Методическая разработка «Кристаллогидраты. Решение задач»

Кристаллогидраты. Решение расчётных задач.

Помелина Людмила Геннадьевна, учитель химии ГБОУ СОШ № 151

Познавательные задачи:

Показать актуальность выбранной темы

Расширить знания учащихся о кристаллогидратах

Использовать алгебраический метод решения задач

(межпредметная связь с математикой, на экзаменах ЕГЭ решаются подобные задачи)

Для успешной сдачи экзамена в формате ЕГЭ необходимо научиться решать задачи по теме «Растворы», но с применением кристаллогидратов.

Кристаллогидраты — кристаллы, содержащие молекулы воды.

Кристаллогидраты – это те же растворы, поэтому можно рассчитывать массовую долю растворённого вещества

Типичными кристаллогидратами являются многие природные минералы, например, гипс CaSO₄·2H₂O, карналлит MgCl₂·KCl·6H₂O.

Медный купорос CuSO₄·5H₂O ,

железный купорос FeSO₄·7H₂O,

кристаллическая сода Na₂CO₃·10H₂O.

Кристаллизационная вода уходит из кристаллов при прокаливании.

Например,медный купорос CuSO₄·5H₂O – голубые кристаллы, а при прокаливании получается белый порошок.

Номенклатура.

Количество воды указывается названием греческих числительных:

2 – дигидрат

3 – тригидрат

4 – тетра, 5 –пента и.т.д.

Например, Na₂CO₃·10H₂O – декагидрат карбоната натрия

Вводим обозначения:

Молярная массакристаллогидрата M_к.г.

Масса кристаллогидрата m_к.г.

Молярная масса безводной соли M_б.в

Масса безводной соли m_б.в.

Массовая доля безводной соли в кристаллогидратеW =M_б.в. : M_к.г.

Массабезводной солиm_б.в.=m_к.г. · W

Масса воды в кристаллогидрате m_H2O=m_к.г. · W(_H2O)

Масса кристаллогидрата m_{к.г. =} m_б.в. : W_б.в

Массовая доля растворённого вещества

ω(Омега) = m_р.в. / mр-ра

m_{р.в =} mр-ра ·ω mр-ра = m_р.в / ω

Нахождение массовой доли соли вкристаллогидрате

Задача №1

Определите массовую долю сульфата меди (II)CuSO₄ в медном купоросе CuSO₄·5H₂O

Алгоритм решения

Найти молярные массы безводной соли, т.е.CuSO₄ и кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O

М(CuSO₄)= 160 г/ моль

М(CuSO₄·5H₂O) =160+90= 250 г/ моль

Определить массовую долю безводной соли

W =M_б.в. : M_к.г.= 160 :250 = 0,64; 64%

Ответ: 64%

Теперь необходимо научиться переводить любую массу кристаллогидрата в массу безводной соли.

Задача№2

Сколько грамм безводной соли сульфата меди CuSO₄ находится в 200 г её кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O

Алгоритм решения.

Найти массовую долю безводной соли

W =М_б.в./М_к.г.= 160 г/ моль : 250 г/ моль = 0,64; 64 %

По массовой доле определить массу m_б.в.

m_б.в.=m_к.г. · W= 200 · 0,64 = 128 г Ответ: 128 г

Нахождение массовой доли и массы воды в кристаллогидрате

Задача №1

Определите массовую долю воды в железном купоросеFeSO₄·7H₂O

Алгоритм решения.

Найти молярные массы воды иFeSO₄·7H₂O

М(H₂O)= 18г/ моль

М(FeSO₄·7H₂O) =152+ 18 * 7= 152 +126 =278 г/ моль

Определить массовую долю воды

W =М_H2O./М_к.г.= 18 · 7 г/ моль : 278 г/ моль = 0,453; 45,3%

Ответ: 45,3%

Задача №2

Сколько грамм воды находится в 1 кг кристаллогидратаFeSO₄·7H₂O

Алгоритм решения.

Определить массовую долю воды

W (_H2O) =m_H2O:М_к.г.= 18*7: 278 = 0,453

По массовой доле воды определить массу воды от данной массы кристаллогидратаFeSO₄·7H₂O

m_H2O= m_к.г.· W(_H2O) = 1000 г · 0,453 = 453 г

Ответ:453 г

Приготовление раствора

Задача №1 Сколько г. кристаллической соды Na₂CO₃·10H₂O и воды надо взять, чтобы приготовить 572 г 10 % раствора карбоната натрия Na₂CO₃

Алгоритм решения.

