Відповіді на вправи: 74

74. Визначте максимально можливу масу (г) калій хлориду, який можна розчинити у воді масою 100 г за температури 25 °С, якщо для приготування насиченого розчину за цієї температури на 25 г води потрібна сіль масою 8,75 г.

Відомо:

m₁(води) = 25 г;

m₁(KCl) = 8,75 г;

m₂(води) = 100 г.

m₂(KCl) — ?

Розв’язання:

Складаємо пропорцію:

25 г води — 8,75 г KCl;

100 г води — x г KCl.

x = $\frac{100•\mathrm{8,75}}{25}$ = 35 г.

Відповідь: за 25 °С у 100 г води можна максимально розчинити 35 г калій хлориду.

НАВЧАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ 5

«Виготовлення водних розчинів із заданими масовими частками розчинених речовин»

Мета: навчитися готувати водні розчини із заданою масовою часткою.

Завдання 1. Виготовити 100 г розчину NaCl з масовою часткою солі 5 %.

Відомо:

m(розчину) = 100 г;

w(NaCl) = 5 %, або 0,05.

m(NaCl) — ?

m(води) — ?

Розв’язання:

m(NaCl) = w • m(розчину) = 0,05 • 100 г = 5 г.

m(води) = m(розчину) – m(NaCl) = 100 г – 5 г = 95 г.

Висновок до завдання 1: для приготування 100 г 5%-го розчину NaCl потрібно взяти 5 г солі й 95 г води.

Завдання 2. Виготовити 50 мл 5%-го розчину забарвленої солі розбавленням 20%-го розчину.

Відомо:

V(розчину) = 50 мл;

m(розчину) = 50 г.

w1(CuSO4) = 20 %, або 0,2;

w2(CuSO4) = 5 %, або 0,05.

m(20%-го розчину) — ?

m(води) — ?

Розв’язання:

m(CuSO4) = w2 • m(розчину) = 0,05 • 50 г = 2,5 г.

m(20%-го розчину) = $\frac{m\left(\mathrm{CuSO}4\right)}{w1}$ = $\frac{\mathrm{2,5}г}{0,2}$ = 12,5 г.

m(води) = 50 г – 12,5 г = 37,5 г.

Оскільки густину розчину приблизно приймаємо за 1 г/мл:

V(20%-го розчину) ≈ 12,5 мл.

V(води) ≈ 37,5 мл.

Висновок до завдання 2: для приготування 50 мл 5%-го розчину потрібно змішати приблизно 12,5 мл 20%-го розчину CuSO4 і 37,5 мл води.

Висновок: розчини із заданою масовою часткою можна приготувати зважуванням точно обчислених мас речовини й води або розбавленням концентрованого розчину водою.

Для підбиття підсумків роботи обговоріть питання

1. Який спосіб приготування розчину виявився для вас простішим у виконанні й чому?

Простішим є розбавлення готового концентрованого розчину, бо потрібно лише відміряти потрібний об’єм розчину й води.

2. У якому з двох способів отриманий результат був точнішим? Як ви це визначили?

Точнішим є спосіб зважування речовини й води на терезах, бо масу можна виміряти точніше, ніж об’єм.

3. Які переваги та недоліки ви виявили для кожного з двох способів виготовлення розчину?

Зважування твердої солі точніше, але потребує більше часу. Розбавлення швидше, але менш точне через похибки вимірювання об’єму.

4. Поясніть, як упливають похибки вимірювань (маси й об’єму) на точність отриманої концентрації розчину. Як би змінився результат експерименту, якщо б ви помилилися у вимірюванні маси або об’єму хоча б однієї з речовин?

Якщо помилитися в масі або об’ємі, масова частка речовини буде більшою або меншою за потрібну.

5. Чи можна, на вашу думку, приготувати розчин з абсолютно точним значенням масової частки розчиненої речовини? Що заважає досягти абсолютної точності на практиці?

На практиці ні, бо завжди є похибки зважування, вимірювання об’єму та втрати речовини.

6. Чому важливо знати точну концентрацію розчинів у побуті та техніці? Наведіть приклади практичного застосування таких розчинів.

Це потрібно в медицині, побуті, техніці, кулінарії, сільському господарстві й лабораторних дослідах.

7. Наведіть приклади життєвих ситуацій, у яких вам знадобилося б використовувати навички приготування розчинів із заданими масовими частками розчинених речовин.

Приготування сольового розчину, сиропу, добрив для рослин, розчинів для промивання або очищення.

