Решебник по химии 8 класс Габриелян | Страница 97

Проверьте свои знания

1. Дайте определение растворов. Что представляют собой гидраты?

Растворы – это однородные (гомогенные) системы, состоящие из растворителя, растворённого вещества и продуктов их взаимодействия. В растворах частицы растворённого вещества равномерно распределены по всему объёму растворителя, образуя смесь переменного состава.

Гидраты – это соединения, в которых молекулы воды химически связаны с растворённым веществом. Такие соединения образуются в результате химического взаимодействия молекул воды с ионами растворённого вещества, что приводит к формированию гидратов (гидратированных ионов) или солей кристаллизационной воды. Например, глауберова соль (Na₂SO₄·10H₂O) содержит десять молекул воды на одну молекулу соли.

2. Как рассчитывается массовая доля растворённого вещества?

Массовая доля растворённого вещества (ω) определяется как отношение массы растворённого вещества к массе всего раствора и выражается в процентах.

Формула расчёта:

(ω = (m(в-ва) / m(р-ра)) × 100 %), где (m(в-ва)) – масса растворённого вещества, (m(р-ра)) – масса раствора.

Если масса раствора неизвестна, её можно вычислить как сумму масс растворённого вещества и растворителя:

(m(р-ра) = m(в-ва) + m(р-ля)).

В некоторых случаях массовую долю можно найти через плотность раствора, если известен его объём:

(m(р-ра) = ρ × V).

Таким образом, для расчёта массовой доли необходимо знать либо массы растворённого вещества и раствора, либо плотность раствора и его объём.

Стр. 97

Примените свои знания

3. Найдите массовую долю хлорида натрия в растворе, полученном при растворении 15 г этой соли в 235 мл воды.

Для определения массовой доли необходимо вычислить массу раствора. Плотность воды равна примерно 1 г/мл, следовательно, масса воды составляет 235 г. Масса раствора равна сумме масс воды и соли: 235 г + 15 г = 250 г. Массовая доля хлорида натрия равна: (15 г / 250 г) × 100 % = 6 %. Таким образом, массовая доля хлорида натрия в растворе составляет 6 %.

4. В автомобильных аккумуляторах используют 36 %-ный раствор серной кислоты. Рассчитайте массы кислоты и воды, необходимые для приготовления 2,5 кг аккумуляторного раствора.

Общая масса раствора равна 2,5 кг (2500 г). Масса серной кислоты в растворе составляет 36 % от общей массы раствора, значит масса кислоты равна: 2500 г × 0,36 = 900 г. Масса воды составляет оставшиеся 64 %: 2500 г – 900 г = 1600 г. Таким образом, для приготовления раствора необходимо 900 г серной кислоты и 1600 г воды.

5. В косметике используют 15 %-ный раствор глицерина (плотность 1,26 г/см³). Рассчитайте массу глицерина, содержащегося в 250 мл раствора.

Сначала вычислим массу раствора: 250 мл × 1,26 г/см³ = 315 г. Массовая доля глицерина составляет 15 %, следовательно, масса глицерина: 315 г × 0,15 = 47,25 г. Таким образом, в 250 мл раствора содержится 47,25 г глицерина.

6. Для засолки огурцов используют 5 %-ный раствор поваренной соли (плотность 1,1 г/см³). Найдите массу и количество вещества соли, необходимые для приготовления 5 л такого раствора.

Сначала найдём массу раствора. Объём раствора составляет 5 л (5000 мл). При плотности 1,1 г/см³ масса раствора равна: 5000 мл × 1,1 г/см³ = 5500 г. Массовая доля соли 5 %, поэтому масса соли: 5500 г × 0,05 = 275 г.

Количество вещества соли рассчитываем по формуле: n = m / M. Молярная масса NaCl равна 23 + 35,5 = 58,5 г/моль. Следовательно, количество вещества соли: 275 г / 58,5 г/моль ≈ 4,7 моль.

Таким образом, для приготовления 5 л раствора нужно 275 г (4,7 моль) поваренной соли.

7. В химической лаборатории используют 35%-ный раствор перекиси водорода. Какую массу 3%-ного аптечного раствора можно приготовить из 1,5 кг раствора перекиси водорода, используемого в лаборатории?

