Експериментуємо: Стр.114

Експериментуємо в хімічному кабінеті / лабораторії. ВИЯВЛЯЄМО ТЕПЛОВИЙ ЕФЕКТ РОЗЧИНЕННЯ РЕЧОВИНИ

Спостереження: під час розчинення натрій нітрату NaNO₃ пробірка охолоджується.

Висновок: розчинення NaNO₃ — ендотермічний процес, теплота поглинається.

§ 20. Утворення розчину. Енергетичний ефект розчинення речовини

213. Опишіть явища, які відбуваються під час розчинення речовини у воді.

Під час розчинення частинки речовини відокремлюються одна від одної, взаємодіють із молекулами води й рівномірно розподіляються в розчині. Частинки можуть гідратуватися; температура розчину іноді змінюється.

214. Чим різняться процеси розчинення цукру у воді та магнію в хлоридній кислоті?

Цукор під час розчинення у воді зберігає склад молекул. Магній взаємодіє з хлоридною кислотою — відбувається хімічна реакція:

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑.

215. У якому випадку розчинення речовини супроводжується: а) виділенням теплоти; б) поглинанням теплоти?

а) Теплота виділяється, коли під час взаємодії частинок із водою її виділяється більше, ніж витрачається на руйнування зв’язків.

б) Теплота поглинається, якщо на руйнування зв’язків її витрачається більше, ніж виділяється під час гідратації.

216. Прокоментуйте експеримент, зображений на малюнку 62.

Розчин солі проводить електричний струм завдяки рухливим йонам, а дистильована вода й розчин цукру майже не проводять струму.

217. Чи має залежати тепловий ефект розчинення речовини від її агрегатного стану? Відповідь аргументуйте.

Так. Агрегатний стан впливає на енергію, необхідну для розділення частинок речовини, тому теплові ефекти її розчинення можуть різнитися.

218. Чому прості речовини не розчиняються у воді або мають дуже малу розчинність?

Молекули води недостатньо сильно притягують частинки багатьох простих речовин; вони не утворюють з водою стійких гідратованих частинок.

219. Як пояснити те, що кальцій карбонат не розчиняється у воді, хоча складається з йонів?

У кристалі CaCO₃ йони міцно притягуються один до одного. Взаємодія з водою недостатня, щоб відокремити їх і розчинити речовину.

220. Спробуйте пояснити, чому цукор або сіль швидше розчиняється у воді в разі перемішування.

Перемішування переносить частинки розчиненої речовини від поверхні кристала, тому нові порції води швидше контактують із ним.

221. Який йон — Натрію чи Магнію — міцніше сполучається з молекулою води? Чому?

Йон Mg²⁺: він має більший заряд і менший радіус, ніж Na⁺, тому сильніше притягує полярні молекули води.

222. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Гідратація — hydration; гідратований йон — hydrated ion; екзотермічний процес — exothermic process; ендотермічний процес — endothermic process; розчинення — dissolution.

223. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її. Галогени і найактивніші метали реагують з водою.

Поняття	Знаю	Умію пояснити
Гідратація	Так	Так
Тепловий ефект розчинення	Так	Так
Електропровідність розчинів	Так	Так

§ 21. Кристалогідрати

224. Чим різняться кристалогідрат і безводна сполука, кристалізаційна і «звичайна» вода?

Кристалогідрат містить молекули кристалізаційної води в кристалах, безводна сполука — ні. Кристалізаційна вода зв’язана в кристалічній ґратці, а звичайна вода є окремою речовиною.

225. Запишіть хімічні формули ферум(ІІ) хлориду тетрагідрату і ферум(ІІІ) сульфату нонагідрату.

FeCl₂ • 4H₂O; Fe₂(SO₄)₃ • 9H₂O.

226. Складіть формулу кристалогідрату нікель(ІІ) хлориду, якщо молекул води у сполуці вдвічі більше, ніж усіх йонів. Назвіть цей кристалогідрат.

NiCl₂ містить три йони (Ni²⁺ і 2Cl⁻). Молекул води вдвічі більше:

3 • 2 = 6.

Формула: NiCl₂ • 6H₂O — нікель(ІІ) хлорид гексагідрат.

227. Виконайте обчислення для кристалогідрату CuCl2 * 2Н20 і заповніть таблицю: M(CuCI2) 2М(Н 20) М(СиС12 • 2Н 20) W(CuCl2) W(H2O)

M(CuCl₂), г/моль	2M(H₂O), г/моль	M(CuCl₂ • 2H₂O), г/моль	w(CuCl₂)	w(H₂O)
64 + 2 • 35,5 = 135	2 • 18 = 36	135 + 36 = 171	135 : 171 ≈ 78,9 %	36 : 171 ≈ 21,1 %

228. Обчисліть масу барій гідроксиду в його кристалогідраті масою 6,3 г. Візьміть до уваги, що у формулі цього кристалогідрату — вісім молекул води.