Найти массу безводной соли в 10% растворе

ω =10 %; 0,1 m_р.в.= mр-ра * ω= 572 * 0,1 = 57,2 г ₌m_б.в.

Найти массовую долю безводной соли

W =М_б.в./М_к.г.= 106 :(106 +180) = 0,37

Масса кристаллогидрата

m_{к.г. =} m_б.в. : W_б.в = 57,2:0,37 = 154,6 г

Масса воды m_{H2O =} 572 – 154,6 = 417,4г

Ответ: 417,4г

Задача№2Вычислите массу воды, в которой необходимо растворить 56,2 г кристаллогидратаCoSO₄ ·7 H₂O для получения 12,5 % раствора сульфата кобальта (II)

Задача для самостоятельного решения

Какую массу кристаллогидратаCu(NO₃)₂. 3 H₂O нужно растворить в воде объёмом 300 мл для получения раствора с массовой долей нитрата меди 5 %

Ответ: 20,57 г.

Приготовление более концентрированных растворов

Задача №1

Сколько грамм глауберовой соли Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить к 80 г 5% раствора, чтобы увеличить концентрацию солиNa₂SO₄ в 2 раза

Алгоритм решения.

М_б.в(Na₂SO₄) = 142 г/ моль , М_к.г(Na₂SO₄·10H₂O) = 322 г/ моль

Найти массовую долю безводной соли в кристаллогидрате

W =М_б.в.:М_к.г= 142: 322 = 0,44

Найти массу безводной соли в 5% растворе соли

ωр-ра₁=5 %; 0,05

m_р.в.1= mр-ра₁ * ω р.в₁ = 80· 0,05 = 4 г

Выбираем неизвестное

X – это масса г.добавляемого кристаллогидрата, тогда масса безводной соли будет меньше.m_б.в.=m_к.г. · Wб.в = x· W= x·0,44

Новая концентрация раствора равна 10% , 0,1

Масса 2 раствора увеличится mр-ра₂ = mр-ра₁ + m_{к.г. добав.}= 80 +X

Составляем уравнение с одним неизвестным, пользуясь формулой

ωр.в₂=m_р.в.2 / mр-ра₂

0,1 = 4 +x·0,44/80 +X

РешаемX= 11,76 г

Ответ: глауберовой соли Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить 11,76 г

Задача 2

Сколько грамм кристаллогидрата медного купороса надо добавить, чтобы из 20 % раствора массой 240 г получить 30 % раствор.

Задача для самостоятельного решения

Сколько грамм железного купороса FeSO₄·7H₂O необходимо добавить к 280 г15% раствора, чтобы увеличить концентрацию солиFeSO₄ в 1,5 раза. (65,2 г)

Какую массу медного купороса CuSO₄·5H₂O и какой объём 7% раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,05 г/ мл) нужно взять для приготовления 2 л. 20 % раствора (плотность раствора ∫ = 1,1 г/ мл)

( 502г и 1617 мл)

Смешали 400 мл 2 % раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,0 г/ мл) и 300 мл 30 % раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,12 г/ мл). К полученному раствору добавили 75 г медного купороса CuSO₄·5H₂O. Найдите концентрацию полученного раствора. (19,3 %)

4. К 700 мл 5 % раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,05 г/ мл) добавили 25 г медного купороса CuSO₄·5H₂O. После этого раствор упарили до объёма 300 мл (плотность раствора ∫ = 1,1 г/ мл). Найдите концентрацию полученного раствора.

(15,98 %)

Литература.

О.C. Габриелян, П.В. Решетов, И.Г. Остроумов Задачи по химии и способы их решения. М.: Дрофа, 2004.

Крутецкая Е.Д. Решение усложнённых и комбинированных задач по химии. Рабочая тетрадь.­- СПбАППО, 2006.

В, Б. Воловик, Е.Д. Крутецкая Общая и неорганическая химия: Вопросы, упражнения, задачи, тесты. Пособие для средней школы. – СПб: СМИО Пресс,2014.

Приложение

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/223551-metodicheskaja-razrabotka-kristallogidraty-re