Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23/2005;
1, 2, 3/2006

Тема 7. Дисперсные системы

Урок 38. Дисперсные системы.
Коллоидные растворы

Дисперсные системы – это смеси двух или большего числа веществ с относительно равномерным распределением друг в друге.

Суспензия – жидкость, в которой распределены твердые частицы размером 10^–5 см (100 нм) и более.

Эмульсия – жидкость, в которой распределены жидкие частицы размером 10^–5 см и более.

Коллоидные растворы содержат растворенные частицы размером от 1 до 100 нм. Особенность таких растворов в том, что по свойствам они не похожи ни на взвеси (системы с более крупными частицами), ни на молекулярные (истинные) растворы.

1. Какие из следующих дисперсных систем однородные, а какие неоднородные:

а) раствор сахара в воде;

б) суспензия мела в воде;

в) эмульсия подсолнечного масла в воде;

г) частички пыли и водяной пар в теплом дыме;

д) водно-спиртовой раствор одеколона?

2. Различают три вида дисперсных систем.

1) Грубодисперсные системы – суспензии и эмульсии с частицами размером больше 100 нм.

2) Тонкодисперсные системы – коллоидные растворы с частицами размером от 1 до 100 нм.

3) Истинные растворы, размеры частиц в которых меньше 1 нм.

Приведите примеры дисперсных систем каждого вида.

3. Дисперсные системы, в которых твердые или жидкие частицы распределены в газообразной среде (воздухе), называют аэрозолями. Какие варианты использования баллончиков с аэрозолями вам известны?

4. В отличие от суспензий и эмульсий коллоидные растворы не расслаиваются в течение длительного времени. Водорастворимые белки, силикатный клей – примеры коллоидных растворов. Что происходит при кипячении в воде яичных белков?

5. На поверхности коллоидных частиц адсорбируются либо положительные, либо отрицательные ионы. Например, кремниевая кислота адсорбирует отрицательные ионы SiO₃^2–, поставляемые в раствор силикатом натрия Na₂SiO₃. Как заряд коллоидных частиц сказывается на свойствах коллоидных растворов?

6. При кипячении коллоидных растворов коллоидные частицы теряют заряд, укрупняются и оседают. Что происходит с белками при действии разбавленного спирта, солей легких металлов и аммония (NaCl, MgSO₄, (NH₄)₂SO₄)?

7. Слипание коллоидных частиц и их оседание в растворе называют коагуляцией. Можно ли назвать коагуляцией:

а) образование студня (холодца);

б) застывание в желе сока красной смородины;

в) свертывание яичного белка при варке?

Желе красной смородины

Какие сходные примеры вы можете привести?

8. Какие вещества в повседневной жизни представляют собой коллоидные растворы?

Урок 39. Растворы и растворимость

1. Растворами называют однородные (гомогенные) системы, состоящие из двух или большего числа компонентов, с частицами размером ………..…………………. .

Примеры истинных растворов –

2. Укажите растворитель и растворимое вещество в следующих растворах:

а) соль (NaCl) и вода;

б) кислота (жидкость, H₂SO₄) и вода;

в) газ (HCl) и вода;

г) спирт (жидкость, С₂Н₅ОН) и щелочь (твердая, КОН).

Прозрачные ягодные соки – истинные растворы

3. Пользуясь таблицей растворимости, определите примерную растворимость¹ при 20 °С в воде веществ: Н₂S, Ca(OH)₂, PbCl₂, PbS, Na₂CO₃.

4. Под растворимостью вещества в воде понимают максимальную массу вещества, способную раствориться в 100 г воды при заданной температуре. Какова растворимость нитрата свинца при 20 °С, если в 20 г воды при этой температуре растворяется 11,2 г соли Pb(NO₃)₂?

