Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Утверждено на заседании
кафедры химии 10.06.2011 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по дисциплине "Химия»
по теме «Растворы»
для бакалавров по направлениям
"Строительство", "Стандартизация и метрология", "Товароведение", "Технология художественной обработки материалов", "Техносферная безопасность", "Эксплуатация транспортнотехнических машин и комплексов", "Технология транспортных процессов" всех профилей
Ростов - на – Дону
2011
УДК 541.2
Методические указания по дисциплине «химия». «Растворы». – Ростов н/Д: Рост.гос.строит.ун-т, 2011. – 15 с.
Изложена информация по классификации, номенклатуре, химическим свойствам и получению основных классов неорганических соединений. Рассчитаны на студентов, изучающих курс общей и неорганической химии на дневном и заочном отделениях.
Составитель: к.х.н., доц. Астахова Л.М.
Редактор Т.М. Климчук
Темплан 2011 г., поз. __________________________________________________________________
Подписано в печать
Формат 60x84/16. Бумага белая. Ризограф.
Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ
__________________________________________________________________
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета
344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский государственный
строительный университет, 2011
Растворы имеют огромное значение в минеральной и органической жизни Земли, в науке, технике, строительстве.
Р а с т в о р - однородная в фазовом отношении сложная система переменного состава.
|
Т в е р д ы е (минералы, сплавы) |
|
Растворы |
|
Ж и д к и е (раствор NaCl в воде) |
|
Г а з о о б р а з н ы е (воздух – 21 % О2 + 78 % N2 + 1 % др. газов) |
Наиболее распространены жидкие растворы. Они состоят из р а с т в о р и т е л я (жидкость) и растворенного вещества. Например: раствор газа в жидкости – кислород
в воде; раствор твердого вещества в жидкости – сахар в воде; раствор жидкости в жидкости – серная кислота в воде. В случае смеси жидкостей растворителем является жидкость, которая содержится в большем количестве. Кроме того, жидкими растворами являются и те, в которых растворитель не вода, а другая жидкость (спирт, ацетон, толуол, керосин и др.).
Способность вещества растворяться всегда ограничена, исключение составляют жидкости, смешивающиеся друг с другом в разных соотношениях, например вода и этиловый спирт. Количество вещества, которое может раствориться при данной температуре в определенном количестве растворителя, называется р а с т в о р и м о с-
т ь ю (S). Единицы измерения растворимости г или моль растворенного вещества в 1 дм3 растворителя; г растворенного вещества в 100 г растворителя. Растворимость разных веществ в воде при постоянной температуре различается весьма сильно. Хорошо растворимыми считаются вещества, которые растворяются в воде более 10 г/л. Слабо растворимые – растворяются в воде в диапазоне от 0,01 до 10 г/л. Практически нерастворимые – растворяются в воде менее 0,01 г/л. Раствор, в котором при данной температуре вещество больше растворяться не может, называется н а с ы щ е н н ы м
(С= S, здесь С – концентрация растворенного вещества). Н е н а с ы щ е н н ы й раствор содержит меньше растворенного вещества, чем насыщенный (С S) при данной температуре(С S). Растворимость веществ обычно зависит от температуры. Растворимость большинства твердых и жидких веществ с повышением температуры увеличивается, газообразных - уменьшается.
Растворение - сложный физико-химическийц процесс. С одной стороны, растворяющееся вещество удаляется с поверхности кристалла и равномерно распреде- ляется по объему растворителя - физический процесс (диффузия). Скорость диффузии оказывает значительное влияние на скорость растворения. С другой - частицы растворенного вещества и растворителя взаимодействуют друг с другом - химический процесс (с о л ь в а т а ц и я). Если растворителем является вода, то говорят о г и д р а- т а ц и и растворенного вещества. Гидратная оболочка довольно прочно связана с частицами растворенного вещества и при его выделении из раствора входит в состав кристаллов.
CuSO4 + H2O синий р-р CuSO4 5H2O
растворение выпаривание
CuSO4 - вещество белого цвета; CuSO4 5H2O – кристаллогидрат меди - вещество синего цвета. Вода, входящая в состав кристаллогидрата, называется кристаллизационной.
Помимо наличия кристаллогидратов, доказательством того, что растворение хими- ческий процесс, является тепловой эффект при растворении. Например, если поместить в стакан с водой твердую соль NH4NO3, то в результате растворения последней темпе- ратура раствора понижается так сильно, что стакан примерзает к поверхности,на которой стоит, если она смочена водой; при добавлении H2 SO4 в стакан с водой последний заметно нагревается.
Установлено, что тепло поглощенное при растворении (отрицательный тепловой эффект ) затрачивается на разрушение кристаллической решетки и диффузия раство- ряющегося вещества на весь объем раствора (физический
процесс). Причиной положительного теплового эффекта служит образование сольватов (химический процесс).
