=150 мл $ω_{1} (глюкозы) = \frac{m (глюкозы)}{m_{1} (р ‐ ра)}$

Найти: $m (глюкозы) = ω_{1} (глюкозы) \cdot m_{1} (р ‐ ра)$

$ω_{2} (глюкозы)$ $m (глюкозы) = 0, 1 \cdot 250 г = 25 г$

2. Масса глюкозы при разбавлении не

изменяется. Определим массу раствора,

полученного после разбавления:

$m_{2} (р ‐ ра) = m_{1} (р ‐ ра) + m (H_{2} O)$ ;

$m (H_{2} O) = V \cdot ρ$ ;

$m (H_{2} O) = 150 мл \cdot 1 \frac{г}{мл} = 150 г$ ;

$m_{2} (р ‐ ра) = 250 г + 150 г = 400 г$ .

3. Определим $ω_{2} (глюкозы)$ :

$ω_{2} (глюкозы) = \frac{m (глюкозы)}{m_{2} (р ‐ ра)}$ ;

$ω_{2} (глюкозы) = \frac{25 г}{400 г} = 0, 0625 или 6, 25 %$ .

Ответ: $ω_{2} (глюкозы) = 6, 25 %$ .

Упражнение

Сколько грамм соды содержится в 200 г 40%-го раствора?
Найдите массу 10%-го раствора сахара, если известно, что сахара в растворе 25 г.

Роль растворов

В природе	В медицине	В быту
97 % поверхности земного шара занимают океаны и моря, 3 % — озёра, реки, подземные воды. Тело медузы состоит на 99,9 % из воды.	Для дезинфекции ран используется 5%-й раствор марганцовки. В домашней аптечке всегда есть 3%-й раствор «зелёнки».	Для засолки огурцов необходим 9%-й раствор соли. Для приготовления компота на зиму необходимо сварить 30%-й сахарный сироп.

В процессе растворения частицы (ионы или молекулы) растворяемого вещества под действием хаотически движущихся частиц растворителя переходят в раствор, образуя в результате беспорядочного движения частиц качественно новую однородную систему. Способность к образованию растворов выражена у разных веществ в различной степени. Одни вещества способны смешиваться друг с другом в любых количествах (вода и спирт), другие — в ограниченных (хлорид натрия и вода).

Контрольные вопросы

Что показывает массовая доля растворённого вещества в растворе?
Для чего нужны знания о массовой доле?
Пригодятся ли знания о массовой доле в жизни?

Ответы

Упражнение

m (соды) — 80 г.
m (раствора) — 250 г.

Конспект урока: Растворы. Массовая доля растворенного вещества

Решение расчётных задач

Понятия «раствор», «растворённое вещество», «растворитель»

Классификация растворов

Способы решения задач с участием массовой доли

Роль растворов