Опыт работы по теме "Методика решения задач по химии"
методическая разработка по химии (11 класс) по теме

Методика решения задач по химии

ББК 74.265.7

М 54

Рецензент: Глазкова Оксана Владимировна, доцент кафедры общей и неорганической химии Института физики и химии Мордовского госуниверситета им. Н.П. Огарёва, канд. пед. наук.

Руководитель: Радосская Наталья Борисовна, методист кафедры химии в МРИО.

Методика решения задач по химии / сост.: Громова О.И. - Саранск, 2011.

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом МРИО.

© Громова О.И., составление, 2011

Предисловие

        Приступая к изучению химии, восьмиклассники уже имеют определённые навыки в решении алгебраических задач, и учитель химии может с самого начала опираться на их опыт. Более широкое использование математики на уроках химии способствует формированию у школьников осознанного стремления к применению математических знаний на практике.  В данной методичке рассмотрены способы решения задач  основанные на расчётах с помощью методов алгебры. Эти приёмы позволяют упростить алгоритмы решения задач

 Этот материал можно использовать, как самоучитель по решению задач предусмотренных школьной программой, а также задач повышенной сложности. В течении нескольких лет я использую данный материал на уроках, факультативах и при подготовке к олимпиадам.  

Цель методической разработки:

1. Выработать у Детей правильные навыки оформления задачи;
2. Показать логическую последовательность, используемую в ходе решения задач, выработать навыки её применения;
3. Развить мастерство грамотного использования различных способов рассуждения при решении;
4. Сформировать умение обучать учащихся решению химических задач.

Уметь решать задачи есть искусство,

приобретающееся практикой.

                      Д. Пойа

Введение

Наука – химия весьма обширна, и одним из интереснейших разделов является решение задач. Практика показывает, что решение задач требует математического, а иногда нестандартного мышления. Для развития химической логики полезно решать расчётные задачи. Задачи по химии обычно предлагаются на всех экзаменах по химии: устных и письменных. Умение решать задачи является основным показателем творческого усвоения предмета, вырабатывается умение самостоятельного применение приобретённых знаний. Кроме того, решение зада при изучении теории позволяет значительно лучше разобраться в ней и усвоить наиболее сложные вопросы. Решение задач один из приёмов обучения химии. В целом программа по химии весьма обширна, а часов на изучение предмета выделено, в настоящее время, всего 2. Поэтому приходится решать проблему, как при небольшом количестве уроков дать хорошие знания учащимся, а главное – научить решать расчётные задачи. Пытаясь хотя бы частично решить эти проблемы, я подготовила материал, который поможет рассмотреть некоторые виды задач.

Материал, который я  предлагаю для рассмотрения, прежде всего, рассчитан на учащихся старших классов. Материал задач охватывает несколько важнейших тем школьного курса химии: «Растворы», «Закономерности протекания химических реакций», «Химическая термодинамика», «Скорость химических реакций», «Водородный показатель», по некоторым из них типовые задачи для решения в учебнике не приводятся, а в методической литературе встречаются редко.

Надеюсь, что предложенная мной технология обучения решению расчётных задач вызовет интерес  у моих коллег и поможет ученикам в овладении навыков решения расчётных задач.

Умение решать задачи развивается в процессе обучения, и развить это умение можно только одним путём – постоянно, систематически решать задачи.

Удачи Вам пытливые умы!

I. Рассмотрим несколько способов решения задач на приготовление растворов.

 Раствор состоит из двух частей: растворенного вещества и растворителя.

Чаще всего растворителем является вода. Массовая доля растворённого вещества зависит от содержания вещества в растворе и может быть выражена в процентах или долях.

; W%любого чистого вещества равна 100%. W% воды равна нулю, то есть, вещества в чистой воде нет. При этом сумма веществ в исходных растворах равна содержанию вещества в конечном растворе.

Первый способ последовательный.

Решается с оформлением данных и использованием формул.

1); 2) ; 3)

Если дается объем раствора, его надо пересчитать на массу. m(р-ра)= V×ρ.

Если надо рассчитать объем раствора, сначала рассчитывается масса, а затем объем.  

Если не известна масса раствора, и масса вещества, но известна массовая доля, (например она = 20%),

тогда масса раствора выражается через X; m(р-ра) = X;====>m(в-ва) = m(р-ра) × W в данном случае  m (в-ва) = X× 0,2

Второй способ алгебраический.

Исходим из того, что массы веществ исходных растворов равны массе вещества конечного раствора. При этом масса вещества рассматривается как произведение массы раствора и массовой доли вещества в растворе. (W, удобнее выразить от единицы в долях).

 m(р-ра)1×w+ m( р-ра)2×w =m(р-ра)3 ×w

        Третий способ диагональный или метод креста.

В данном случае массовые доли располагаются следующим образом: слева сверху самая большая из приведённых в условии, под ней самая маленькая, в центре средняя, по диагонали вычитаем от большей массовой доли меньшую, записываем результат. Параллельно массовым долям на расстоянии от диагонали указываем соответствующие массы растворов.

НАПРИМЕР: в правой части диагонали получились три % отношения, мы выбираем наиболее удобное,  так как при расчете любого отношения получим одинаковый результат. W берется в процентах.

Примеры решения задач

а) На приготовление растворов

Задача №1.Смешали 200 г воды и 50 г гидроксида натрия. Определить массовую долю вещества в растворе.