Дано:

m(Ba(OH)₂ • 8H₂O) = 6,3 г.

Знайти: m(Ba(OH)₂) — ?

Розв’язання:

M(Ba(OH)₂) = 137 + 2 • 17 = 171 г/моль.

M(Ba(OH)₂ • 8H₂O) = 171 + 8 • 18 = 315 г/моль.

m(Ba(OH)₂) = 6,3 • 171 : 315 = 3,42 г.

Відповідь: 3,42 г.

229. Обчисліть масу залізного купоросу FeSO4 • 7Н2О, яка містить безводну сіль масою 38 г.

Дано: m(FeSO₄) = 38 г.

Знайти: m(FeSO₄ • 7H₂O) — ?

Розв’язання:

M(FeSO₄) = 56 + 32 + 64 = 152 г/моль.

M(FeSO₄ • 7H₂O) = 152 + 7 • 18 = 278 г/моль.

m = 38 • 278 : 152 = 69,5 г.

Відповідь: 69,5 г.

230. Бішофіт — тривіальна назва кристалогідрату магній хлориду. Речовину використовують проти ожеледиці. Виведіть формулу цього кристалогідрату, використавши значення масової частки безводної солі в цій речовині (мал. 67).

За написом на упаковці масова частка MgCl₂ становить 47 %.

M(MgCl₂) = 24 + 2 • 35,5 = 95 г/моль.

Нехай формула MgCl₂ • xH₂O, тоді 95 : (95 + 18x) = 0,47.

x ≈ 6.

Відповідь: MgCl₂ • 6H₂O.

231. Літій хлорид моногідрат унаслідок нагрівання розкладається на безводну сіль і пару. Обчисліть масу кристалогідрату, що розклався, якщо маса порції твердої речовини зменшилася на 3,6 г.

Дано: m(H₂O) = 3,6 г (втрачено).

Знайти: m(LiCl • H₂O) — ?

Розв’язання:

M(LiCl • H₂O) = 7 + 35,5 + 18 = 60,5 г/моль.

З 60,5 г кристалогідрату утворюється 18 г води.

m = 60,5 • 3,6 : 18 = 12,1 г.

Відповідь: 12,1 г.

232. Процеси розчинення безводного купрум(ІІ) сульфату та мідного купоросу протилежні за тепловим ефектом. Який процес, на вашу думку, є екзотермічним, а який — ендотермічним? Відповідь аргументуйте.

Розчинення безводного CuSO₄ — екзотермічне, бо його йони гідратуються з виділенням теплоти. Розчинення CuSO₄ • 5H₂O — ендотермічне, оскільки на руйнування кристалічної ґратки потрібно більше теплоти.

233. Запропонуйте гіпотезу стосовно того, чому кристалогідрат містить певну, а не довільну кількість води (про це свідчать хімічні формули кристалогідратів).

Кількість молекул кристалізаційної води визначається будовою кристалічної ґратки та розташуванням і взаємодією частинок у кристалі.

234. Побудуйте діаграму кількісного складу гіпсу (формула цього кристалогідрату наведена в параграфі).

Гіпс — CaSO₄ • 2H₂O.

M(CaSO₄) = 40 + 32 + 64 = 136 г/моль; 2M(H₂O) = 36 г/моль.

M(гіпсу) = 172 г/моль.

Складник	Масова частка
CaSO₄	136 : 172 • 100 % ≈ 79,1 %
H₂O	36 : 172 • 100 % ≈ 20,9 %

235. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Кристалогідрат — crystal hydrate; кристалізаційна вода — water of crystallization; безводна сіль — anhydrous salt; гіпс — gypsum; мідний купорос — copper sulfate pentahydrate.

236. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Знання	Оцінка
Склад і формули кристалогідратів	Засвоєно
Обчислення масової частки води	Засвоєно
Термічний розклад	Засвоєно

§ 22. Кількісний склад розчину

237. Охарактеризуйте суть терміна «кількісний склад розчину».

Кількісний склад розчину показує, скільки розчиненої речовини міститься в певній масі або об’ємі розчину.

238. Наведіть означення масової частки розчиненої речовини в розчині. Чи має розмірність ця величина?

Масова частка розчиненої речовини — відношення її маси до маси розчину: w = m(речовини) : m(розчину). Це безрозмірна величина, яку часто виражають у відсотках.

