Общая химия (стр. 27 )

Как видно, протолитическая теория расширила круг кислот и оснований по сравнению с представлениями теории электролитической диссоциации: ими могут быть и ионы. Одно и то же вещество в зависимости от того, с чем оно реагирует, может быть или кислотой, или основанием. Теория вскрыла относительность понятий о кислотах и основаниях и показала, что продукты их взаимодействия следует рассматривать как новые кислоты и основания. Протолитическая теория является современной и более общей теорией кислот и оснований.

§ 5.14. Решение типовых задач

Массовая доля растворенного вещества

Задача 1. Требуется приготовить раствор массой 320 г с массовой долей хлорида калия 3%. Рассчитайте массу КCl и массу воды, которые необходимы для приготовления раствора.

Решение. Определяем массу хлорида калия, которая требуется для приготовления раствора:

где т — масса раствора; w (КС1) — массовая доля хлорида калия.

Вычисляем массу воды, которая необходима для приготовления раствора:

т (Н20) = т - т (КС1); т (Н20) = (320 - 9,6) г = 310,4 г.

Задача 2. Нитрат калия массой 10 г растворили в воде объемом 150 мл. Плотность воды равна 1 г/мл. Рассчитайте массовую долю соли в растворе.

Решение. Массу растворителя (воды) определяем, умножая его объем V(H2O) на плотность р (Н2О):

т (Н20) = V(H20) • р (Н20);  т (Н20) = 150 • 1 г = 150 г.

Вычисляем массу полученного раствора:

т = т (Н20) + т (KN03); m = (150 + 10) г = 160 г.

Рассчитываем массовую долю нитрата калия в растворе:

Задача 3. В воде массой 100 г при температуре 25 "С растворяется фосфат калия К3РО4 массой 106 г. Рассчитайте массу фосфата калия, необходимую для приготовления 20 г раствора К3РО4, насыщенного при температуре 25 "С.

Решение. Масса насыщенного при температуре 25? С раствора К3РО4, которая содержится в 100 г воды, равна

M= m(К3РО4) + т(Н20); т = (106 + 100)г-206г.

Вычисляем массовую долю фосфата калия в насыщенном при температуре 25?С растворе:

Рассчитываем массу фосфата калия, которая необходима для приготовления насыщенного раствора массой 20 г:

Задача 4. Кристаллогидрат нитрата железа(Ш)  массой 60,6 г растворили в воде массой 250 г. Определите массовую долю нитрата железа (Ш) в полученном растворе.

Решение. Масса полученного раствора составляет:

т = т (Fе(NОз)з • 9Н20) + т (Н20);  т = (60,6 + 250) г = 310,6 г.

Определяем количество вещества кристаллогидрата, растворенного в воде:

Из формулы кристаллогидрата следует:

п (Fе(NОз)з) = n (Fе(NОз)з • 9Н20);  п (Fе(NОз)з) = 0,15 моль.

Находим массу нитрата железа (III), которая содержится в растворе:

Задача 5. В лаборатории имеется раствор с массовой долей гидроксида натрия 25%, плотность которого равна 1,27 г/мл.  Рассчитайте его объем, который надо смешать с водой, чтобы получить 500 мл раствора с массовой долей NаОН 8% (плотность 1,09 г/мл).

Решение. При решении задачи будем обозначать величины, относящиеся к исходному раствору, индексом «1» (например, т1  — масса исходного раствора); величины, относящиеся к раствору, который надо приготовить, — индексом «2» (т2  — масса раствора, который надо приготовить); величины, одинаковые для обоих растворов, индекса иметь не будут.

Рассчитываем массу раствора NаОН, который требуется приготовить:

Определяем массу NаОН, которая будет содержаться в растворе (такая же масса гадроксида натрия должна содержаться и в исходном растворе, который будет разбавлен водой):

Вычисляем массу раствора с w1 (NаОН) = 25%, в котором содержится гидроксид натрия массой 43,6 г:

Рассчитываем объем исходного раствора NаОН, который надо разбавить водой:

Задача 6. К раствору хлорида натрия {объем 120 мл, массовая доля NС1 16%, плотность 1,12 г/мл) прилили воду объемом 80 мл (плотность воды 1 г/мл). Рассчитайте массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

Решение. Вычисляем массу исходного раствора т1 и массу добавленной воды т (Н20):

Рассчитываем массу полученного раствора:

т2 = m1  + m (Н20);  т2 = (134,4 + 80) г = 214,4 г.

