Дидактический материал: "Решение расчетных задач на растворимость веществ"

Растворимость веществ Растворимость  –  это способность вещества растворяться в воде или другом   растворителе.   Количественно   растворимость   веществ   определяют коэффициентом растворимости или просто растворимостью вещества. Растворимость   вещества   (S)  –  масса   вещества,   которая   может раствориться при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора: р.в.) (m )OH(m  100 2 S =  Насыщенный  –  раствор,   который   находится   в   динамическом равновесии с избытком растворенного вещества. Массовая доля безводного вещества () в насыщенном растворе связана с растворимостью (S) соотношением: S  100  (р.в.) =  Для   вычисления   массы   безводного   вещества   в   определенной   массе S насыщенного раствора можно вывести формулу:  (р.в.) =  (m ­р(m р.в.) ра)  (m ­р(m р.в.) ра)  S  100 S , откуда S  100  ­р(m ра). S m (р.в.) =  П р и м е р 1. Определите, какая масса нитрата бария может раствориться в воде объемом 500 мл при 30° С. Растворимость нитрата бария при данной температуре составляет 14,2 г. Решение. Плотность воды составляет 1 г/мл, поэтому: m (H2O) = V (H2O) = 500 г. Определяем массу нитрата бария: С п о с о б  1. На 100 г воды приходится 14,2 г соли, на 500 г воды – х г соли. Отсюда 2,14 500 100 = 71 (г). х =  С п о с о б 2. По формуле:   100 (m р.в.)  р.в.) (m )OH(m )OH(mS 2 100  2,14  500 100 2 S =  П р и м е р 2. Массовая доля хлорида аммония в насыщенном при 30° С растворе   равна   29,5 %.   Определите   растворимость   NH4C   при   данной температуре. Решение. = 71 (г). ℓ(р­ра) ∙  (NH4C ) = 100 ∙ 0,295 = 29,5 1. Вычисляем массу соли в растворе массой 100 г: m (NH4C ) = mℓ 2. Находим массу воды в растворе массой 100 г: m (H2O) = m (р­ра) – m (NH4C ) = 100 – 29,5 = 70,5 3. Определяем растворимость NH4C :ℓ С п о с о б 1. На 70,5 г воды приходится 29,5 г соли, ℓ ℓ  (г).  (г). на 100 г воды – х г соли. Отсюда 100 5,29  5,70 х =  С п о с о б  2. По формуле: = 41,84 (г). NH(m )Cl )OH(m 4  100  100 5,29 5,70 2 S =  С п о с о б 3. По формуле: = 41,84 (г). ра) ­р(mS 100  S   100 S  100 S S = 41,84 (г). ; 29,5 =  m (р.в.) =  29,5 (S + 100) = 100 ∙ S П р и м е р  3. Вычислите, какая масса нитрата калия выпадает в осадок, если 100 г насыщенного при температуре 70° С раствора KNO3  охладить до температуры   0° С.   Растворимость   нитрата   калия   составляет   138 г   при температуре 70° С и 13,3 г при температуре 0° С. При охлаждении насыщенного раствора происходит выпадение осадка из­ за уменьшения растворимости вещества.  Масса воды при этом остается постоянной, если соль не образует кристаллогидрата. Решение. 1. Находим массу соли в насыщенном растворе массой 100 г при 70° С по формуле: 70 (m KNO 3 )OH(m 2 )  100 70 (m KNO ) 3 70  KNO ра) (m 3 ­р(m  100 ) S70 =  70 S  ­р(m( 70 (m KNO 3 ))   ра) 100 , отсюда m70 (KNO3) = 57,98 (г) KNO 3 ) m70 (KNO3) =  70 (m  ( 100 138  100 =  или по формуле:  70 S 70 ­р(mS 100  ра)   138 100  100 138 m70 (KNO3) =  2. Находим массу воды в насыщенном растворе массой 100 г: m (H2O) = m (р­ра) – m70 (KNO3) = 100 – 57,98 = 42,02 (г). 3. Находим массу соли в растворе при 0° С: = 57,98 (г).0 (m KNO 3 )OH(m )  100 0 (m KNO 3 )  0 )OH(mS 2  100  S0 =  2 02,42 3,13  100 = 5,59 (г) =  4. Находим массу соли, выпавшей в осадок: m (осадка) = m70 (KNO3) – m0 (KNO3) = 57,98 – 5,59 = 52,39 (г). П р и м е р 4. При 30° С растворимость сульфата натрия составляет 40,8 г. Рассчитайте массу воды и глауберовой соли (Na2SO4 ∙ 10H2O), необходимые для приготовления насыщенного при 30° С раствора сульфата натрия массой 100 г. Решение. 