Сначала найдём массу чистого вещества (H₂O₂) в лабораторном растворе: 1500 г × 0,35 = 525 г.

Эта же масса перекиси водорода будет содержаться и в аптечном растворе, но его концентрация будет 3 %. Для нахождения общей массы 3%-ного раствора воспользуемся формулой: m(р-ра) = m(в-ва) / ω.

Тогда масса аптечного раствора: 525 г / 0,03 = 17 500 г (17,5 кг).

Таким образом, из 1,5 кг 35%-ного раствора можно приготовить 17,5 кг 3%-ного аптечного раствора перекиси водорода.

8. Рассчитайте массовую долю аммиака в растворе, полученном растворением 6,72 л аммиака (н. у.) в 175 мл воды.

Сначала вычислим массу аммиака (NH₃). При нормальных условиях (н. у.) один моль любого газа занимает объём 22,4 л. Тогда количество вещества аммиака: 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль. Молярная масса аммиака равна 17 г/моль, значит масса аммиака: 0,3 моль × 17 г/моль = 5,1 г. Масса воды составляет 175 г (плотность воды ≈ 1 г/мл). Общая масса раствора: 5,1 г + 175 г = 180,1 г. Массовая доля аммиака: (5,1 г / 180,1 г) × 100 % ≈ 2,83 %. Таким образом, массовая доля аммиака в растворе составляет 2,83 %.

9. После упаривания 500 мл 10 %-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,1 г/мл) его масса уменьшилась на 100 г. Какова массовая доля соли в полученном растворе?

Сначала вычислим массу исходного раствора: 500 мл × 1,1 г/мл = 550 г. Масса карбоната натрия в этом растворе составляла: 550 г × 0,10 = 55 г. При упаривании раствора испарилась только вода, поэтому масса соли не изменилась и осталась равной 55 г. Масса раствора после упаривания: 550 г – 100 г = 450 г. Новая массовая доля соли: (55 г / 450 г) × 100 % ≈ 12,22 %. Таким образом, массовая доля соли в полученном растворе составила 12,22 %.

10. При охлаждении 200 г 5 %-ного раствора перманганата калия выпал осадок перманганата калия массой 4 г. Какова массовая доля соли в полученном растворе?

Изначально в растворе массой 200 г содержалось перманганата калия: 200 г × 0,05 = 10 г. Выпало в осадок 4 г соли, значит в растворе осталось: 10 г – 4 г = 6 г. Масса раствора после выпадения осадка: 200 г – 4 г = 196 г. Массовая доля соли в полученном растворе: (6 г / 196 г) × 100 % ≈ 3,06 %. Таким образом, массовая доля перманганата калия в полученном растворе составила 3,06 %.

Стр. 97

Используйте дополнительную информацию

11. Аргументируйте свою точку зрения на процесс растворения на основе физической и химической теорий растворов. Обсудите этот вопрос с одноклассниками.

Процесс растворения веществ в растворителях можно рассматривать как с физической, так и с химической точек зрения. Согласно физической теории растворов (теории Аррениуса и Вант-Гоффа), растворение — это процесс равномерного распределения (диффузии) частиц растворяемого вещества между молекулами растворителя. Это означает, что при растворении вещества физически перемешиваются без изменения своего химического состава, что подтверждается возможностью вернуть исходные вещества путём простого испарения растворителя.

С другой стороны, согласно химической теории растворов, предложенной Д. И. Менделеевым, растворение рассматривается как химическое взаимодействие растворителя и растворённого вещества. В результате этого процесса могут образовываться устойчивые химические соединения, такие как гидраты и сольваты, в которых молекулы воды или другого растворителя прочно связываются с частицами растворённого вещества. Подтверждением химического взаимодействия является выделение или поглощение тепла при растворении, изменение цвета раствора или другие признаки, указывающие на химическое взаимодействие компонентов.

Таким образом, оба подхода верны и взаимодополняемы. Физическая теория показывает, как происходит распределение вещества в растворителе, а химическая теория объясняет причины изменения свойств раствора и особенности взаимодействия растворителя с растворённым веществом. Комплексное рассмотрение этих теорий позволяет лучше понять природу растворов и объяснить наблюдаемые на практике явления.