Растворимость. Расчеты на основе использования графиков растворимости. Вычисление рН растворов

Цель: организовать деятельность учащихся по систематизации знаний в рамках темы «Растворимость. Расчеты на основе использования графиков растворимости.»; обеспечить закрепление понятий о растворимости, коэффициенте растворимости, рН раствора; обеспечить применение учащимися при решении задач знаний об основных понятиях темы.

Методический аспект занятия

- образовательная технология (технология личностно-ориентированного обучения);

- формы и методы организации учебного занятия (индивидуальная, групповая,)

- наглядные пособия (раздаточный материал: карточки с задачами, графики растворимости веществ, таблицы растворимости);

- литература:

1) Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия 8. – М.: Просвещение, 2009

2) Радецкий А.М. Химический тренажер (Серия «Текущий контроль»). – М.: Просвещение, 2007

3) Лебедева М.И., Анкудимова И.А. Сборник задач и упражнений по химии с решением типовых и усложненных задач. – М.: Издательство Машиностроение – 1, 2002

4) Раевская М.В. Покоряем Химический Олимп. Сборник нестандартных олимпиадных заданий. Белгород, 2012.

5) Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. М.: Новая волна, 2002.

6) Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач и упражнений по химии для поступающих в вузы. М.: Новая волна, 2002.

Ход занятия

Растворимость – способность веществ равномерно распределяться в виде атомов, молекул или ионов по всему объему растворителя. Количественно растворимость вещества выражают коэффициентом  растворимости максимальным числом граммов вещества, которое растворяется в 100 граммах воды при данной температуре. При этом получается насыщенный раствор при данной температуре.

Растворимость веществ в воде зависит от температуры. Как правило растворимость твердых веществ в воде увеличивается при повышении температуры (см. график)

Если растворять в воде хлорид калия, то при комнатной температуре (200С) может раствориться только 34,4 г соли.

Пример 1

Определить растворимость вещества, если в 42,34 грамм насыщенного раствора содержится 7,28 грамм  растворенного вещества.

Решение.

Для решения данной задачи необходимо вычислить, сколько соли (в г) растворяется в 1 л воды.

Найдем, в каком количестве воды (в г) растворили 7,28 г соли. Для вычисления массы воды будем использовать формулу нахождения массы растворителя в растворе:

Откуда:

m (H2O) = 42,34 – 7,28 = 35,06 (г).

Принимая плотность воды равной 1 г/см3, найдем, что объем 35,06 г воды равен 0,03506 л (V= m/ρ). Составим пропорцию:

в 0,03506 л воды растворяется 7,28 г вещества

в 1 л воды растворяется  г вещества

Откуда:

Следовательно, растворимость вещества равна 207,644 г/л.

Ответ: растворимость вещества равна 207,644 г/л.

Коэффициент растворимости – это отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор данной температуры, к объему растворителя. К.р. показывает, какая масса вещества образует насыщенный раствор в 100г растворителя при данной температуре. Пусть коэффициент растворимости данного вещества при данной температуре равен  г. Тогда массовая доля вещества будет равняться  .

Водородный показатель рН

Вода – очень слабый электролит: Н2О = Н+ + ОН-

Концентрации. Ионов выражают в моль/л. Из уравнения диссоциации видно, что [Н+]=[ОН-]. Опытным путем установлено, что при t=220С [Н+]=[ОН-] = 10-7моль/л

Ионное произведение воды – произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов, это величина постоянная и равна КВ=[Н+]*[ОН-]= 10-14

Для нейтрального раствора [Н+]=[ОН-] = 10-7моль/л

Для кислого раствора [Н+]>10-7моль/л

Для щелочного раствора [ОН-]<10-7моль/л

Принято концентрацию ионов водорода выражать через водородный показатель рН – это десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком.

Для нейтрального раствора рН = - lg[Н+]=  - lg[10-7]=7

Для кислого раствора рН < 7

Для щелочного раствора рН > 7

Пример 2

Концентрация ионов водорода в растворе равна 4•10-3 моль/дм3. Определите рН раствора.

Решение

pН = - lg[H+]

pН = - lg(4•10-3) = -lg4 – lg10-3 = 3 – lg4 = 3 – 0,6 = 2,40.

Пример 3

Определите концентрацию ионов водорода в растворе, pН которого равен 4,60.

Решение

 Согласно условию задачи -lg[H+] = 4,60.

Следовательно: lg[H+] = - 4,60 = 40 , 5 .