1.   Вычисляем   массу   безводного   Na2SO4,   который   необходим   для приготовления насыщенного при 30° С раствора массой 100 г. По формуле: ра) ­р(mS 100    100 8,40  100 8,40 = 28,98 (г),  S m (Na2SO4) =  или по формуле: ) SONa(m SONa(m  100 4 2 S =   100 ) 2 4  (S 100  SONa(m 100 2 )) 4  m (Na2SO4) =    (8,40 100  100 SONa(m 2 ) 4 , отсюда m (Na2SO4) = 28,98 г. Количество   вещества   сульфата   натрия,   имеющего   массу   28,98 г, равно количеству вещества глауберовой соли. ν (Na2SO4) = ν (Na2SO4 ∙ 10Н2О) 2. Находим количество вещества сульфата натрия: SONa(m SONa(М 2 4 ) )  98,28 142 2 4 = 0,204 (моль). ν (Na2SO4) =  3. Находим массу глауберовой соли: m (Na2SO4 ∙ 10Н2О) = ν (Na2SO4) ∙ M (Na2SO4 ∙ 10Н2О) = = 0,204 ∙ 322 = 65,69 (г). 4. Находим массу воды: m (H2O) = m (р­ра) – m (Na2SO4 ∙ 10Н2О) = = 100 – 65,69 = 34,31 (г). Реши самостоятельно: 1. При 40° С растворимость хлорида натрия составляет 36,6 г. Вычислите массовую долю соли в насыщенном растворе. (26,79 %.)2. При 0° С растворимость нитрата серебра составляет 122 г. Вычислите массовую долю соли в насыщенном растворе. (54,95 %.) 3.  Определите, какая  масса  нитрата  свинца   может  раствориться  в воде объемом  750 мл.    Растворимость    нитрата    свинца  составляет  138,5 г. (1038,75 г.) 4.   При   20° С   в   воде   массой   50 г   растворяется   сульфат   магния   массой 18,1 г.   Вычислите   массовую   долю   соли    в   насыщенном   растворе. (26,58 %.) 5. Массовая доля хлорида магния в насыщенном при температуре 60° С растворе   равна   37,7 %.   Определите   растворимость   хлорида   магния   при данной температуре. (60,5 г.) 6.   В   воде   массой   100 г   при   температуре   25° С   растворяется   сульфат марганца массой 39,3 г. Рассчитайте, какую массу сульфата марганца и воды надо взять для приготовления насыщенного при 25° С раствора соли массой 250 г. (70,53 г MnSO4; 179,47 г H2O.) 7.   Вычислите,   какая   масса   хлорида   натрия   выпадает   в   осадок   при охлаждении насыщенного при температуре 80° С раствора NaC  массой 600  г до температуры 0° С. Растворимость хлорида натрия при 80° С составляет 38,05 г, а при 0° С = 35,6 г. (10,64 г.) ℓ 8.   Вычислите,   какая   масса   нитрата   серебра   выпадает   в   осадок   при охлаждении   насыщенного   при   80° С   раствора   массой   10 г   до   температуры 20° С. Растворимость AgNO3  составляет 635 г при 80° С и 228 г при 20° С. (5,54 г.) 9.   При   охлаждении   насыщенного   при   60° С   раствора   нитрата   калия   до температуры   0° С   выпал   осадок   массой   20 г.   Определите   массу   воды   и нитрата   калия,   необходимые   для   приготовления   этого   раствора. Растворимость нитрата калия при 60° С составляет 110 г, а при 0° С – 13,3 г. (20,68 г Н2О; 22,75 г KNO3.) 10. При 60° С растворимость хлорида бария составляет 39,55 г. Вычислите, какая масса BaCℓ2  ∙ 2H2O может быть растворена в воде объемом 400 мл. (199,2 г.) 11. Рассчитайте массу медного купороса (CuSO4 ∙ 5H2O) и воды, необходимые для приготовления насыщенного при 50° С раствора сульфата меди массой  500 г. Растворимость CuSO4 при 50° С составляет 33,3 г. (195,17 г CuSO4 ∙  5H2O; 304,83 г Н2О.)