5. Растворимость твердых и жидких веществ в воде при нагревании увеличивается. По известной растворимости веществ (в г на 100 г воды) при 20 и 90 °C подберите растворимость этих веществ (в г) при промежуточной температуре 55 °С: 1) Ва(NO₃)₂ (11 и 31 г); 2) К₂SO₄ (12 и 22 г); 3) MgSО₄ (35 и 68 г); 4) Pb(NО₃)₂ (56 и 127 г).

а) 88 г; б) 52 г; в) 19 г; г) 16 г.

6. Что можно сказать о растворимости в спирте, бензине и подсолнечном масле растворимых в воде солей и оснований? (В ответе используйте представления об электролитической диссоциации веществ в воде. В названных жидкостях диссоциация не происходит.)

7. Физические свойства растворов отличаются от свойств растворителя. Какая жидкость закипит раньше:

а) пресная вода (в ней мало растворенных солей, < 5 г/100 г воды) или морская (растворено солей > 5 г/100 г воды);

б) смесь спирта (t_кип = 78 °С) и воды или чистая вода; в) раствор серной кислоты (t_кип(H₂SO₄) = 270 °С) или дистиллированная вода?

8. При выпаривании досуха 200 г насыщенного при 10 °С раствора хлорида натрия получено 52,6 г соли. Чему равна растворимость хлорида натрия в воде при 10 °С?

9. Имеется 330 г насыщенного при 40 °С раствора нитрата калия (растворимость 62 г/100 г воды). Сколько граммов соли выкристаллизуется при охлаждении раствора до 30 °С (растворимость –
44 г/100 г воды)?

Урок 40. Способы выражения
концентрации растворов

Формулы для расчета концентрации растворов:

= m(в-ва)/m(р-ра), где – массовая доля растворенного вещества;

_м = (в-ва)/(смеси), где _м – мольная доля растворенного вещества, (в-ва) – количество вещества в моль, (смеси) – количество всех веществ в смеси в моль;

с_мол = (в-ва)/V(р-ра), где с_мол – молярная концентрация в моль/л, V(р-ра) – объем раствора в л;

_об = V(в-ва)/V(смеси), где _об – объемная доля растворенного вещества, V(в-ва) – объем вещества в л, V(смеси) – объем смеси в л.

1. Какова концентрация² раствора, полученного растворением 5 г соли в 45 г воды?

2. При выпаривании 20 г раствора получили 4 г соли. Какой концентрации был раствор?

3. Сколько граммов соли и воды надо взять, чтобы получить 300 г 15%-го раствора?

4. В 180 г воды растворили 6,72 л газообразного хлороводорода. Какова мольная доля _м(НСl) в растворе?

5. В мерной колбе растворили 20 г NaОН в 150 мл воды и довели объем до 200 мл. Какова молярная концентрация раствора?

6. Какой объем раствора NaОН с концентрацией 0,5 моль/л потребуется для нейтрализации 100 г 10%-го раствора соляной кислоты?

7. В каких объемных соотношениях реагируют между собой раствор ВаСl₂ (c = 0,2 моль/л) и К₂SО₄ (c = 0,3 моль/л)?

8. Какая объемная доля кислорода _об(О₂) в газовой смеси из 5 л О₂, 20 л N₂, 1 л Аr и 0,5 л СО₂?

9. Человек в состоянии покоя вдыхает в минуту 0,24 л кислорода, а выдыхает 0,19 л углекислого газа. Сколько кислорода в объемных процентах при этом задерживается в организме и не участвует в газовом обмене:

О₂ СО₂?

10. Кроссворд «Три по три». Напишите по горизонтали химические термины, относящиеся к растворам и начинающиеся на заданную букву.

1. Мера содержания растворенного вещества в растворе.
2. Составная часть раствора.
3. Слипание и соединение частиц, взвешенных в коллоидном растворе, в более крупные агрегаты. 4. Способ увеличения растворимости вещества. 5. Добавление вещества в раствор до прекращения его растворения. 6. Приведение рН раствора от малых (0–6) или больших (8–14) значений к среднему по шкале рН = 7. 7. Уменьшение концентрации раствора путем добавления растворителя.
8. Дисперсионная среда, в которой равномерно распределено растворенное вещество. 9. Процесс равномерного распределения одного вещества в другом, часто сопровождаемый изменением наблюдаемого агрегатного состояния распределяемого вещества.