239. Цукор масою 50 г розчинили у воді масою 200 г. Обчисліть масову частку цукру в розчині. (Усно.)

m(розчину) = 50 + 200 = 250 г.

w(цукру) = 50 : 250 = 0,2 = 20 %.

Відповідь: 20 %.

240. Обчисліть масу речовини, яка міститься в її розчині масою 300 г із масовою часткою цієї речовини 0,02. (Усно.)

m(речовини) = 300 • 0,02 = 6 г.

Відповідь: 6 г.

241. Обчисліть масу води, у якій треба розчинити лимонну кислоту масою 6 г, щоб приготувати розчин з масовою часткою кислоти 0,05.

Дано: m(кислоти) = 6 г; w = 0,05.

Знайти: m(H₂O) — ?

Розв’язання:

m(розчину) = 6 : 0,05 = 120 г.

m(H₂O) = 120 − 6 = 114 г.

Відповідь: 114 г.

242. Зробіть відповідні обчислення (усно) й заповніть таблицю: m(р-ну), m(p. p.), m(води), m(р. р.)

m(розчину), г	m(речовини), г	m(води), г	w(речовини)
400	8	392	8 : 400 = 0,02 (2 %)
500	40	460	40 : 500 = 0,08 (8 %)

243. Розчин натрій хлориду NaCl із масовою часткою солі 0,9 % (його назва — фізіологічний розчин) використовують у медицині. Обчисліть масу солі та об’єм дистильованої води, які потрібно взяти для приготування такого розчину масою 2 кг.

Дано: m(розчину) = 2 кг = 2000 г;

w(NaCl) = 0,9 % = 0,009.

Знайти: m(NaCl), V(H₂O) — ?

Розв’язання:

m(NaCl) = 2000 • 0,009 = 18 г.

m(H₂O) = 2000 − 18 = 1982 г.

V(H₂O) ≈ 1982 мл.

Відповідь: 18 г NaCl і 1982 мл води.

244. Кристалогідрат Na2SO4 • 10H2O масою 5 г розчинили у воді масою 75 г. Обчисліть масову частку натрій сульфату у виготовленому розчині.

Дано: m(Na₂SO₄ • 10H₂O) = 5 г;

m(H₂O) = 75 г.

Знайти: w(Na₂SO₄) — ?

Розв’язання:

M(Na₂SO₄) = 142 г/моль;

M(Na₂SO₄ • 10H₂O) = 322 г/моль.

m(Na₂SO₄) = 5 • 142 : 322 ≈ 2,205 г.

m(розчину) = 5 + 75 = 80 г.

w = 2,205 : 80 • 100 % ≈ 2,75 %.

Відповідь: 2,75 %.

245. До водного розчину речовини масою 200 г з її масовою часткою 20 % спочатку долили воду об’ємом 30 мл, а потім у ньому ще роз­ чинили речовину масою 20 г. Обчисліть масову частку речовини в розчині, який утворився.

Дано: m₁(розчину) = 200 г;

w₁ = 20 %; V(H₂O) = 30 мл;

m(доданої речовини) = 20 г.

Знайти: w₂ — ?

Розв’язання:

m₁(речовини) = 200 • 0,20 = 40 г.

m₂(речовини) = 40 + 20 = 60 г.

m₂(розчину) = 200 + 30 + 20 = 250 г.

w₂ = 60 : 250 = 0,24 = 24 %.

Відповідь: 24 %.

246. Обчисліть масу гліцерину, яка міститься в його водному розчині об’ємом 20 мл із масовою часткою цієї сполуки 40 %, якщо густина розчину становить 1,1 г/см3.

Дано: V(розчину) = 20 мл;

ρ = 1,1 г/мл; w = 40 %.

Знайти: m(гліцерину) — ?

Розв’язання:

m(розчину) = ρV = 1,1 • 20 = 22 г.

m(гліцерину) = 22 • 0,40 = 8,8 г.

Відповідь: 8,8 г.

247. Складіть умову задачі відповідно до малюнків і розв’яжіть її.

За малюнком:

V(води) = 60 мл,

m(солі) = 10 г,

m(готового розчину) = 40 г.

Розчин 1: m(розчину) = 60 + 10 = 70 г;

w = 10 : 70 • 100 % ≈ 14,3 %.

Розчин 2: для розчину масою 40 г із такою часткою солі потрібно m(солі) = 40 • 10 : 70 ≈ 5,7 г; m(води) ≈ 34,3 г.

248. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Масова частка — mass fraction; розчинена речовина — solute; розчинник — solvent; концентрація — concentration; розведення — dilution; густина — density.

249. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Що оцінюю	Результат
Обчислення масової частки	Умію
Виготовлення розчину	Умію
Правила безпеки	Дотримуюся