Все уроки по всем предметам школьной программы ФГОС

Растворы. Массовая доля растворенного вещества

План урока

Понятия «раствор», «растворённое вещество», «растворитель»
Классификация растворов
Способы решения задач по химическим уравнениям
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.)
(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 (ω).

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, кг/л, кг/м³.

Способы решения задач по химическим уравнениям

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 % водной 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?
Как рассчитать массовую долю соли в растворе?
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 по химическим уравнениям

Роль растворов