Урок 41. Реакции в неводных растворах

1. Какие объемы водорода и кислорода (н.у.) должны прореагировать, чтобы образовалось 1,8 г воды?

2. Каков состав (в процентах) алюминиево-медного сплава³, если при обработке 1 г его избытком соляной кислоты выделилось 1,178 л водорода (н.у.)?

3. В каких объемных соотношениях необходимо смешать метан СН₄ и оксид углерода(II), чтобы для полного сгорания (до СО₂ и Н₂О) любого объема этой смеси расходовался такой же объем кислорода?

4. Аммиак NН₃ горит в хлоре Сl₂. Продукты горения – азот N₂ и хлороводород НСl. Какова объемная доля азота (N₂) в смеси, полученной сжиганием 60 л NН₃ в 60 л Сl₂?

5. Какой объем займет (н.у.) смесь, состоящая из газов: О₂ (2,35 моль), N₂ (0,65 моль), СО₂
(1,31 моль) и SО₂ (0,69 моль)? Какова молярная концентрация кислорода cмол(О₂) в этой смеси?

6. Принимая состав воздуха в объемных процентах следующим: 78% N₂, 21% О₂ и 1% Аr, рассчитайте молярную концентрацию cмол этих газов в смеси. Сколько молей каждого из этих газов содержится в 1 м³ воздуха и какова масса 1 м³ воздуха при н.у.?

Урок 42. Контрольные вопросы к теме 7

1. Как будут вести себя со временем смеси, полученные встряхиванием:

а) нефти и воды; б) сухого молока и воды?

Какую из них следует отнести к грубодисперсным системам, а какую – к тонкодисперсным (коллоидным растворам)?

2. Казеиновый клей, водоэмульсионные и масляные краски в основном представляют коллоидные растворы. С каким свойством коллоидных растворов связано их ограниченное время хранения (срок годности)?

3. Имеется ненасыщенный раствор соли (например, КNО₃). Укажите три способа, с помощью которых из него можно приготовить насыщенный раствор.

4. Растворимость сульфата калия при 50 °С равна 15 г в 100 г воды. Какое наименьшее по массе количество воды следует взять для растворения 7,5 г К₂SО₄ при этой температуре?

5. Сколько граммов соды Na₂СО₃ и воды надо взять, чтобы получить 50 г 5%-го и 20 г 2%-го растворов соды?

а) 5 и 45 г, 2 и 18 г;

б) 2,5 и 47,5 г, 4 и 16 г;

в) 8 и 42, 0,4 и 19,6 г;

г) 2,5 и 47,5 г, 0,4 и 19,6 г.

6. Сколько по объему необходимо взять спирта и ацетона для приготовления 0,5 л раствора, чтобы объемная доля спирта в растворе составила 40%?

7. Смешали 100 мл раствора КОН с концентрацией с_мол = 2 моль/л и 400 мл раствора КОН с концентрацией с_мол = 0,5 моль/л. Какова молярная концентрация полученного раствора?

8. Сколько миллилитров 96%-й серной кислоты плотностью 1,84 г/см³ потребуется для приготовления 1 л аккумуляторной кислоты (25%-й раствор Н₂SО₄), плотность которой 1,18 г/см³?

9. Какой объем кислорода вступит в реакцию при сгорании 14 м³ смеси водорода с оксидом углерода(II)?

¹ Растворимость – это свойство вещества растворяться в воде или другом растворителе. Растворимость вещества определяется его концентрацией в насыщенном растворе.

² Концентрация – мера содержания вещества в растворе, часть от целого, чаще выражаемая в процентах.

³ Cплавы – однородные системы, состоящие из двух или более металлов, а также металлов и неметаллов.