1 способ

2 способ                                      РЕШЕНИЕ

50 × 1+200×0=250×Х;   50=250Х;  Х= 0,2         или 20%

Дано:

3 способ                                    РЕШЕНИЕ                    

 Задача №2.Определить массу соли и объем дистиллированной воды, необходимых для получения 230г 12% поваренной раствора.

1 способ

2 способ.        РЕШЕНИЕ

x×1+(230-x)×0=230×0,12;   x=27,6;            m(H2O)= 230-27,6=202,4г

3 способ 

Дано:

РЕШЕНИЕ

б) На смешивание растворов

 Задача №1. Смешали 250г 30% и 150г 20% растворов серной кислоты. Выразите содержание вещества в процентах в приготовленном растворе.

2 Способ                                РЕШЕНИЕ

250×0,3 +150×0,2 = 400×x;  

75+30 = 400x;      x=0,26 или 26%

Ответ.  W% = 26%

3 Способ

РЕШЕНИЕ

Задача №2. Определите массу и концентрацию раствора, который нужно добавить к 13г 8% раствора, чтобы получить 40г 14% раствора.

2 способ                                      РЕШЕНИЕ

13×0,08 + 27x =40×0,14;     1,04 + 27x = 5,6;  27x =5,6 – 1,04;  27x =4,56; ×= 0,169 или16,9%

Ответ.  W% = 16,9%

3Спосб

Дано:

РЕШЕНИЕ

в) На упаривание

Задача №1. 180г 15%-ного раствора хлорида бария  выпарили до массы раствора 145г. Какова стала процентная концентрация раствора?

2Способ                                     РЕШЕНИЕ

180×0,15 – (35×0) =145×x; 27 =145x; x= 0,186 или 18,6%;  Ответ.  W% = 18,6%

3 способ

Дано:

РЕШЕНИЕ

г) Действия с одним известным раствором

Задача №1. Определить массу 10% раствора карбоната натрия, который нужно добавить к 1020г 2%-ного раствора, чтобы получить 3%-ный раствор.

1Способ

2Способ                               РЕШЕНИЕ.

1020×0,02 +Х×0,1 =(1020 +Х)×0,03

20,4 + 0,1Х =30,6 + 0,03Х;  0,1Х – 0,03Х =10,2;   Х = 145,7г.

3Способ  

Дано:

РЕШЕНИЕ

Задача №2. Определить массу 7%-ного раствора соли, в котором необходимо растворить ещё 20г этой соли, чтобы получить 12 %-ный раствор.

1 Способ

2 Способ                                    РЕШЕНИЕ.

20 + 0,07Х = (20+Х)× 0,12Х;  Х = 352г

3 Способ

Дано:

РЕШЕНИЕ

Задача №3. Определить массу 20%-ного раствора соли, который нужно добавить к 40г 10%-ного раствора той же соли, чтобы получить 17%-ный раствор.

1Способ

2Способ                                   РЕШЕНИЕ.

40× 0,1 + 0,2Х = (40 +Х) × 0,17;     4 +0,2Х = 6,8 + 0,17Х;     0,03Х =2,8;    Х =93,3г

3Способ    Дано:

РЕШЕНИЕ

Задача №4. Рассчитайте массы 10 и 50%-ных растворов гидроксида калия, необходимых для    приготовления 400г 25%-ного раствора.

1Способ                                       РЕШЕНИЕ.

2Способ                                      РЕШЕНИЕ.

0,1Х + (400-Х)× 0,5 = 400 × 0,25; 0,1х + 200 – 0,5х =100;   х = 250Г(10%); 400-250=150(50%)

3Способ  Дано:

РЕШЕНИЕ

д) Расчёты с использованием кристаллогидратов

Задача №1. К 200г 20%-ного раствора сульфата меди прибавили 50г медного купороса. Определите  массовую долю растворённого вещества полученного раствора.

2Способ                                         РЕШЕНИЕ.

CuSO45H2O

Mr(CuSO4 5H2O)= 160+90= 250

W%(CuSO4)=160/250 =0,64

50 × 0,64 + 200×0,2 =250Х; 32+40=250Х; 72=250Х;   Х=0,288 или 28,8% 

Ответ. W%(CuSO4)=28,8%

3Способ      Дано:

РЕШЕНИЕ

е) Расчёты с использованием молярной концентрации

Задача №1.Каким объёмом воды нужно разбавить 500мл 0,5М раствор глюкозы, чтобы получить физиологический 0,1М-ый раствор?

Дано:

РЕШЕНИЕ

Или 0,5М/0М также как 0,1М/0,4М; 0,4 больше 0.1 в 4 раза тогда V(H2O) больше V0,5М раствора тоже в 4 раза отсюда 0,5 × 4 = 2

ж) Не стандартные задачи

Задача №1.Смешали два раствора массой 8кг и 2кг, получили 12%-ный раствор. Потом смешали те же растворы одинаковой массы и получили 15%-ный раствор. Рассчитать концентрации исходных растворов.

Составим математическое выражение.   Выразим концентрацию через Х и У

_________________________.                    ____________________________________.

       -6У    = -1,2                                                6Х         =    0,6      

        У =0,2 или 20%                                           Х =0,01 или 10%

Задача №2. В свежих грибах 92% воды, а в сухих 8% воды, сколько сухих грибов можно получить из 23кг свежих?

