Практическая работа №5, страница 146 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Приготовление растворов с заданной процентной и молярной концентрацией

На 1 ученика:

Оборудование и реактивы: цилиндры вместимостью 25 и 100 мл — 1 шт., стаканы вместимостью 150–200 мл — 1 шт., колбы вместимостью 200, 500, 1000 мл — по 1 шт., хлорид натрия — 100 г, весы, стеклянные палочки.

Опыт 1. Приготовление раствора с заданной массовой долей из навески соли.

Получите у преподавателя задание на выполнение опыта; рассчитайте, сколько соли и воды потребуется для приготовления раствора заданной концентрации общим объемом 100 мл. Взвесьте на весах нужную массу соли, измерьте с помощью цилиндра рассчитанный объем воды, растворите соль в воде, аккуратно перемешивая стеклянной палочкой.

Опыт 2. Приготовление раствора с заданной молярной концентрацией из навески соли.

Рассчитайте массу соли, необходимую для приготовления раствора с заданной молярной концентрацией. Взвесьте на весах рассчитанную навеску. Перенесите в мерную колбу и добавьте немного воды, перемешайте. Затем налейте в колбу воду до метки.

Поскольку в условии задачи не указаны конкретные значения концентраций для расчетов, для демонстрации решения примем следующие типичные для лабораторной работы значения.

Предположим, что по заданию преподавателя необходимо приготовить 100 мл раствора хлорида натрия ($NaCl$) с массовой долей 10%.

Дано:

Массовая доля $NaCl$, $\omega(NaCl) = 10\%$

Объем раствора, $V_{р-ра} = 100$ мл

Плотность 10%-го раствора $NaCl$ при 20o C, $\rho_{р-ра} \approx 1.0707$ г/мл

Плотность воды, $\rho_{воды} \approx 1$ г/мл

Перевод в СИ:

$V_{р-ра} = 100 \text{ мл} = 100 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho_{р-ра} \approx 1070.7 \text{ кг/м}^3$

$\rho_{воды} \approx 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Массу соли, $m_{соли}$ — ?

Объем воды, $V_{воды}$ — ?

Решение:

1. Найдем массу 100 мл раствора. Масса раствора равна произведению его объема на плотность.

$m_{р-ра} = V_{р-ра} \cdot \rho_{р-ра}$

$m_{р-ра} = 100 \text{ мл} \cdot 1.0707 \text{ г/мл} = 107.07 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу хлорида натрия, необходимую для приготовления раствора. Массовая доля вещества в растворе ($\omega$) выражается в долях единицы или процентах и вычисляется по формуле:

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

Отсюда масса соли:

$m_{соли} = m_{р-ра} \cdot \omega$

Переведем проценты в доли: $10\% = 0.10$.

$m_{соли} = 107.07 \text{ г} \cdot 0.10 = 10.707 \text{ г}$

Для взвешивания на лабораторных весах можно округлить значение до 10.7 г.

3. Найдем массу воды, которая потребуется для растворения этой навески соли.

$m_{воды} = m_{р-ра} - m_{соли}$

$m_{воды} = 107.07 \text{ г} - 10.707 \text{ г} = 96.363 \text{ г}$

4. Рассчитаем необходимый объем воды. Так как плотность воды приблизительно равна 1 г/мл, масса воды в граммах численно равна ее объему в миллилитрах.

$V_{воды} = \frac{m_{воды}}{\rho_{воды}}$

$V_{воды} \approx \frac{96.363 \text{ г}}{1 \text{ г/мл}} \approx 96.4 \text{ мл}$

Для измерения с помощью мерного цилиндра на 100 мл можно отмерить 96.5 мл или 96 мл в зависимости от точности цилиндра.

Ответ: для приготовления 100 мл 10%-го раствора хлорида натрия потребуется взвесить 10.7 г соли ($NaCl$) и отмерить примерно 96.4 мл воды.

Предположим, что по заданию преподавателя необходимо приготовить 200 мл раствора хлорида натрия ($NaCl$) с молярной концентрацией 0.5 моль/л, используя мерную колбу на 200 мл.

Дано:

Молярная концентрация, $C_M(NaCl) = 0.5$ моль/л

Объем раствора, $V_{р-ра} = 200$ мл

Перевод в литры:

$V_{р-ра} = 200 \text{ мл} = 0.2 \text{ л}$

Найти:

Массу соли, $m_{соли}$ — ?

Решение:

1. Определим количество вещества (число молей) хлорида натрия, которое должно содержаться в 200 мл раствора. Формула молярной концентрации:

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

Отсюда количество вещества:

$n = C_M \cdot V$

$n(NaCl) = 0.5 \text{ моль/л} \cdot 0.2 \text{ л} = 0.1 \text{ моль}$

2. Рассчитаем молярную массу хлорида натрия ($NaCl$).

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl)$

Используя относительные атомные массы из таблицы Менделеева: $Ar(Na) \approx 23$, $Ar(Cl) \approx 35.5$.

$M(NaCl) = 23 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 58.5 \text{ г/моль}$

3. Найдем массу навески соли, необходимую для приготовления раствора. Масса вещества связана с количеством вещества через молярную массу:

$m = n \cdot M$

$m(NaCl) = 0.1 \text{ моль} \cdot 58.5 \text{ г/моль} = 5.85 \text{ г}$

Ответ: для приготовления 200 мл раствора хлорида натрия с концентрацией 0.5 моль/л необходимо взвесить 5.85 г соли ($NaCl$).