Определяем массу хлорида натрия, которая содержалась в исходном растворе:

Масса №0 в растворе после добавления воды также будет рав­на 21,5 г.

Находим массовую долю хлорида натрия в полученном растворе:

Задача 7. Сероводород объемом 14 мл растворили в воде массой 500 г (нормальные условия). Вычислите массовую долю сероводорода в растворе.

Решение. Определяем количество вещества сероводорода, растворенного в воде:

Масса растворенного сероводорода равна

т (Н2S) = п (Н2S) • M(Н2S); т (Н2S) - 0,000625 • 34 г = 0,02125 г.

Находим массу раствора:

т = т (Н20) + т (Н2S);  т = (500 + 0,02125) г =500,02 г.

Рассчитываем массовую долю сероводорода в полученном растворе:

Задача 8.  В стакан налили 200 мл воды (плотность 1 г/мл). Определите объем раствора сульфата натрия (массовая доля 12%, плотность 1,11 г/мл), который надо долить в стакан, чтобы получить раствор с массовой долей Na2S04 2%.

Решение. Введем обозначения: т1— масса исходного раствора сульфата натрия, в котором w1 (Nа2S04) = 12%. Масса Nа2S04, содержащаяся в этом растворе, составляет

Находим массу воды в стакане:

Вычисляем массу раствора т2 после добавления вводу исходного раствора сульфата натрия:

M2 = т1+ т (Н20);  т2 = (т1 + 200) г.

Таким образом,  в растворе,  имеющем массу т2 = (т1 + 200) г, содержится Nа2S04 массой 0,12 m1

Массовая доля Nа2S04 в этом растворе равна

Решая полученное уравнение, находим, что m1 - 40 г. Объем раствора, который надо добавить в стакан с водой, составляет

Молярная концентрация

Задача 1. Определите молярную концентрацию раствора, полученную при растворении сульфата натрия массой 21,3 г в воде массой 150 г, если плотность полученного раствора равна 1,12 г/мл.

Решение. Определяем массу полученного раствора:

т = т (Na2SO4) + т (Н20);  т = (21,3 + 150) г = 171,3 г.

Вычисляем объем раствора:

Количество вещества растворенного сульфата натрия равно

Молярная концентрация раствора с (В) — это отношение количества растворенного вещества В к объему раствора:

Рассчитываем молярную концентрацию раствора сульфата натрия:

Задача 2. В лаборатории имеется раствор с массовой долей серной кислоты 5,5% (плотность 1,035 г/мл). Определите объем этого раствора, который потребуется для приготовления раствора 0,25 М Н2S04 объемом 300 мл.

Решение. Рассчитываем количество вещества серной кислоты (100%), которое потребуется для приготовления раствора 0,25 М Н2S04 объемом 0,3 л:

Вычисляем массу раствора с массовой долей серной кислоты 5,5%, в котором содержится Н2S04 массой 7,35 г:

Расчеты по уравнениям реакций, протекающих

в растворах

Задача 1. Какая масса раствора с массовой долей гидроксида натрия 4% потребуется для полной нейтрализации сульфатной кислоты массой 30 г с массовой долей НС15%?

Решение. Составляем уравнение реакции, протекающей в растворе:

НС1 + NaOH = NaCl + Н20

Определяем массу и количество вещества хлороводорода, содержащегося в растворе сульфатной  кислоты:

0,0411 моль — количество вещества гидроксида натрия, которое потребуется для реакции.

Вычисляем массу требуемого гидроксида натрия:

Определяем необходимую массу  раствора гидроксида натрия с w (NаОН) = 0,04 (4%):

Задача 2. Какой минимальный объем оксида углерода  необходимо пропустить при нормальных условиях через раствор массой 80 г с массовой долей гидроксида бария 5% для получения гидрокар­боната бария?

Решение. Записываем уравнение реакции между гидроксидом бария и избытком оксида углерода :

Ва(ОН)2 + 2С02 - Ва(НСОз)2