1. W% грибов в свежих грибах  100 – 92% = 8%
2. W% грибов в сухих грибах100 – 8% =92%

23×0,08 -0 =(23-Х)×0,92; 1,84 =21,16 -0,92Х;  0,92Х =19,32; Х= 21кг(это вода)

Масса сухих грибов =23 -21 =2кг.

Ответ m сухих грибов=2кг

Задача №3. В каком отношении надо смешать 5% и70%-ные растворы азотной кислоты, чтобы получить 20%-ный раствор?

з) Расчёты, связанные с растворимостью и кристаллизацией Задача

Задача №1.Массовая доля хлорида меди (2) в насыщенном при t=20грС растворе этой соли равна 42,7%. Определите коэффициент растворимости хлорида меди(2), при данной t.

 Коэффициент растворимости – это растворимость вещества в 100граммах воды, при данной t. Чтобы его рассчитать, надо определить содержание соли и воды в 42,7%-ном растворе.

1.Рассчитаем содержание воды и вещества в растворе.

        100 -42,7 =57,3г(воды)

2.Рассчитаем, сколько соли растворяется в 100г воды.

Ответ. коэффициент растворимости=74,5г

Задача №2. Насыщенный при 60°C раствор соли в количестве 20кг был охлаждён снегом, какое количество соли выпало  в осадок, если при 60°C растворимость соли составляет110г, а при 0°C -13,1г. Рассчитайте выход продукта в процентах.

Ответ. η = 88,1%

Задача №3. При перекристаллизации соли, растворимость которой при 100°C =48,6г, а при 20°C=16,45г, было получено при охлаждении в интервале указанных температур 0,5кг вещества. Сколько было взято соли и воды для перекристаллизации?

Ответ m(в-ва)= 755,73г, m(воды)= 1555г.

Задача №4. Растворимость хлората калия при 70°C =30,2г, а при 30°C =10,1г в 100г воды. Сколько граммов вещества выделится из 70г насыщенного при 70°C раствора, если его охладить до 30°C? 

Или можно массу осадка рассчитать через воду

        m↓ = 30,2- 10,1 =20,1

        Ответ m(в-ва)= 10,8г

Задача №5. При н.у.  в воде массой 100г растворяется хлороводород объёмом 50,5л. При t= 50°C и нормальном давлении коэффициент растворимости хлороводорода равен 59,6г. Насыщенный при t = 0°C раствор соляной кислоты массой 40г нагрет до t=50°C. Определите массу полученного раствора.

Ответ m(р-ра)= 35,1г  

Или можно через стандартные массы растворов

  1.Рассчитаем стандартные массы растворов

II.Расчёты на вычисления состава смесей.

Задача №1.Смесь карбоната калия и натрия массой 7кг обработали серной кислотой, взятой в избытке. При этом выделился газ объёмом 1,344л (н.у.). Определите массовые доли карбонатов в исходной смеси.

7г     1,344л

1.Выразим У через Х

=;     У=;    У=0,162Х

2.Подставим найденное значение во второе уравнение вместо У.

=

3.Решим алгебраическое выражение.

(7-Х)×22,4=106×(1,344-0,162Х)

156,8-22,4Х=142,464-17,172Х

156,8-142,464=22,4Х-17,172Х

14,336=5,228Х

Х=2,74г

4.Рассчитаем W% К2СО3 и Nа2СО3.

W%(К2СО3)=

W%(Na2CO3)= 100-39,1= 60,9%

Ответ. W%(К2СО3)= 39,1%, W%(Na2CO3)= 60,9%

III. Задачи на массу прирощения.

Задача №1.Колбу, заполненную азотом, при (н.у.) взвесили. Затем эту же колбу заполнили водородом и снова взвесили (н.у.). При этом колба с кислородом весила на 2г больше. Каков объём колбы?

Мы видим, что колба стала весить на 2г больше, следовательно, это масса приращения

(Δт=2г) по условию задачи.

а) Рассчитаем массу приращения, если возьмём по 1 моль вещества.

  М(О2)=32г/моль     М(N2)=28г/моль

Δт =32-28=4

б) Рассчитаем объём колбы.

 Если Δт 4г------------------22,4л

 Если Δт2г-------------------Хл

           Х= 11.2л

Ответ. объём колбы= 11.2л

Задача №2. Железная пластинка опущена в раствор медного купороса, она увеличилась по массе на 0,8г. Вычислите, сколько меди выделилось на железной пластинке.

Первый способ через Δт.

                                                      Δт=0,8г

Fe +    CuSO4       =    FeSO4     +     Cu

56г                                                    64г

а) Рассчитаем Δт реакции.

          64-56=8

б) Рассчитаем массу меди.

           Если Δт8г-------------64гCu

           Если Δт0,8г-----------ХгCu

             Х=6,4г  

Ответ. т меди=6,4г  

Второй способ через Х.

Х                                                      Х+0,8

Fe     +   CuSO4   =    FeSO4   +     Cu

56г                                                   64г

64Х=56(Х+0,8);           64Х=56Х+44,8;        8Х=44,8;     Х=6,4

IV.  Химическая кинетика

Задачи на равновесную концентрацию

Задача №1. При смешении газообразных веществ А и В протекает химическая реакция 2А+В=2С+Д.

Известно что через некоторое время после начала реакции концентрации веществ составили [А]=2моль/л: [В]=1моль/л; [С]=1,6моль/л. Вычислите исходные концентрации веществ.

