ЗАНЯТИЕ № 2
Тема: Способы выражения состава растворов (Расчеты концентраций растворов).
Мотивация изучения темы: Растворы играли и играют важнейшую роль в возникновении и развитии живой природы. В растворах формировались простейшие белковые структуры - коацерваты, в дальнейшем водоросли, что обусловило возникновение фотосинтеза. Живые организмы получают пищу в растворенном виде, в присутствии воды осуществляется биосинтез, в виде растворов из организма выносятся продукты метаболизма.
Растворами являются плазма крови, спинномозговая жидкость, лимфа, моча, слюна, пот. Растворы - среда, в которой протекают все жизненно-важные процессы в организме (синтез белка, гидролиз белков, жиров, углеводов, АТФ, усвоение питательных веществ). Биожидкости участвуют в транспорте питательных веществ (жиров, аминокислот, кислорода), лекарственных препаратов к органам и тканям. В жидких средах организма поддерживается постоянство кислотности, концентрации солей, органических веществ (концентрационный гомеостаз).
Важнейшая характеристика раствора - концентрация растворенного вещества. Знание различных способов выражения концентрации раствора необходимо для изучения последующих тем курса химии (методы количественного анализа, осмотическое давление, буферные растворы, буферная емкость и др.), фармакологии, для практической деятельности врача (приготовление лекарственных препаратов, проведение клинических и биохимических исследований).
Цель: Изучить различные способы выражения концентрации растворов.
Задачи изучения:
1. Изучить способы выражения концентрации раствора: молярную концентрацию эквивалента, объемную долю, титр.
2. Приобрести навыки расчета молярной концентрации эквивалента (молярной массы эквивалента кислоты, основания, соли).
3. приобрести навыки расчета титра.
4. приобрести навыки пересчета одного способа выражения концентрации в другой (научиться пользоваться таблицей формул пересчета концентраций).
Продолжительность занятия - 130 минут.
Место проведения занятия - учебный практикум (кафедра общей химии)
Задания для самостоятельной работы студента во внеучебное время (самоподготовка).
А. Контрольные вопросы
1. Химический эквивалент. Фактор эквивалентности.
2. Молярная масса эквивалента кислоты, основания, соли.
3. Молярная концентрация эквивалента (определение, обозначение, формулы расчета, единицы измерения).
4. Объемная доля (определение, обозначение, формула расчета, единицы измерения).
5. Титр (определение, обозначение, формулы расчета, единицы измерения).
Б. Список рекомендуемой литературы:
1. Общая химия Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учебник для ВУЗов/ , , и др. - 2 изд. - М.: ВШ, 2000.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов./под ред. , - М.: ВШ, 2006 .
3. , , Филиппов задач и упражнений по общей химии. - М.: ВШ, 2007 .
В. Обучающий материал.
ФОРМУЛЫ ДЛЯ ПЕРЕСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИЙ РАСТВОРОВ
Название, обозначение, единицы измерения концентраций | w%, w | С(Х) | С(fэквХ) | Т(Х) |
w%, w массовая доля |
|
|
|
T(X) = w∙ρ |
С(Х), моль/л, М Молярная |
|
|
|
|
С(fэквХ), моль/л, н Молярная концентрация эквивалента |
|
|
|
|
Т(Х), г/мл Титр |
|
|
|
|
Г. Обучающие задачи
Задача 1. Рассчитать молярные массы эквивалента:
а) Na2CO3; б)AlCl3;
в) H2SO4 в реакции H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O
г) Cu(OH)2 в реакции Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Решение.
а) М(fэкв Na2CO3) = 1/z М(Na2CO3)=1/2 ∙ 106г/моль = 53г/моль.
б) М(f экв AlCl3) = 1/z М(AlCl3) = 1/3 ∙ 133,5г/моль = 44,5г/моль.
в) М(fэкв H2SO4) = 1/z М(H2SO4) = 1/1 ∙ 98г/моль = 98г/моль
г) М(fэкв Cu(OH)2) = 1/z М(Cu(OH)2) = ½ ∙ 98г/моль = 49г/моль.
Задача 2. В 500мл раствора содержится 0,25г сульфата алюминия. Определить молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента раствора.
Дано | Решение |
V(Al2(SO4)3)=500мл m(Al2(SO4)3)=0,25г C(Al2(SO4)3)-? C(f эквAl2(SO4)3)-? M(Al2(SO4)3)=342г/моль |
1.
2. М(fэкв Al2(SO4)3)=1/6∙324 = 57г/моль 3. |
Ответ: C(Al2(SO4)3) = 0,0015моль/л, C(f эквAl2(SO4)3) = 0,0088моль/л
Задача 3. Рассчитать титр 0,15н раствора гидроксида натрия.
Дано | Решение |
С(fэкв NaOH)=0,15моль/л T(NaOH)-? |
M(fэквNaOH)= M(NaOH) = 40г/моль
|
Ответ: T(NaOH) = 0,006г/мл
Д. Задачи для самостоятельного решения.
Задача 1. Рассчитать молярные массы эквивалента:
а) К2СО3; б) FeSO4;
в) H3PO4 в реакции: H3PO4 +2KOH = K2HPO4 + 2H2O
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
г) Al(OH)3 в реакции: Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 2HNO3 = AlOH(NO3)2 + 2H2O
Задача 2. Какой объем 2н раствора H2SO4 нужно взять для приготовления 500мл 0,5М раствора H2SO4? (Ответ: V(H2SO4)=0,25л)
Задача 3. Сульфат железа (III) массой 10мг содержится в растворе объемом 1,5мл. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента и титр этого раствора. (Ответ: С(1/6 Fe2(SO4)3)=0,1н, Т(Fe2(SO4)3)=0,0067г/мл).