Отсюда по таблице логарифмов находим: [Н+] = 2,5•10-5 моль/дм3.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Коэффициент растворимости бромида калия  при 200 С равен 65,2г. Рассчитайте массу соли , которая может растворится в 250г. воды? Рассчитайте долю полученного раствора.
2. Коэффициент растворимости нитрата натрия  при 200 С равен 87,6г.  Рассчитайте массу  воды в которой можно растворить  124,8г. данной соли. Рассчитайте долю полученного раствора?
3. Коэффициент растворимости хлорида натрия при200 С равен 35,9г, рассчитайте массу насыщенного раствора , содержащего 115,5г. растворённой соли.
4. Коэффициент растворимости сульфата кальция при 800 С равен 0,102г ( учесть, что растворимость показывает растворение в 100г. воды при определенной температуре!) Рассчитайте массу воды , необходимую для приготовления 900г. насыщенного раствора.
5. Коэффициент растворимости карбоната лития при 00 С равен 1,08г. Рассчитайте массу соли содержащейся в 759г. насыщенного раствора.
6. Готовят насыщенный раствор из 150г. некоторого твёрдого вещества  В и 250г. воды при постоянной температуре. Рассчитайте коэффициент растворимости, если в раствор перешло 125г. вещества. Определите массу насыщенного раствора, его долю и массу соли, нерастворившуюся при данной температуре.
7. Определите по графику коэффициент растворимости нитрата бария при 420 С. Рассчитайте объём (л) насыщенного раствора (ρ= 1080г/л), содержащего 220,7г. соли. Рассчитайте молярную концентрацию.
8. Рассчитайте коэффициент растворимости нитрата цинка, если в 0,3л воды растворяется 1,8857 моль этой соли.
9. Рассчитайте минимальный объём воды , в котором можно растворить 1г сульфата бария, если коэффициент растворимости соли равен 3,1· 10-4г.
10. Коэффициент растворимости бромоводорода равен 193г  при 250С.  Определите максимальный объём (л, н.у.)    газа, который можно растворить в 200 г воды.
11. В 250 мл воды растворено 1100г  нитрата аммония при 800 С. Определить , какая масса соли выпадет в осадок при охлаждении раствора до 200 С , если коэффициент растворимости при этой температуре равен 192г.
12. Коэффициент растворимости дихромата калия равен 12,5г  при 200 С  и 73г  при 800 С. Взяв 150г воды, приготовили насыщенный раствор соли при 800 С , затем его охладили до 200 С. Определите массу выпавшего осадка соли.
13. Коэффициент растворимости нитрата серебра(I) равен 228г при 200 С и 635г при 800 С. Рассчитайте массу выкристаллизованной соли при охлаждении с 800 С до 200С раствора массой 800г.
14. Коэффициент растворимости сульфата меди (II) при 200С равен 20,5г( на100г Н2О) Рассчитайте массу кристаллогтдрата CuSO4 · 5 H2O, использованного для приготовления насыщенного раствора, если последний содержит 450г воды. Вычислите массу добавленной воды.
15. Коэффициент растворимости карбоната натрия при 200С равен 21,8г. Рассчитайте массу кристаллогидрата  Na2CO3 · 10 H2O, которая растворится в 400г добавленной воды с образованием насыщенного раствора. Определите массу полученного раствора.
16. Массовая доля соли в насыщенном растворе нитрата калия при 200С равна 24%. Вычислите коэффициент растворимости этой соли.
17. Коэффициент растворимости перманганата калия равен 25г при 650С Рассчитайте массовую долю насыщенного раствора этой соли.
18. Из 250г 40%ного горячего раствора сульфата железа (II) при охлаждении выпало 50г  кристаллогидрата FeSO4· 7H2O. Осадок отфильтровали. Определите остаточную массовую долю соли в фильтрате.
19. Определите молярную концентрацию растворённого вещества , если масса кристалогидрата CuSO4 · 5H2O, взятого для приготовления раствора, равна 11,44г, а объём полученного раствора составил 0,5л.
20. Рассчитайте объём (мл) 96%-й серной кислоты ( р = 1,835г/мл), взятый для приготовления  путём разбавления водой 500мл 10%-го раствора ( р=1,065г/мл)
21. Рассчитайте объём (мл) 10% ного раствора иодида калия ( р=1,076г/мл), полученного при добавлении воды к 250мл 18%-ого раствора ( р= 1,147гмл).
22. Расчитайте объём (мл) 16%-ого раствора хлорида бария ( р= 1,156г/мл), который после добавления воды 250мл стал 4%-ным.
23.  Чему равна концентрация гидроксид-ионов в растворе, pH которого равен 10,80 ?
24.  Определите водородный показатель раствора, в 1 дм3 которого содержится гидроксид натрия массой 0,1 г. Диссоциацию щелочи считать полной.