Дано:

[A]p=2моль/л

[B]p=1моль/л

[C]p=1,6моль/л

----------------------

[A]исх. =?

[B]исх.=?

РЕШЕНИЕ:

(Первый способ)

        [A]исх.=  [A]p +  [A]вст

Находим [A]вст. по уравнению реакции

Из 2моль А образуется 2 мольС

Из Х моль А ------------ 1,6 моль С     Х = 1,6

Тогда[A]исх = 1,6 + 2 = 3,6 моль

Аналогично находим  [B]исх.     [B]исх.  = [B]p + [B]вст.

Найдём [B]вст.

По уравнению реакции:    Из 1 моль В образуется 2 моль С

                                             Из У моль В -------------1,6 мольС      

У =0,8 моль.

[B]исх.   =0,8+ 1 =1,8 моль

(Второй способ)

        [A]исх.=  [A]p +  [A]вст

1моль вступивших и получившихся веществ обозначим через Х.

(концентрация равновесная и полученная- это одна и та же величина)

Данные задачи и искомые величины сведём в таблицу.

        2Х=1,6;    Х=0,8моль/л

        [А]исх.=2Х+2=1.6+2=3.6моль/л

        [В]исх.=Х+1=0,8+1=1,8моль/л

Ответ. [А]исх.= 3.6моль/л, [В]исх=1,8моль/л

Задача №2. Вычислить равновесные концентрации веществ [СО] и [Н2О] в системе идущей по уравнению СО+Н2О=СО2+Н2, если исходные концентрации равны: [СО]=4моль/л [Н2О]=3,5моль/л, [СО2] при химическом равновесии равна 1,2моль/л.

РЕШЕНИЕ:

(Первый способ)

[СО]равн =  [СО]исх + [СО]вст

[СО]вст = [СО2]р =1,2 моль (по уравнению реакции)

[СО]равн  =  4 -1,2 = 2,8 моль                                                         

[Н2О]равн =  [Н2О]исх - [Н2О]вст

[Н2О]вст =  [СО2]рав (по уравнению реакции) = 1,2 моль

[Н2О]равн = 3,5 – 1,2 = 2,3 моль

(Второй способ)

[ ] 1моль =Х;

Х=1,2моль/л

[СО]равн.=4-Х =4-1,2=2,8моль/л

[Н2О]равн.=3,5-Х=3,5-1,2=2,3моль/л Ответ. [СО]равн.= 2,8моль/л, [Н2О]равн=2,3моль/л

Задача №3. Константа равновесия гомогенной системы СО(Г) +Н2ОСО2(г) +Н2(Г) при  температуре 850гС0=1.Ввычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации:[СО]исх=3моль/л; [Н2О]исх=2моль/л.

Решение: При равновесии =, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия. В условии задачи даны концентрации исходных веществ, тогда как в выражении Кр входят только равновесные концентрации всех исходных веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия [СО2]=Хмоль/л, тогда [Н2]= тоже Хмоль /л. По столько же молей [CО] и [Н2О] расходуется на образование по ХмольСО2 и Н2О   равновесные концентрации всех 4-х веществ: [СО2]Р=[Н2]Р=Х; [СО]Р=3-Х;[Н2О]Р=2-Х.

Зная константу равновесия, находим значение Х, а затем, искомые равновесные концентрации всех веществ.

 Кр=  Х2=6-2Х+Х2; 5Х=6; Х=1,2моль/л. т.о., искомые равновесные концентрации:[СО2]Р=1,2моль/л; [Н2]р=1,2моль/л;  [СО]Р=3-1,2=1,8моль/л; [Н2О]Р=2-1,2=0,8моль/л

 Ответ. :[СО2]Р=1,2моль/л; [Н2]р=1,2моль/л; [СО]Р= 1,8моль/л; [Н2О]Р=0,8моль/л

Можно равновесную концентрацию выразить так:

V. Закон действующих масс.

Задача №1.Как изменится скорость реакции  2NO(г)  +O2(г) 2NO2(г), если уменьшить объём реакционного сосуда в 3 раза? 

При уменьшении объёма увеличивается концентрация. Объём и концентрация находятся в обратной пропорциональной зависимости.

Применим закон действующих масс.

→                                 →

υпз.=R×[NO]2×[O2];    υ1=R×(3[NO])2×3[O2]= R9[NO]2×3[O2] =27R[NO]2×[O2];

   ←                             ←                            ←        

  Vобр.=R×[NO2]2;        v1 =R×(3[NO2])2;   v1 =9R×[NO2]2;      

Концентрации твёрдых веществ в выражение закон действующих масс не входят.

R- коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости реакции. Она зависит только от природы реагирующих веществ, температуры и не зависит от концентрации.

VI. Закон Вант-Гоффа.

 Задача №1.Реакция при температуре-500С протекает за 2минуты 15секунд. За сколько времени закончится эта реакция при температуре-700С, если в данном температурном интервале температурный коэффициент равен 3.

ДАНО:

 Задача №2. На сколько градусов  надо увеличить t0, чтобы скорость реакции возросла в 27 раз?

Температурный коэффициент равен 3.

Задача №3.Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 200, скорость возросла в 16 раз.

VII. Химическая термодинамика.

Задача №1. Реакция горения серы в оксиде азота(1) выражается термохимическим уравнением.

