ЗАНЯТИЕ № 1
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. Закрепить основные понятия: раствор, концентрация, массовая доля, молярная концентрация.
2. Закрепить навыки расчета массовой доли растворенного вещества и молярной концентрации.
3. Изучить моляльную концентрацию, приобрести навыки расчета моляльной концентрации.
4. Изучить молярную (мольную долю), приобрести навыки расчета мольной доли.
Продолжительность занятия - 00390 минут.
Место проведения занятия - учебный практикум (кафедра общей химии)
Задания для самостоятельной работы студента во внеучебное время (самоподготовка).
А. Контрольные вопросы
1. Растворы (определение).
2. Концентрация раствора (определение).
3. Способы выражения концентраций раствора:
а) массовая доля (определение, обозначение, формулы расчета, единицы измерения);
б) молярная концентрация (определение, обозначение, формулы расчета, единицы измерения);
в) моляльная концентрация (определение, обозначение, формула расчета, единицы измерения);
г) молярная (мольная) доля (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. (стр.48-49 - конспект).
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов./под ред. , - М.: ВШ, 2006 (стр.12-16).
3. , , Филиппов задач и упражнений по общей химии. - М.: ВШ, 2007 (стр.5-6).
В. Обучающий материал.
Массовая доля (w, w%):
; 
; m(р-ра) = V(р-ра)∙с(р-ра).
m(Х) - масса растворенного вещества (г, кг);
m(р-ра) - масса раствора (г, кг);
V(р-ра) - объем раствора (мл);
с(р-ра) - плотность раствора (г/мл).
Молярная концентрация (С):
; 
.
n(Х) - количество растворенного вещества (моль);
V(р-ра) - объем раствора (мл, л);
М(Х) - молярная масса вещества (г/моль).
Моляльная концентрация (b):
; 
/
m(р-ль) - масса растворителя (кг).
Молярная (мольная) доля (Х):
;
n(Xi) - количество вещества данного компонента (моль);
Σin(р-р) - суммарное количество всех компонентов раствора (моль).
Г. Обучающие задачи
Задача 1. Какую массу раствора соли с массовой долей 5% нужно взять для приготовления 100г раствора этой же соли с массовой долей 2%
Дано: Решение
w% (соли)1= 5% 
w% (соли)2 = 2% 1) 
m (р-ра) 2 = 100г 2) 
; 
m(р-ра)1 - ? Ответ: m(р-ра)1= 40г
Задача 2. В воде массой 125г растворили 25г медного купороса (CuSO4∙5Н2О). Вычислите массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе.
Дано | Решение |
m(Н2О) = 125г m(CuSO4∙5Н2О)=25г w%(CuSO4) - ? |
1) m(р-ра) = m(Н2О) + m(CuSO4∙5Н2О); m(р-ра) = 125г + 25г = 150г 2)
3) |
Ответ: w%( CuSO4) = 10,67%
Задача 3. В растворе объемом 500мл содержится 0,45мг ионов меди (II). Вычислить молярную концентрацию раствора.
Дано: | Решение |
m(Cu2+)=0,45мг V(р-ра) = 500мл С(Сu2+)-? М(Сu2+)=64г/моль |
|
Ответ: С(Сu2+)= 1,4∙10-5моль/л.
Задача 4. 10г глюкозы растворили в 500г воды. Рассчитайте моляльную концентрацию полученного раствора.
Дано | Решение |
m(С6Н12О6)=10г m(Н2О)= 0,5кг b(С6Н12О6) - ? М(С6Н12О6)= 180г/моль |
|
Ответ: b(С6Н12О6) = 0,11 моль/кг
Задача 5. В воде массой 180г растворили 11,7г хлорида натрия. Вычислить молярную долю хлорида натрия в полученном растворе.
Дано: | Решение |
m(Н2О)=180г m(NaCl)=11,7г Х(NaCl) - ? М(NaCl)=58,5г/моль |
1) 2) 3) |
; 
Ответ: Х(NaCl)=0,0196 (1,96%)
Д. Задачи для самостоятельного решения.
Задача 1. Какой объем 65% азотной кислоты (с=1,4 г/мл) и воды потребуется для приготовления 300г 13% раствора азотной кислоты. Плотность воды 1 г/мл. (Ответ: V(р-ра)1 = 42,86мл, V(Н2О)=240мл).
Задача 2. Смешаны 25г 5% и 15г 10% растворов нитрата серебра. Вычислить массовую долю нитрата серебра в растворе. (Ответ: w%(AgNO3)=6,875%)
Задача 3. Рассчитайте массу хлорида железа (III),содержащуюся в 300 мл 0,02М раствора этой соли. (Ответ: m(FeCl3)= 0,975г).
Задача 4. В спирте массой 115г растворили 1,27г кристаллического иода. Вычислить моляльную концентрацию раствора и мольную долю иода в полученном растворе. (Ответ: b(I2)=0,004 моль/кг; Х(I2)=0,002 (0,2%)).