8. Чи можна зробити висновок про масову частку речовини за інтенсивністю забарвлення розчину?

Тільки приблизно. Чим більша концентрація забарвленої речовини, тим інтенсивніше забарвлення, але точне значення масової частки так визначити не можна.

НАВЧАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ 6

«Екстракція та дослідження речовин із природних об'єктів»

Мета: дослідити екстракцію пігментів із природних об’єктів і порівняти розчинність йоду в різних розчинниках.

Об’єкт дослідження	Розчинник	Спостереження
Зелені листки	Етанол	Розчин став зеленим
Морква	Бензин / петролейний ефір	Розчин став жовто-оранжевим
Йод	Вода	Йод розчиняється погано, забарвлення слабке
Йод	Етанол	Розчин бурий, йод розчиняється добре
Йод	Бензин / петролейний ефір	Розчин фіолетовий, йод розчиняється найкраще

Висновок: екстракція ґрунтується на вибірковому розчиненні речовин у певному розчиннику. Зелені пігменти листків добре екстрагуються етанолом, а неполярні пігменти моркви краще переходять у неполярний розчинник. Йод найкраще розчиняється в неполярному розчиннику, гірше — в етанолі, дуже погано — у воді.

Для підбиття підсумків роботи обговоріть питання

1. Чому для екстракції пігментів із листків рослин зразок потрібно не лише подрібнити, а й перетерти з абразивними речовинами?

Щоб зруйнувати клітини рослини й полегшити вихід пігментів у розчинник.

2. Які речовини вдалося екстрагувати, а які — ні? Як це визначити?

Вдалося екстрагувати пігменти листків і моркви, бо розчинники змінили колір. Речовини, які не переходять у розчинник, залишаються в твердому залишку.

3. Яким на вигляд був розчин після екстракції? Чи спостерігали ви розшарування розчинників?

Після екстракції листків розчин був зеленим. Якщо змішували воду з бензином, спостерігали розшарування, бо ці рідини не змішуються.

4. Чи змінився колір, запах або інші властивості розчинника після екстракції?

Так, колір розчинника змінився, бо в нього перейшли пігменти. Запах органічного розчинника залишився характерним.

5. Якими властивостями речовин пояснюється вибіркове розчинення в різних розчинниках?

Полярністю речовини й розчинника: полярні речовини краще розчиняються в полярних розчинниках, неполярні — у неполярних.

6. Яке фізичне явище є основою процесу екстракції? Чим екстракція відрізняється від процесів розчинення, фільтрування, відстоювання?

Основою екстракції є розчинення певної речовини в розчиннику. Екстракція відрізняється тим, що з суміші вибірково вилучають потрібну речовину; фільтрування відокремлює тверді частинки, а відстоювання — шари або осад.

7. Як можна оцінити, наскільки повною була екстракція?

За інтенсивністю забарвлення екстракту й залишку: якщо після повторної екстракції розчин майже не забарвлюється, екстракція була майже повною.

8. Як ви вважаєте, чим спричинена різниця забарвлення розчинів йоду: водного, спиртового та в петролейному ефірі? Розташуйте три розчинники за їхньою здатністю розчиняти йод.

Різниця спричинена різною розчинністю йоду в розчинниках різної полярності. Йод краще розчиняється в неполярних розчинниках. Порядок: петролейний ефір / бензин → етанол → вода.

§ 7. ЕКСТРАКЦІЯ

Складіть план експерименту з екстракції речовин із сухого чайного листя. Сформулюйте гіпотезу щодо залежності швидкості екстрагування речовин від подрібненості сировини та температури розчинника. Сформулюйте висновки щодо відповідності результатів експерименту вашій гіпотезі.

Гіпотеза: що дрібніше чайне листя і що вища температура води, то швидше відбувається екстракція речовин.

Чай	Прохолодна вода	Гаряча вода	Окріп
Пакетований	слабке забарвлення, повільна екстракція	помітне забарвлення	швидке темне забарвлення
Крупнолистковий	дуже слабке забарвлення	поступове забарвлення	забарвлення швидше, але повільніше, ніж у пакетованого

Висновок: результати підтвердили гіпотезу. Екстракція відбувається швидше за вищої температури води й більшої подрібненості чайного листя. Пакетований чай екстрагується швидше, бо сировина подрібнена й має більшу площу контакту з водою. Крупнолистковий чай екстрагується повільніше, особливо в прохолодній воді. Екстракція ґрунтується на різній розчинності речовин у розчинниках.