S(К)+  2N2O(Г)=SO2(Г)+2N2(Г)

Вычислите энтальпию химической реакции.

ΔН(N2O)=+81,55кд/моль; ΔН(SO2)=-297кд/моль. ΔН(простых в-в)=0

ΔНХ.Р=∑ΔНпр-∑ΔНисх

    ΔНх.р.=ΔН(SО2)-ΔН(N2O);            ΔНх.р.=-297-(+81,55)=-297-81,55=-460кДж

2) Исходя из тепловых эффектов реакции окисления оксида мышьяка(3) кислородом и озоном

               As2O3+O2=As2O5+271кДж

               As2O3+2O3=3As2O5+1096кДж

вычислите тепловой эффект и энтальпию образования озона из кислорода.

               3О2=2О3 +1096кДж

В уравнении(3) кислорода 3моль, а в уравнении (1) 1моль. Следовательно, все значения  

в уравнении(1) увеличим в 3 раза. В уравнение(2) озона 2моль в уравнении(3) тоже 2моль

 Тогда уравнение(2) не изменяем. Из преобразованног уравнения(1) вычитаем уравнение(2).

             3As2O3+3O2= 3As2O5+813кДж

-

 3As2O3+2O3=  3As2O5+1096кДж

__________________________________

        3О2-2О3= -283

                             3О2=2О3 -283кДж

Qх.р.= -283еДж;    ΔНх.р.= 283кДж

Ответ. ΔНх.р.= 283кДж

VIII. Водородный показатель

Очень часто затруднения вызывает решение задач на водородный показатель.

 Постараемся рассмотреть некоторые задачи на эту тему, и может быть это кому-нибудь из учителей поможет при рассмотрении данной темы.

 Вода слабый электролит.         Н2О+ОН

Напишем выражение для константы диссоциации воды:

                   КД=

  Перепишем это уравнение следующим образом:

                =К[H2O];    [H2O]Kд=

Произведение концентраций ионов водорода и гидроксид – ионов называется ионным произведением воды.

Установлено, что при 250С ионное произведение воды КН2О=10-14 

Ионное произведение величина постоянная.

Растворы, в которых концентрация, ионов водорода и гидроксид-ионов одинакова, называются нейтральными растворами. При 250С, как уже сказано, в нейтральных растворах концентрация, как ионов водорода, так и гидроксид-ионов, равна 10-7моль/л.

В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, в щелочных-концентрация гидроксид-ионов. Но какова бы ни была реакция раствора, произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов остаётся постоянным.

        Нейтральный раствор    [н+]=10-7моль/л

                              Кислый раствор              [н+]>10-7моль/л

                              Щелочной раствор          [н+]<10-7моль/л

Кислотность или щёлочность раствора можно выразить другим, более удобным способом: вместо концентрации ионов водорода указывают её десятичный логарифм, взятый с обратным знаком. Последняя величина называется водородным показателем и обозначается рН. Например, если [н+]=10-5моль/л, то рН=5; если[н+]=10-9моль/л, то рН=9.

Отсюда ясно, что в нейтральном растворе р Н =7

                                  В кислых растворах      р Н<7

                                  В щелочных растворах р Н>7

Задача №1. Определить концентрацию гидроксид-ионов, если концентрация ионов водорода равна 10-3 моль/л.

Задача №2.Определить концентрацию ионов водорода, если концентрация гидроксид-ионов равна 10-5 моль/л.

Задача №3. Определить концентрацию ионов водорода, если р Н раствора равен 1,6

Задача №4. Концентрация ионов водорода в растворе равна 410-3моль/л.

Определите р Н раствора.

Задача №5. Чему равна концентрация гидроксид-ионов в растворе р Н которого равна 10,8

Задача №6. Чему равна молярная концентрация растворов HNO3 и NaOH, если для первого раствора р Н =2, а для второго-13?

Для сильных электролитов [Н+]=СМ (молярной концентрации)

Для слабых электролитов [Н+]=, отсюда видно, что для слабых электролитов

необходимо знать константу диссоциации. (Кg-это справочный материал).

Задача №7.Какое значение р Н раствора, в котором а) концентрация HCN=0,1моль/л, в) молярная концентрация CH3COOH=5,7510-4моль/л

рН можно вычислить и для солей, когда даётся буферный раствор, т. е. соль + кислота или соль + основание.

ПРИМЕР: слабая кислота и её соль.

CH3COOHCH3COO- +H+

CH3COONaCH3COO- +Na+

KK=;    [H+]= ;   CC =;   CK= .

[CH3COO-]=CКИСЛОТЫ(СК)

[CH3COO-]=CСОЛИ(СС)

КК-константа диссоциации кислоты, справочный материал.

рН= рК - lg;     рК = -lgК

Задача №1 Рассчитать концентрацию ацетата натрия в 0,01 молярном  растворе уксусной кислоты, р Н которого равен 5.

Можно решить через формулу Сс= ;   р Н =-lg[H+];   [H+]=10-PH

[H+]=10-5;      Cc=0,01=0,018моль/л

Справка: Кк=1,810-5; следовательно р К=4,75.

ПРИМЕР: слабое основание и его соль.

