Projekt: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
Jazykové gymnázium Pavla Tigrida, Ostrava-Poruba
Datum:
Tlak vzduchu:
Název projektu: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
Teplota vzduchu:
Laboratorní cvičení č.
Vlhkost vzduchu :
Výpočty na složení roztoků a jejich příprava
Jméno a příjmení:
Podpis vyučujícího:
Spolupracoval:
Úkol č. 1: Výpočty na složení roztoků Pomůcky: kalkulačky Teorie: Roztokem rozumíme homogenní(stejnorodou)směs,skládající se nejméně ze dvou látek,jejichž zastoupení můžeme v určitých mezích plynule měnit. Roztok se skládá z rozpouštědla a rozpuštěných látek.Ve vodných roztocích je rozpouštědlem vždy voda,v ostatních případech považujeme za rozpouštědlo převládající složku soustavy.Roztok vzniká rozpuštěním látek v daném rozpouštědle.V chemii se nejčastěji setkáváme s kapalnými roztoky(pravými roztoky),kdy nerozšířenějším rozpouštědlem je voda(polární sloučenina).Roztoky obsahují volně pohyblivé ionty,vedou elektrický proud a nazýváme je elektrolyty. Nasycený roztok už nemůže za dané teploty přijmout další množství rozpuštěné látky. Nenasycený roztok může za dané teploty přijmout další množství rozpuštěné látky. Rozpustnost látky v daném rozpouštědle je určena hmotností látky,kterou lze za daných podmínek rozpustit. Vyjadřování složení roztoků:
m( A) m(roztok ) m(A)-hmotnost látky A v roztoku m(roztok)-celková hmotnost roztoku a) hmotnostní zlomek: w(A)=
V ( A) V (roztok ) V(A)-objem látky A v roztoku V(roztok)-objem roztoku b) objemový zlomek: φ(A)=
c) molární koncentrace:
1
Projekt: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
n( A) ,kde n(A) je látkové množství látky A V (roztok ) m a V(roztok) objem roztoku.Za látkové množsví můžeme dosadit n= ,kde M je molární hmotnost složky M roztoku,tj.látky A a m je hmotnost složky,tj.látky A.Kombinací obou uvedených vzorců můžeme molární m( A) koncentraci roztoku vyjádřit vzorcem: c(A)= .Z toho pak hmotnost látky(složky roztoku) M ( A).V (roztok ) můžeme vyjádřit vztahem:m=c.M.V Molární koncentraci roztoku vyjadřujeme vztahem c(A)=
d) směšovací rovnice(rovnice látkové bilance): m1.w1+m2.w2=(m1+m2).w3 m1-hmotnost roztoku č.1 w1-hmotnostní zlomek látky A v roztoku č.1 m2-hmotnost roztoku č.2 w2-hmotnostní zlomek látky B v roztoku č.2 w3-hmotnostní zlomek výsledného roztoku,který vznikne smísením roztoku č.1 a č.2 e) křížové pravidlo: platí pro mísení 2 složek bez zadání hmotnosti
Zadání příkladů k výpočtům s použitím vzorců na vyjadřování složení roztoků: A. Připravte 150 gramů 3% roztoku hydroxidu sodného NaOH.Jakou hmotnost NaOH a jakou hmotnost vody použijete? B. Vypočítejte objem vody nutný k přípravě 300 cm3 roztoku ethanolu,jehož objemový zlomek odpovídá 12%. C. Jaká je molární koncentrace roztoku obsahujícího 3,4 gramu dusičnanu stříbrného AgNO 3 v 50 cm 3 roztoku? D. Kolik gramů 5% roztoku je nutno přidat ke 100 gramům 50% roztoku,aby vzniknul 20% roztok? E. Jak připravíte 300 g 20% roztoku kyseliny dusičné HNO3 při smísení 65% roztoku kyseliny dusičné a 10% roztoku kyseliny dusičné?
