Опыт 2, страница 139 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Опыт 2

Задание

Приготовить 250 мл 0,25 молярного раствора поваренной соли.

Ход работы

1. Рассчитайте, какая масса поваренной соли потребуется для приготовления 250 мл 0,25 молярного раствора соли.

2. На предварительно взвешенном часовом стекле взвесьте рассчитанную в п. 1 массу соли на электронных весах.

3. Взятую взвешенную массу соли всыпьте через воронку в мерную колбу емкостью 250 мл и тщательно смойте дистиллированной водой с воронки оставшуюся на ней соль.

4. Долейте в колбу воду до метки, закройте пробкой и хорошо перемешайте.

5. Вылейте раствор в сухой цилиндр (узкий) и определите плотность.

Вопросы и задания

1. Какая концентрация более точная? Почему?

2. Как вы считаете, может ли плотность водного раствора быть меньше плотности воды?

1. Дано:

$n(H_2O) = 5$ моль

Найти:

$V_{газов}$ - ?

Решение:

Вода разлагается на водород и кислород под действием электрического тока (электролиз). Запишем уравнение реакции:

$2H_2O \rightarrow 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

Из уравнения реакции видно, что при разложении 2 моль воды образуется 2 моль газообразного водорода ($H_2$) и 1 моль газообразного кислорода ($O_2$).

Суммарное количество моль газов, образующихся из 2 моль воды, составляет:

$n_{газов} = n(H_2) + n(O_2) = 2 + 1 = 3$ моль.

Составим пропорцию, чтобы найти количество моль газов, образующихся из 5 моль воды:

Из 2 моль $H_2O$ образуется 3 моль газов.

Из 5 моль $H_2O$ образуется $x$ моль газов.

$x = \frac{5 \cdot 3}{2} = 7,5$ моль газов.

Объем любого газа при нормальных условиях (н. у.) можно рассчитать по формуле: $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ - молярный объем, равный 22,4 л/моль.

Найдем общий объем образовавшихся газов:

$V_{газов} = 7,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 168$ л.

Ответ: 168 л.

2. Дано:

$m(Ca(OH)_2) = 14,8$ г

Найти:

$m(H_2O)$ - ?

$m(CaO)$ - ?

Решение:

Гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ образуется при взаимодействии оксида кальция ($CaO$) с водой ($H_2O$). Запишем уравнение реакции:

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции (используя округленные атомные массы: Ca=40, O=16, H=1):

$M(Ca(OH)_2) = 40 + (16 + 1) \cdot 2 = 74$ г/моль.

$M(CaO) = 40 + 16 = 56$ г/моль.

$M(H_2O) = 1 \cdot 2 + 16 = 18$ г/моль.

Найдем количество вещества (моль) гидроксида кальция, которое было получено:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{14,8 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль.

Согласно уравнению реакции, стехиометрические коэффициенты перед всеми веществами равны 1. Это означает, что для получения 1 моль $Ca(OH)_2$ требуется 1 моль $CaO$ и 1 моль $H_2O$.

Следовательно, количество вещества реагентов равно количеству вещества продукта:

$n(CaO) = n(H_2O) = n(Ca(OH)_2) = 0,2$ моль.

Теперь рассчитаем массы оксида кальция и воды, необходимые для реакции:

$m(CaO) = n(CaO) \cdot M(CaO) = 0,2 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 11,2$ г.

$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 0,2 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 3,6$ г.

Ответ: масса оксида кальция 11,2 г, масса воды 3,6 г.

3. Дано:

$m(MgSO_4) = 2,44$ г

$m(\text{кристаллогидрата}) = 5$ г

Найти:

Количество молекул кристаллизационной воды (n) - ?

Формула кристаллогидрата - ?

Решение:

Кристаллогидрат образуется при присоединении молекул воды к безводной соли. Его общая формула $MgSO_4 \cdot nH_2O$.

Масса кристаллизационной воды в составе кристаллогидрата равна разности масс кристаллогидрата и безводной соли:

$m(H_2O) = m(MgSO_4 \cdot nH_2O) - m(MgSO_4) = 5 \text{ г} - 2,44 \text{ г} = 2,56$ г.

Теперь найдем количество вещества (моль) безводного сульфата магния и воды.

Рассчитаем молярные массы (используя округленные атомные массы: Mg=24, S=32, O=16, H=1):

$M(MgSO_4) = 24 + 32 + 4 \cdot 16 = 120$ г/моль.

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.

Найдем количество вещества сульфата магния и воды:

$n(MgSO_4) = \frac{m(MgSO_4)}{M(MgSO_4)} = \frac{2,44 \text{ г}}{120 \text{ г/моль}} \approx 0,02033$ моль.

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{2,56 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 0,14222$ моль.

Чтобы найти число молекул кристаллизационной воды $n$, нужно найти соотношение молей воды и молей безводной соли:

$n = \frac{n(H_2O)}{n(MgSO_4)} = \frac{0,14222 \text{ моль}}{0,02033 \text{ моль}} \approx 6,99 \approx 7$.

Таким образом, на одну формульную единицу $MgSO_4$ приходится 7 молекул воды.

Формула кристаллогидрата: $MgSO_4 \cdot 7H_2O$.

Ответ: кристаллогидрат содержит 7 молекул кристаллизационной воды; формула кристаллогидрата $MgSO_4 \cdot 7H_2O$.