    NH4OHNH4++OH-

    NH4ClNH4++Cl-

КОСНОВ.=;    [OH-]=;

Cсоли=; КОСН=; рОН=р Косн-lg;

рОН заменим на рН и тогда р Н =14-р ОН отсюда

рН =14- (р Кон- -lg=14-р Косн+lg;

 Задача №2. Рассчитать концентрацию хлорида аммония в 0,02 молярном растворе гидроксида аммония, р Н раствора которого равен 3.

МОЖНО РЕШИТЬ ПО ДРУГОМУ:

 р ОН=р Косн-lg  т. к. р Н даётся, то его выразим так: р Н=14-(р Косн - lg)

3=14-4,75+lg;        lgCcоли= +lg0,02-3+9,25;             lgCc=-1,699-3+9,25;

lgCc=4,55;         Cc=104,551;         Cc=35563 или Сс =3,6104        

Расчётные задачи по теме: «РАСТВОРЫ»

А.

1. Рассчитайте массы воды и соли, необходимые для приготовления 50 г

10%-ного раствора.

2. Рассчитайте массы воды и соли, необходимые для приготовления 20 кг

0,9%-ного раствора.

3. В 18 г воды растворили 7 г вещества. Определите массовую долю вещества в растворе.

4. В 4,4 л воды растворили 0,6 кг соли. Определите массовую долю соли в растворе.

5. В 6,3 мл воды растворили 2700 мг гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в растворе.

6. В 3760 кг воды растворили 0,24 т хлорида меди (П). Определите массовую долю хлорида меди (П) в растворе.

7. Определите массу раствора, в котором содержится 87,5 г соли, массовая доля которой составляет 0,25.

8. Определите массу соли и воды для приготовления 6%-ного раствора массой 250 г.

9. Определите массу раствора, в котором содержится 3,75 г хлорида алюминия, массовая доля, которого составляет 0,05.

10. Определите массу раствора, в котором содержится 2,4 кг соли, массовая доля которого составляет 0,4.

11. Определите массу раствора, в котором содержится 180 мг нитрата серебра, массовая доля которого составляет 10%.

12. Вычислите массу гидроксида натрия, которую нужно растворить в 460 г воды, чтобы получить 8%-ный раствор.

13. Вычислите массу сульфата меди (II) , которую нужно растворить в 308 мл воды, чтобы получить 23%-ный раствор.

14. Вычислите массу соли, которую нужно растворить в 34,4 л воды, чтобы получить 14%-ный раствор.

15. Вычислите массу соли, которую нужно растворить в 260 мг воды, чтобы получить48%-ный раствор.

16. Выпарили 150 г раствора с массовой долей сахара, равной 15%. Вычислите массу сахара, оставшегося в чашке после выпаривания.

17. В каком количестве воды нужно растворить 40 г соли для получения раствора с массовой долей соли 25%?

18. Вычислите объём хлороводорода (н.у.), который нужно растворить в воде, чтобы получить 50 г 14,5%-ного раствора.

19. Вычислите объём аммиака (н.у.), который нужно растворить в воде, чтобы получить 450 г 34%-ного раствора.

20. Вычислите объём хлороводорода (н.у.), который нужно растворить в 556,2 г воды, чтобы получить 7,3%-ный раствор.

21. Вычислите объём бромоводорода (н.у.), который нужно растворить в 1кг воды, чтобы получить 17%-ный раствор.

22. Содержание солей в океанской воде равно 3,5%, какая масса соли останется после выпаривания З кг такой соли?

Б.

23. Вычислите массовую долю (%) хлорида калия в растворе, полученном при смешивании: а) 250 г 10%-ного и 750 г 35%-ного растворов; б) 200 г 2%-ного и 400г 40%-ного растворов: в) 100 г 5%-ного и 100 г 20%-ного растворов; г) 300 г 20%-ного и 100 г 30%-ного растворов.

24. Какую массу 25%-ного раствора аммиака и воды нужно взять для приготовления: а) 100 г 1 5%-ного раствора аммиака; 6) 50 г 5%-ного раствора аммиака; в) 150 г 10%-ного раствора аммиака; г) 200 г 20%-ного раствора аммиака?

25. Какую массу воды нужно выпарить из 100 г 10%-ного раствора хлорида магния чтобы получить 20%-ный раствор?

26. Какие массы 5%-ного и 50%-ного раствора соли нужно смешать, чтобы получить 100 г 25%-ного раствора? Рассчитайте массовую долю воды в полученном растворе ‚%.

27. Определите массовую долю хлороводорода (%) в разбавленном растворе, полученном при смешении: а) 1 л 30%-ного раствора (ρ= 150 г/мл) и 5 л воды; 6)100 мл 32%-ного раствора (ρ =1160 г/мл) и 100 мл воды; в) 200 мл 10,5%-ного раствора (ρ =1050 г/мл) и 300 мл воды; 200 мл 9,5%-ного раствора(ρ= 1045 г/мл) и 500 мл воды.

28.Определить массу NаСI и V дистиллированной воды необходимых для получения 230г 12% раствора соли.

29.Определить массу 20% раствора соли, которую нужно добавить к 40г

10% раствора той же соли, чтобы получить 17% раствор.

30.Определите объем воды (в мл), который нужно добавить к

400мл 18% раствора соли с плотностью 1,132г/мл, чтобы

получить 11 % раствор.

31.Определите массу и концентрацию раствора, которую нужно добавить к 1Зг 18% раствора, чтобы получить 40г 14% раствора.