Общий тепловой эффект растворения - алгебраическая сумма положительного и отрицательного тепловых эффектов. В зависимости от природы растворяемого вещества соотношение положительного и отрицательного эффектов при растворении меняется и, следовательно, меняются величина и знак суммарного теплового эффекта.
Любой растворитель характеризуется параметрами: давление насыщенного пара, осмотическое давление, температуры кипения и замерзания. Для разбавленных растворов неэлектролитов аналогичные свойства изменяются пропорционально концентрации растворенного вещества и описываются законами Ф. Рауля и Я. Вант-Гоффа.
закон Рауля
Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем. При этом чем больше концентрация растворенного вещества, тем больше понижается давление пара над раствором.
P = Po o ,
Температура кипения раствора Т2 выше температуры кипения чистого растворителя Т1 ( Ткип = Т2 - Т1). При этом чем выше концентрация раствора, тем выше температура кипения.
Ткип = ЕС .
Растворы замерзают при более низкой температуре, чем чистый растворитель. При этом, чем выше концентрация растворённого вещества, тем ниже температура замерзания
Тзам = КС ,
где С – концентрация раствора; Е – эбулиоскопическая постоянная, которая равна повышению температуры кипения при растворении 1 моля вещества в 1 кг растворителя; К – криоскопическая постоянная, которая численно равна понижению температуры замерзания при растворении 1 моль вещества в 1 кг растворителя.
Закон Вант-Гоффа
Осмотическое давление равно такому давлению, которое нужно приложить к раствору для предотвращения проникновения в него растворителя
= С RT ,
где - осмотическое давление; R – газовая постоянная, равная 8,314 Дж/Кмоль;
Т – температура, К.
К о н ц е н т р а ц и е й раствора называется весовое (в случае газа объемное) содержание растворенного вещества в весовом количестве или в определенном объеме раствора. Растворы с большой концентрацией называются концентрированными, с малой - разбавленными. Концентрацию растворов выражают разными способами.
= m1/m2 ,
где m1 – масса растворенного вещества; m2 – масса раствора. Процентная концентрация раствора - ·100 %.
2. Молярная концентрация (См) показывает количество растворенного вещества ν , моль, которое содержится в 1 литре (1 дм3) раствора
где V – объем раствора в дм3.
Молярность раствора обозначается буквой М. Например, если в растворе содержится 1 моль вещества, то такой раствор называется молярным – 1 М; 0,1 моль – децимолярным (0,1 М); 0,01 моль – сантимолярным (0,01 М); 0,001 моль – миллимолярным (0,001 М).
3. Эквивалентная (Сн) или нормальная (Н.) концентрация выражается числом эквивалентов растворенного вещества в 1 литре (1 дм3) раствора
Сн = m/ Mэ· V , моль/л,
где m - масса растворенного вещества , г; Mэ – молярная эквивалентная масса растворенного вещества (г/моль); V - объем раствора (л).
= νА/ νА + νВ + νС .
5. Моляльная концентрация (Сm) - количество растворенного вещества, приходящееся на 1 кг растворителя. Единица измерения Сm - моль/кг.
6. Титр раствора показывает, сколько граммов растворенного вещества находится в 1 мл раствора. Зная нормальность раствора, титр вычисляют по формуле
Т = Н.· Мэ/ 1000 , г/мл.
Опыт 1. Приготовить раствор из навески твердой соли с определенной массовой долей (в процентах):
А) 100 г 4 %-го раствора карбоната натрия из кристаллогидрата Na2CO3·10 H2O и воды.
Б) 120 г 12 %-го раствора Na2CO3;
В) 50 г 16 %-го раствора Na2CO3.
Выполнение работы:
Опыт 2. Приготовление растворов молярной и нормальной концентрации из навески твердого вещества NaCl:
А) 100 мл 0,05 М раствора; Б) 50 мл 2 Н раствора.
Выполнение работы:
соответствующих объемов заданной концентрации;
|
% |
1 |
2 |
4 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
|
Плотность Na2CO3, г/см3 |
1,009 |
1,019 |
1,040 |
1,082 |
1,103 |
1,124 |
1,146 |
1,167 |
1. Определить массовую долю растворенного вещества в растворе, в котором 75 г сахара растворены в 217 г воды.
2. Найти массовую долю растворенного вещества, если к 120 г с массовой долей 30% прибавили 200 мл воды.
3. Сколько граммов серной кислоты содержится в 500 мл 25 %-го раствора, плотность которого равна 1,170 г/мл?
4. Сколько граммов глауберовой соли Na2 SO4 10H2O и воды необходимо взять для приготовления 750 г 10 %-го раствора Na2 SO4?
20%-го раствора плотностью 1,19 г/мл?
6. Какова молярность раствора щелочи в 250 мл раствора содержащего 10 г
едкого натра?
7. Какова нормальность 3 М раствора сульфата меди?
25 мл 0,5 Н раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?