Номер 3, страница 144 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Как можно приготовить раствор определенной молярной концентрации?

Приготовить раствор определенной молярной концентрации можно двумя основными способами: растворением точной навески твердого вещества в определенном объеме растворителя или разбавлением более концентрированного раствора.

Способ 1. Приготовление из твердого вещества

Этот метод используется для приготовления растворов из твердых, сыпучих веществ (например, солей, щелочей).

Этапы приготовления:

1. Расчет массы вещества. Молярная концентрация ($C_M$, в моль/л) определяется как отношение количества вещества ($\nu$, в моль) к объему раствора ($\text{V}$, в л):

   $C_M = \frac{\nu}{V}$

   Количество вещества связано с его массой ($\text{m}$) и молярной массой ($\text{M}$) формулой:

   $\nu = \frac{m}{M}$

   Объединяя эти формулы, получаем выражение для расчета массы вещества, необходимой для приготовления раствора заданного объема и концентрации:

   $m = C_M \cdot M \cdot V$

   Пример: Нужно приготовить 100 мл (0,1 л) раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$) с концентрацией 0,2 моль/л. Молярная масса $M(CuSO_4) \approx 159.6$ г/моль. Рассчитываем массу: $m(CuSO_4) = 0.2 \text{ моль/л} \cdot 159.6 \text{ г/моль} \cdot 0.1 \text{ л} = 3.192$ г.

2. Взвешивание. Рассчитанную массу вещества ($3.192$ г в нашем примере) точно взвешивают на аналитических весах.

3. Растворение. Навеску вещества аккуратно переносят в мерную колбу нужного объема (в примере — на 100 мл). В колбу приливают небольшое количество растворителя (например, дистиллированной воды), примерно на половину объема, и перемешивают содержимое до полного растворения кристалликов.

4. Доведение до метки. После полного растворения вещества в колбу осторожно добавляют растворитель до калибровочной метки на горлышке колбы. Важно, чтобы нижний край мениска жидкости совпал с уровнем метки. Для точного доведения объема на последнем этапе удобно использовать пипетку или капельницу.

5. Перемешивание. Колбу плотно закрывают пробкой и несколько раз переворачивают для гомогенизации раствора, то есть для получения одинаковой концентрации во всем объеме.

Ответ: Для приготовления раствора из твердого вещества нужно рассчитать массу solute по формуле $m = C_M \cdot M \cdot V$, взвесить ее, растворить в мерной колбе в небольшом количестве растворителя и затем довести объем раствора до метки.

Способ 2. Приготовление разбавлением концентрированного раствора

Этот метод используется, когда есть в наличии исходный (стоковый) раствор с точно известной, более высокой концентрацией.

Этапы приготовления:

1. Расчет объема исходного раствора. В процессе разбавления количество растворенного вещества остается неизменным. Это позволяет использовать правило смешения (или закон разбавления):

   $C_1 \cdot V_1 = C_2 \cdot V_2$

   где $C_1$ и $V_1$ — молярная концентрация и объем исходного (концентрированного) раствора, а $C_2$ и $V_2$ — молярная концентрация и объем конечного (разбавленного) раствора.

   Отсюда вычисляем объем исходного раствора $V_1$, который необходимо отобрать:

   $V_1 = \frac{C_2 \cdot V_2}{C_1}$

   Пример: Нужно приготовить 250 мл (0,25 л) раствора $HCl$ с концентрацией 1 моль/л из исходного раствора с концентрацией 10 моль/л. Рассчитываем объем $V_1$: $V_1 = \frac{1 \text{ моль/л} \cdot 0.25 \text{ л}}{10 \text{ моль/л}} = 0.025 \text{ л} = 25$ мл.

2. Отбор пробы. С помощью мерной пипетки точно отбирают рассчитанный объем ($25$ мл в примере) концентрированного раствора.

3. Разбавление. Отобранный объем $V_1$ переносят в мерную колбу нужного объема ($V_2$, в примере — 250 мл). Затем в колбу осторожно доливают растворитель до калибровочной метки.

   Важно! При разбавлении концентрированных кислот следует соблюдать правило: "Лей кислоту в воду", а не наоборот. Для этого в мерную колбу сначала наливают некоторое количество воды, затем добавляют рассчитанный объем кислоты и только потом доводят водой до метки. Это делается для предотвращения закипания и разбрызгивания кислоты из-за сильного выделения тепла.

4. Перемешивание. Колбу закрывают пробкой и тщательно перемешивают, переворачивая ее несколько раз.

Ответ: Для приготовления раствора разбавлением нужно рассчитать необходимый объем концентрированного раствора по формуле $V_1 = \frac{C_2 \cdot V_2}{C_1}$, отобрать этот объем с помощью пипетки, перенести в мерную колбу и довести растворителем до метки нужного объема.