32.Определите массу кристаллического пятиводного сульфата меди, необходимую для приготовления 180г 15% раствора сульфата меди

33. 180г 15% раствора хлорида бария упарили до 145г, какова стала концентрация данного раствора после упаривания.

34.Определите объем дистиллированной воды, которую нужно добавить к 37г калиевой селитры, чтобы получить 18% раствор.

35.Определите массу поваренной соли, которую необходимо

растворить в 220мл дистиллированной воды, чтобы получить

30% раствор.

36.Смешали 20г 10% и 7г 15% растворов одной и той жесоли. Определите концентрацию полученного раствора.

37. Определите массу твёрдого декогидрата (10 Н20) карбоната натрия, которую необходимо добавить к 300 г. 7% раствора карбоната натрия, чтобы получить 15% раствор.

38.Какой объем 52 % раствора (ρ=1,416г/мл) надо взять чтобы

приготовить 200 мл. 20 % раствора (ρ=1,119г/мл).

39..Какую массу воды надо прилить к 25 гр. СuSО4  5Н2() чтобы получить 8 % раствор.

40.Какой объем раствора ω% (Nа2СО3)= 10% (р=1.05 г/мл)

необходимо прилить к 1 л. его 2 % раствора (ρ=1,021 г/мл):

чтобы получить раствор с ω%=3%.

41.Определите массу соли и массу воды в 120г раствора соли с

ω =0,05( 5%).

42.Определите массу 7% раствора соли, в котором необходимо растворить ешё 20г этой соли, чтобы получить 12% раствор.

43.Из 15% раствора сахара выпарили 60г воды в результате

образовался 10% раствор. Вычислите массу исходного раствора.

44.Определите массу 10% раствора Nа2СО3, которую нужно

прибавить к 1020г 2%, чтобы получить3% раствор.

45.Рассчитайте массы 10% и 50%-х растворов едкого калия необходимых для приготовления 400 г 25% раствора гидроксида калия.

С применением коэффициента растворимости

1. Коэффициент растворимости хлорида аммония при 15 0С равен 35 г. Определите массовую долю хлорида аммония в насыщенном при температуре 15 0С раствора

Ответ: 25,9 %

2. Массовая доля хлорида меди (II) в насыщенном при 20 0.С растворе этой соли равна 42,7%. Определите коэффициент растворимости хлорида меди (II) при данной температуре.

Ответ: 74,5 г.

З. В воде массой 100 гр. при -20 0.С растворяется гидроксид натрия массой 108,7 г. Какую массу гидроксида натрия и воды надо взять для приготовления насыщенного при 20 0.С раствора щёлочи массой 40 гр.

Ответ: m(NaOН)=20,8г, m(Н2О)=19,2г

4. Массовая доля насыщенного раствора йодида натрия при 20 0.С составляет.

0,641 (64,1%). Вычислите растворимость йодида натрия при 20 0 .С (на 100 гр. воды). Ответ: 178,5г

5. Насыщенный при 100 0.С раствор сульфата меди имеет массовую долю растворённого вещества 42,99 %. определите массу сульфата меди растворённого в 100 мл. воды при 1000С.

Ответ: m=75,4г

6. Насыщенный при 60 0.С раствор соли в количестве 20 кг был охлаждён снегом. Какое количество соли выпало в осадок, если при 60 гр.С. растворимость соли составляет 110 гр., а при 0 0.С —13,1 гр. Рассчитайте выход продуктов %.

Ответ:9228,6; 88,1%

7. При перекристаллизации соли. растворимость .которой при 100 0.С -48,6 г, а при 200  С =16,45г. было получено при охлаждении в интервале указанных температур 05 кг вещества. Сколько было взято соли и воды для перекристаллизации?.

Ответ:m соли=754,65г; mН2О=1553г

8. Какую массу вещества NН4С1 надо взять для перекристаллизации, если выход чистой соли должен определяться массой 400 гр. в интервале 90-0 0С. Какой объем воды потребуется, чтобы растворить NН4СI при 90 0С  — 70 г.при 0 0С-З0г.

Ответ: m в-ва=700г, mН2О=1000г

9. Растворимость хлората калия при 700С= 30,2 г а при З00С = 10,1 г. в 100 г. Н2О. Сколько грамм хлората калия выделяется из 70 г насыщенного при 700.С раствора, если его охладить до 300 С.

Ответ: 10,8г

10. В 500 г. Н2О растворено 300 г. NН4С1. Какая масса NН4С1 выделится из раствора при охлаждении его до 500, если растворимость NН4С1 при этой температуре 50 г. в 100 г. воды.

Ответ:50г

11. Какая масса КNOЗ выделится из раствора массой 1344 кг, насыщенного при

800 С н охлаждённого до 100.С если растворимость соли при этих температурах =169 и 21,2г

Ответ:738,5

12. Для перекристаллизации, нитрат калия был растворён в воде массой 200 г. при 800 С до получения насыщенного раствора. который был затем охлаждён до 00 С. Какую массу составляет выход чистой соли? Растворимость КNОЗ при 800С =170 г., а при 00 С = 17 г.

13. Для получения насыщенного при 750С раствора нитрата натрия была взята вода

объёмом 500 мл. Полученный раствор охладили до 100 С. Определите массу выделившейся соли, если для неё коэффициент растворимости при указанных температурах соответственно равны 142 и 80 г.