2
Projekt: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
Výpočty zadaných příkladů: A. Připravte 150 gramů 3% roztoku hydroxidu sodného NaOH.Jakou hmotnost NaOH a jakou hmotnost vody použijete? m(roztok)=150g w(roztok)=0,03 m(NaOH)=? m(H2O)=? Řešení: Použijeme vzorec pro hmotnostní zlomek: w(roztok)=
m( NaOH ) m(roztok )
m(NaOH)=w(roztoku).m(roztoku) m(NaOH)=0,03.150g=4,5g NaOH Hmotnost vody získáme odečtením hmotnosti NaOH od celkové hmotnosti roztoku,tedy: m(H2O)=m(roztoku)-m(NaOH) m(H2O)=150g-4,5g=145,5g vody
B. Vypočítejte objem vody nutný k přípravě 300 cm3 roztoku ethanolu,jehož objemový zlomek odpovídá 12%. V(roztoku)=300 cm3 φ(roztok)=0,12 V(voda)=? Řešení: Použijeme vzorec pro objemový zlomek roztoku: φ(roztok)=
V (ethanol ) .Z toho objem vody: V(ethanol)= V (roztok )
φ(ethanol).V(roztok) V(ethanol)=0,12.300 cm3=36 cm3 Objem vody získáme odečtením objemu ethanolu od celkového objemu roztoku: V(voda)=V(roztok)-V(ethanol)=300 cm3-96 cm3=264 cm3 Objem vody,potřebné k přípravě uvedeného roztoku,je 264 cm3. C. Jaká je molární koncentrace roztoku obsahujícího 3,4 gramu dusičnanu stříbrného AgNO 3 v 50 cm 3 roztoku? m(AgNO 3 )=3,4 g V(roztok)=50 cm 3 =50.10 3 dm M(AgNO 3 )=169,87 g.mol 1 c=? 3
3
Projekt: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
Řešení: Využijeme vzorec c=
m 3,4 g = =0,4 mol.dm M .V 169,87 g.mol 1 .50.10 3 dm 3
3
Molární koncentrace uvedeného roztoku je 0,4 mol.dm 3 . D. Kolik gramů 5% roztoku je nutno přidat ke 100 gramům 50% roztoku,aby vzniknul 20%? m1=100 g w1=0,5 m2=x w2=0,05 w3=0,20 Řešení: Dosadíme do směšovací rovnice(rovnice látkové bilance): m1.w1+m2.w2=(m1+m2).w3 100 g.0,5+x.0,05=(100+x).0,20 x=200 g Je nutné přidat 200 gramů 5% roztoku. E.Připravte 300 gramů 20% roztoku kyseliny dusičné HNO3 ze 65% roztoku kyseliny dusičné a 10% roztoku kyseliny dusičné. Řešení: Využijeme křížové pravidlo: 65% 10 20% 10%
: 45
Následně řešíme trojčlenkou: 55g 20%.....................45g 10% HNO3 300 g 20%................... xg 10% HNO3 300 .45 =245,5 g 10% HNO3 55 300 g – 245 g=54,5 g 65% HNO3
x=
Pro řešení lze použít i směšovací rovnici: m1.w1+m2.w2=(m1+m2).w3 4
Projekt: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
(300-m2).0,65+m2.0,1=300.0,2 m2=245,5 g 10% HNO3 Z toho: m1=300g-245,5 g=54,5 g 65% HNO3 Pro přípravu 300 gramů 20% roztoku kyseliny dusičné musíme smíchat 245,5 g 10% kyseliny dusičné s 54,5 g 65% kyseliny dusičné. Závěr: Na základě znalosti vyjadřování složení roztoků jsme provedli výpočty zadaných příkladů. Úkol č. 2: Příprava roztoků A a C z úkolu č.1 Pomůcky: digitální váhy,laboratorní lžička,filtrační papír,kádinky,odměrné baňky,skleněné tyčinky,odměrné válce Chemikálie: voda,hydroxid sodný NaOH(žíravý),dusičnan stříbrný AgNO3(pozor na ruce,tvoří černé skvrny) Pracovní postup: 1. Na základě odborného výpočtu příkladu A odvážíme na digitálních vahách potřebné množství hydroxidu sodného NaOH a ve skleněném válci odměříme potřebné množství vody a v kádince připravíme roztok potřebné koncentrace. 2. Na základě odborného výpočtu příkladu C odvážíme na digitálních vahách potřebné množství dusičnanu stříbrného AgNO3 a vložíme jej do odměrné baňky s menším množstvím vody,rozpustíme a doplníme zbylým množstvím vody až po rysku. Pozorování: Pracujeme s použitím ochranných prostředků(rukavice).Důležitá je přesnost nejen při vážení chemických látek ,ale také při samotné přípravě roztoků. Nákres(foto):
5
Projekt: Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii
Princip úkolu a závěr: Chceme-li připravit prakticky roztok požadované koncentrace,musíme nejdříve vypočítat množství látek,které budeme pro přípravu roztoku potřebovat.Poté roztok prakticky připravíme.
6
