Практическая работа 2, страница 415 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Химический практикум. Практическая работа 2. Приготовление растворов различной концентрации - страница 415.

Условие.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 2

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ РАЗЛИЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

Используя технохимические весы, мерный цилиндр и мерные колбочки объёмом 25 мл, из выданного учителем вещества приготовьте растворы заданной концентрации.

Вариант 1. Вещество — карбонат натрия. Приготовьте:

а) 26 г 8%-ного раствора;

б) 25 мл 0,5 М раствора;

в) 25 мл 4 н раствора (для реакции с хлоридом кальция).

Вариант 2. Вещество — хромат натрия. Приготовьте:

а) 38 г 5%-ного раствора;

б) 25 мл 0,3 М раствора;

в) 25 мл 2 н раствора (для реакции с хлоридом бария).

Вариант 3. Вещество — дихромат калия. Приготовьте:

а) 32 г 6%-ного раствора;

б) 25 мл 0,05 М раствора;

в) 25 мл 1 н раствора (для реакции с сульфатом железа(II) в кислотной среде).

Решение.

Решение 2.

Для решения выберем Вариант 1: Вещество — карбонат натрия ($Na_2CO_3$).

Молярная масса карбоната натрия $M(Na_2CO_3) = 2 \times M(Na) + M(C) + 3 \times M(O) = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 106$ г/моль.

а) Приготовление 26 г 8%-ного раствора.

Дано:
Масса раствора, $m_{раствора}$ = 26 г
Массовая доля $Na_2CO_3$, $\omega(Na_2CO_3)$ = 8%

$m_{раствора} = 0.026$ кг
$\omega(Na_2CO_3) = 0.08$

Найти:
Массу карбоната натрия, $m(Na_2CO_3)$ - ?
Массу воды, $m(H_2O)$ - ?

Решение:
Массовая доля вещества в растворе вычисляется по формуле:
$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$
Отсюда найдем массу необходимого карбоната натрия:
$m(Na_2CO_3) = m_{раствора} \times \omega(Na_2CO_3) = 26 \text{ г} \times 0.08 = 2.08 \text{ г}$
Масса растворителя (воды) будет равна разности масс раствора и растворенного вещества:
$m(H_2O) = m_{раствора} - m(Na_2CO_3) = 26 \text{ г} - 2.08 \text{ г} = 23.92 \text{ г}$
Так как плотность воды приблизительно равна 1 г/мл, то объем воды составит 23,92 мл.

Ответ: Для приготовления 26 г 8%-ного раствора карбоната натрия необходимо взвесить 2,08 г $Na_2CO_3$ и растворить его в 23,92 г (23,92 мл) дистиллированной воды.

б) Приготовление 25 мл 0,5 М раствора.

Дано:
Объем раствора, $V_{раствора}$ = 25 мл
Молярная концентрация, $C_M(Na_2CO_3)$ = 0,5 М (моль/л)

$V_{раствора} = 25 \times 10^{-3} \text{ л} = 0.025 \text{ л}$
$C_M(Na_2CO_3) = 0.5 \text{ моль/л}$

Найти:
Массу карбоната натрия, $m(Na_2CO_3)$ - ?

Решение:
Молярная концентрация определяется формулой:
$C_M = \frac{n}{V}$, где $\text{n}$ - количество вещества (моль), $\text{V}$ - объем раствора (л).
Найдем количество вещества $Na_2CO_3$, необходимое для приготовления раствора:
$n(Na_2CO_3) = C_M \times V_{раствора} = 0.5 \text{ моль/л} \times 0.025 \text{ л} = 0.0125 \text{ моль}$
Зная количество вещества и его молярную массу ($M(Na_2CO_3) = 106$ г/моль), найдем массу навески:
$m(Na_2CO_3) = n \times M = 0.0125 \text{ моль} \times 106 \text{ г/моль} = 1.325 \text{ г}$

Ответ: Для приготовления 25 мл 0,5 М раствора необходимо взвесить 1,325 г $Na_2CO_3$, поместить в мерную колбу объемом 25 мл и довести объем дистиллированной водой до метки.

в) Приготовление 25 мл 4 н раствора (для реакции с хлоридом кальция).

Дано:
Объем раствора, $V_{раствора}$ = 25 мл
Нормальная концентрация (нормальность), $C_N(Na_2CO_3)$ = 4 н (моль-экв/л)

$V_{раствора} = 25 \times 10^{-3} \text{ л} = 0.025 \text{ л}$
$C_N(Na_2CO_3) = 4 \text{ моль-экв/л}$

Найти:
Массу карбоната натрия, $m(Na_2CO_3)$ - ?

Решение:
Нормальная концентрация связана с молярной через фактор эквивалентности $f_{экв}$:
$C_N = C_M \times f_{экв}$
Фактор эквивалентности зависит от реакции. В реакции с хлоридом кальция ($CaCl_2$) происходит ионный обмен:
$Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$
Для соли в реакции обмена фактор эквивалентности равен произведению числа катионов (или анионов) на их заряд. Для $Na_2CO_3$ это два иона $Na^+$ с зарядом +1 каждый (суммарный заряд +2) или один ион $CO_3^{2-}$ с зарядом -2. Таким образом, $f_{экв}(Na_2CO_3) = 2$.
Найдем молярную концентрацию раствора:
$C_M = \frac{C_N}{f_{экв}} = \frac{4 \text{ н}}{2} = 2 \text{ М (моль/л)}$
Теперь, как и в предыдущем пункте, найдем количество вещества:
$n(Na_2CO_3) = C_M \times V_{раствора} = 2 \text{ моль/л} \times 0.025 \text{ л} = 0.05 \text{ моль}$
И, наконец, массу навески:
$m(Na_2CO_3) = n \times M = 0.05 \text{ моль} \times 106 \text{ г/моль} = 5.3 \text{ г}$

Ответ: Для приготовления 25 мл 4 н раствора необходимо взвесить 5,3 г $Na_2CO_3$, поместить в мерную колбу объемом 25 мл и довести объем дистиллированной водой до метки.