14. В воде массой 100 г при температуре 00 С растворяется фторид натрия массой 41 г. а при температуре 400 С массой 4,5 г. Какая масса фторида натрия выпадает в осадок при охлаждении насыщенного при температуре 400 С раствора фторида натрия массой 500г до температуры 00 С.

Ответ: 1,91г

15. Коэффициент растворимости соли при температуре 500 С равен 40 г, при температуре 100 С =15 г. Определить массу осадка, полученного при

охлаждении насыщенного при температуре 500 С раствора массой 70 г до температуры 100С

Ответ:12,5г.

16. В воде массой 100 т растворяется при температуре 300 С бромид аммония

массой 81,8 г. При охлаждении насыщенного при температуре 300 С раствора бромида аммония массой 300 г до температуры 00 С выпадает в осадок соль массой 36,8 г. Определите, какая масса бромида .аммония может быть растворена в воде массой 100г при температуре 00 С

17. При нормальных условиях в воде массой 100 г растворяется хлороводород

объёмом 50,5 л. При температуре 500 С и нормальном давлении

коэффициент растворимости хлороводорода равен 59,6 г. Насыщенный при температуре 00 С раствор соляной кислоты массой 40 г нагрет до температуры 500 С. Определите массу полученного раствора

Ответ: 35г.

18. Растворимость К2Сг2О7 при 700 С составляет 36,2%. Найдите массу

Соли, которая останется нерастворимой, если для получения насыщенного

раствора при 700 С были взяты 60 г К2Сг2О7 и 80мл воды.

Ответ: 14,64г.

19. Раствор с массовой долей нитрата серебра 0,82 является насыщенным при температуре 600 С. При охлаждении такого раствора массой 140 г до

температуры 100 С в осадок выпала соль массой 71,2 г. Определите

коэффициент растворимости нитрата серебра при температуре 100 С.

Ответ:173г

20. Насыщенный при 200 С раствор хлорида кобальта нагрели и выпарили 60 г воды. После охлаждения до исходной температуры выделилось 103,8.г

 Кристаллогидрата СоСl2  6Н2О. Определите массовую долю соли в исходном растворе

Ответ:34,6%

21. Растворимость хлорида меди (II) при 200 С =73 г на 100 г воды. В насыщенном растворе хлорида меди (II) при нагревании растворили ещё 5 г соли, а затем охладили раствор до исходной температуры, выделилось 7,87г кристаллогидрата СuСl2  2Н2О. Определите массовую долю безводной соли в кристаллогидрате.

22. Насыщенный при 200 С раствор фторида калия имеет массовую долю безводной соли 48,7%. Из раствора выпарили 50г воды и охладили до исходной температуры, выпало в осадок 187,3г кристаллогидрата. Определите массовую долю безводной соли в кристаллогидрате и его формулу.

Ответ: 61,7%, КF  2Н2О.

23. Из раствора сульфата меди (II), насыщенного при 200 .С, выпарили 20 г воды,

а затем охладили до исходной температуры. При этом в осадок выпало

7,4 г кристаллогидрата (СuSO4  5H2O). Определите массовую долю исходного раствора.

Ответ: 17,2%

24. Массовая доля хлорида кальция в растворе насыщенного при 200 С

 составляет 42,7 %. В насыщенный раствор внесли ещё 3 г хлорида

кальция и растворили при нагревании. После охлаждения раствора до 200 С из него выпал кристаллогидрат состава СаС12   6Н2О. Определите массу выпавших кристаллов.

Ответ:21,5г.

25. В насыщенном при 200 С растворе хлорида стронция с массовой долей 0,346 растворили при нагревании ещё 5,5 г соли. При охлаждении раствора до 200 С выпало 14,5 г кристаллогидрата. Определите массовую долю в кристаллогидрате 6еводной соли и его формулу.

Ответ: 0,594, SrCl2  6Н2О.

26 Насыщенный при 200 С раствор хлорида магния нагрели и растворили ещё

3,5 г соли. После охлаждения до исходной температуры из раствора выпали

 кристаллы МgСl2   6Н2О массой 16,88 г. Определите массовую долю

безводной соли в исходном насыщенном растворе.

Ответ: 0.329

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЁТОВ:

1. Нахождение массовой доли растворённого вещества ω(в-ва)

ω%=

2. Нахождение массы растворенного вещества по известной массовой доле

m (в-ва)=

З. Нахождение массы раствора

m (р-ра)=

4. Нахождение массы растворителя .

m (р-ля) = m (р-ра) – m (в-ва)

5. Нахождение массовой доли растворителя

ω (р-ля) = 100% - ω (в-ва)

Оглавление

Предисловие - -----------------------------------------------------------------------3

1. Решение задач на приготовление растворов разной концентрации -----6
2. Решение задач на вычисление состава смеси --------------------------------15
3. Решение задач на массу приращения ------------------------------------------16
4. Химическая кинетика -------------------------------------------------------------17
5. Закон действующих масс---------------------------------------------------------19
6. Закон Вант-Гоффа------------------------------------------------------------------19
7. Химическая термодинамика -----------------------------------------------------20
8. Водородный показатель-----------------------------------------------------------20
9. Расчётные задачи по теме: « Растворы»---------------------------------------23
10. Формулы для расчётов ------------------------------------------------------------27

Методика решения задач по химии

Составитель:

Громова Ольга Ильинична,

учитель химии МОУ «Лямбирская СОШ № 1»  Лямбирского района

Отпечатано в ….