Лабораторный опыт №5, страница 145 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 5

Изучение растворимости веществ

На 2 ученика:

Оборудование и посуда: три стакана, стеклянные палочки, предметные стекла, спиртовка.

В три стакана налейте по 20 мл воды. Поместите в воду следующие вещества: в 1-й стакан — хлорид натрия, во 2-й стакан — сульфат кальция, в 3-й стакан — карбонат кальция. Перемешайте содержимое каждого стакана стеклянными палочками.

Опишите свои наблюдения.

Спустя 3—4 мин возьмите стеклянной палочкой по одной капле раствора из каждого стакана и поместите эти капли на предметные стекла. Проведите выпаривание воды. Что вы наблюдаете?

Какое из выданных веществ является растворимым, какое — малорастворимым, а какое — нерастворимым? Дайте обоснованный ответ.

1. Какова роль воды?

2. Что является растворителем?

3. Что является растворенным веществом?

7. Меняется ли масса раствора?

Дано:

Реактивы:

Хлорид натрия ($NaCl$) - масса $m_1 = 5 \text{ г}$

Сульфат кальция ($CaSO_4$) - масса $m_2 = 5 \text{ г}$

Карбонат кальция ($CaCO_3$) - масса $m_3 = 5 \text{ г}$

Вода ($H_2O$) - объем в каждом стакане $V_{H_2O} = 20 \text{ мл}$

Перевод в систему СИ:

$m_1 = m_2 = m_3 = 5 \text{ г} = 0.005 \text{ кг}$

$V_{H_2O} = 20 \text{ мл} = 20 \text{ см}^3 = 20 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 0.00002 \text{ м}^3$

Масса воды (учитывая плотность $\rho_{H_2O} \approx 1 \text{ г/мл}$): $m_{H_2O} = V_{H_2O} \cdot \rho_{H_2O} = 20 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 20 \text{ г} = 0.02 \text{ кг}$

Найти:

1. Провести качественное сравнение растворимости $NaCl$, $CaSO_4$ и $CaCO_3$.

2. Определить, какое вещество является растворимым, малорастворимым, а какое — нерастворимым.

3. Ответить на теоретические вопросы.

Решение:

В ходе лабораторного опыта проводятся наблюдения за процессом растворения трех различных солей в воде и последующим выпариванием полученных растворов для подтверждения факта растворения.

Описание наблюдений при смешивании веществ с водой:

1. В 1-м стакане (с хлоридом натрия, $NaCl$): При добавлении хлорида натрия в воду и перемешивании, твердое вещество полностью исчезает. Образуется прозрачный бесцветный раствор. На дне стакана осадок отсутствует. Это свидетельствует о хорошей растворимости хлорида натрия в воде.

2. Во 2-м стакане (с сульфатом кальция, $CaSO_4$): При добавлении сульфата кальция и перемешивании, лишь небольшая часть вещества растворяется. Раствор становится мутным (образуется взвесь), и на дне стакана остается большое количество нерастворенного белого осадка. Это указывает на то, что вещество растворяется, но очень плохо.

3. В 3-м стакане (с карбонатом кальция, $CaCO_3$): При добавлении карбоната кальция и перемешивании, вещество практически не растворяется. Оно оседает на дно стакана, образуя обильный осадок. Вода над осадком остается практически прозрачной. Это говорит о том, что вещество практически нерастворимо.

Описание наблюдений при выпаривании капель раствора:

1. На предметном стекле с каплей из 1-го стакана ($NaCl$): После выпаривания воды остается значительное количество белого налета в виде мелких кристаллов. Это доказывает, что в капле воды было растворено много вещества.

2. На предметном стекле с каплей из 2-го стакана ($CaSO_4$): После выпаривания воды остается очень тонкий, едва заметный белый налет. Это показывает, что в воде растворилось лишь небольшое количество сульфата кальция.

3. На предметном стекле с каплей из 3-го стакана ($CaCO_3$): После выпаривания воды на стекле практически не остается следов или остается ничтожно малое количество налета. Это подтверждает, что карбонат кальция практически не растворяется в воде.

Классификация веществ по растворимости:

На основании проведенных наблюдений можно сделать следующие выводы:

• Хлорид натрия ($NaCl$) является растворимым веществом. Он полностью растворился в предложенном объеме воды, а после выпаривания оставил обильный кристаллический осадок. Растворимость $NaCl$ при 20o C составляет около 36 г на 100 г воды, что позволяет растворить до 7.2 г в 20 г воды. В опыте использовалось 5 г, что подтверждает полное растворение.
• Сульфат кальция ($CaSO_4$) является малорастворимым веществом. Визуально растворилась лишь незначительная часть, а выпаривание подтвердило наличие небольшого количества растворенного вещества. Растворимость $CaSO_4$ при 20o C составляет около 0.24 г на 100 г воды, т.е. в 20 г воды может раствориться лишь около 0.048 г.
• Карбонат кальция ($CaCO_3$) является нерастворимым веществом. Оно практически не перешло в раствор, что было видно как по наличию обильного осадка в стакане, так и по отсутствию налета после выпаривания. Растворимость $CaCO_3$ при 20o C составляет около 0.0013 г на 100 г воды, что является пренебрежимо малой величиной.

Ответы на вопросы:

1. Какова роль воды?

В данном опыте вода играет роль полярного растворителя. Молекулы воды окружают ионы или полярные молекулы растворяемого вещества, ослабляют связи между ними и "растаскивают" их, распределяя по всему объему. Таким образом, вода является средой, в которой происходит процесс растворения.

Ответ: Роль воды — быть растворителем.

2. Что является растворителем?

Растворителем в химии принято считать компонент раствора, который находится в том же агрегатном состоянии, что и раствор, или же компонент, который присутствует в избытке. В данном опыте все вещества растворяются в воде, которая является жидкостью и присутствует в значительно большем объеме и массе, чем растворяемые вещества.

Ответ: Растворителем является вода ($H_2O$).

3. Что является растворенным веществом?

Растворенное вещество (или solute) — это компонент раствора, который растворяется в растворителе. В данном эксперименте это твердые соли, которые добавляются в воду.

Ответ: Растворенными веществами являются хлорид натрия ($NaCl$), сульфат кальция ($CaSO_4$) и карбонат кальция ($CaCO_3$).

7. Меняется ли масса раствора?

Да, масса раствора меняется в процессе растворения. Раствор — это гомогенная система, состоящая из растворителя и растворенного вещества. Масса раствора равна сумме масс растворителя и массы растворенного вещества: $m_{раствора} = m_{растворителя} + m_{растворенного \text{ } вещества}$. Изначально, до начала растворения, масса раствора равна массе растворителя (воды). По мере растворения соли, ее частицы переходят в раствор, и масса раствора увеличивается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вещество не растворится полностью или пока раствор не станет насыщенным. Общая масса содержимого стакана (раствор + нерастворенный осадок + сам стакан) при этом остается неизменной в соответствии с законом сохранения массы.

Ответ: Да, в процессе растворения масса раствора увеличивается за счет перехода вещества из твердой фазы в раствор.