Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам
Копалась я как-то в своей коллекции задач по химии и обнаружила вполне себе неплохой экземпляр задания с интересными элементами алгоритма. Я предложила своим ученикам решить эту задачу. В процессе анализа мне пришла в голову очень интересная мысль. Впрочем, давайте по порядку. Читаем условие задачи и смотрим на фото решения задачи на доске.
Задача (из коллекции автора)
Некоторую массу кристаллогидрата карбоната магния прокаливали до прекращения выделения газов. Последние были пропущены через промывные склянки с концентрированной серной кислотой и известковой водой. Масса первой склянки увеличилась на 1,8 г, а во второй выпало 2 г осадка. Определите состав кристаллогидрата. В ответе укажите массу кристаллогидрата в граммах.
Анализ алгоритма
1) Что такое кристаллогидраты?
Кристаллогидраты – кристаллические вещества, включающие молекулы кристаллизационной воды (медный купорос CuSO4·5H2O, железный купорос FeSO4·7H2O, глауберова соль Na2SO4·10H2O, кристаллическая сода Na2CO3·10H2O, гипс CaSO4·2H2O и др.)
При нагревании кристаллогидрата, кристаллизационная вода удаляется и может происходить дальнейшее разложение вещества.
Кристаллогидрат карбоната магния при прокаливании разлагается с образованием соответствующего оксида, углекислого газа и воды.
2) Что такое промывные склянки?
Склянка – это лабораторная посуда, стеклянный (всегда именно стеклянный) сосуд с плоским основанием, цилиндрической основной частью и горловиной под пробку.
Промывные склянки применяют для промывания и очистки газов от примесей. Различают промывные склянки Дрекселя, Вульфа, Тищенко.
В качестве жидких поглотителей (в промывных склянках) используют воду, серную кислоту, гидроксид кальция и др.
3) Почему увеличивается масса промывной склянки с концентрированной серной кислотой?
Концентрированная серная кислота обладает высокой гигроскопичностью и используется в лабораторной практике как поглотитель воды. Масса склянки увеличилась на 1,8 г, значит, серная кислота поглотила 1,8 г образовавшихся паров воды.
4) Почему во второй склянке выпал осадок?
Известковая вода – водный раствор гидроксида кальция Са(ОН)2 (гашеной извести). Как сильное основание, гидроксид кальция реагирует с углекислым газом (кислотным оксидом) с образованием нерастворимого карбоната кальция СаСО3 (осадок).
5) Как определить состав кристаллогидрата?
По соотношению количества вещества углекислого газа и воды, можно рассчитать число молекул воды в кристаллогидрате и количество вещества самого кристаллогидрата.
6) Как определить массу кристаллогидрата?
Зная состав кристаллогидрата, можно рассчитать его молярную массу. Масса кристаллогидрата определяется по его молярной массе и количеству вещества.
7) Интересная мысль
При чем здесь 35-я задача ЕГЭ?! Спросите вы. Не поленитесь прочитать статью дальше и вы увидите фокус-покус, который я проведу с 35-й задачей одной из диагностических работ. Я стилизую задачу диагностики под исходную задачу с кристаллогидратом.
Задача 35 (диагностическая работа)
Стилизуем задачу диагностической работы под исходную задачу с кристаллогидратом карбоната магния. Посмотрите, какая прелесть!
Задача 35 (стилизованная)
Вещество А используется для производства волокон. При взаимодействии с водой вещество А превращается в два вещества, одно из которых – кислота – содержит в 3 раза больше атомов углерода, чем другое. 8,6 г вещества А сожгли в избытке кислорода. Полученную паро-газовую смесь пропустили через промывные склянки с концентрированной серной кислотой и известковой водой. Масса первой склянки увеличилась на 5,4 г, а во второй выпало 40 г осадка. Определите молекулярную формулу вещества А и установите его структуру. Напишите уравнение полимеризации А.
Понравилась задача? Пробуйте решить ее самостоятельно. Ответ очевиден – как в 35-й задаче диагностики, только алгоритм решения совершенно другой. Если задача не будет решаться, я, как всегда, прийду на помощь в следующей статье. А пока – пока! До скорых встреч!
Вы хотите сдавать ЕГЭ по химии и биологии? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий, теоретического материала и познакомитесь с моими учениками.
На странице ВК я анонсирую свои публикации, вебинары, уроки, рассказываю и показываю решение задач и заданий, выкладываю новинки теоретического материала, конспекты и лекции. Добавляйтесь ко мне в друзья, и вы всегда будете в курсе всех событий, связанных с подготовкой к ЕГЭ, ДВИ, олимпиадам!
Полный каталог статей репетитора Богуновой В.Г. вы найдете на странице сайта Статьи репетитора
Подписывайтесь на YouTube-канал Репетитор по химии и биологии. Здесь ежедневно появляются новые вебинары, видео-уроки, видео-консультации, видео-решения.
Пишите мне в WhatsApp +7(903)186-74-55, я отвечу вам обязательно.
Приходите ко мне на занятия, я помогу вам фундаментально изучить химию и биологию, научу решать любые задачи, даже самые сложные.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Кристаллогидраты
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 87.
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 87.
Выделить растворённое вещество из раствора можно путём выпаривания воды. В некоторых случаях образуются гидраты в кристаллическом виде или кристаллогидраты. Они содержат молекулы воды, которые называются кристаллизационной водой.
Общее описание
Кристаллогидраты образуются благодаря взаимодействию катионов кристаллической решётки вещества с молекулами воды. Это возможно, если связь между катионами и анионами кристалла более слабая.
К кристаллогидратам в первую очередь относятся соли. Типичными кристаллогидратами являются природные минералы – гипс, карналлит, алебастр, бура. Также кристаллогидраты образуют кислоты и основания.
Название вещества зависит от количества молекул воды. Для этого используют приставки, обозначающие число:
- 1 – моно;
- 2 – ди;
- 3 – три;
- 4 – тетра;
- 5 – пента;
- 6 – гекса;
- 7 – гепта;
- 8 – окта;
- 9 – нона;
- 10 – дека.
Например, кристаллогидрат FeSO4, содержащий одну молекулу воды, называется моногидрат сульфата железа (II). Если в кристаллогидрате семь молекул воды, он называется гептагидрат сульфата железа (II).
Вода из кристаллогидрата в большинстве случаев удаляется ступенчато. Например, при нагревании медного купороса, он переходит в тригидрат, затем в моногидрат. При нагревании до 250°С медный купорос полностью обезвоживается до сульфата меди (II).
Формула кристаллогидрата состоит из двух частей. Сначала записывается формула вещества. Через точку (знак умножения) указывается количество молекул воды. Например, ZnSO4 ∙ 7H2O, CuSO4 ∙ H2O, Na2CO3·10H2O, H2SO4 · H2O.
Расчёт массы вещества
При прокаливании кристаллогидраты разлагаются на сухое вещество и воду. Чтобы вычислить массовую долю вещества используется следующая формула:
ω(сух. в-ва) = m(сух. в-ва) / m(кр-та).
Для расчёта массовой доли воды применяется схожая формула:
ω(H2O) = m(H2O) / m(кр-та).
Рассмотрим решение задачи с применением формулы.
Необходимо вычислить массовую долю кристаллизационной воды в тригидрате нитрата меди (II) (Cu(NO3)2 ∙ 3H2O).
Решение:
Сначала запишем молярные массы воды и нитрата меди (II):
- M (Cu(NO3)2) = 187,5 г/моль;
- M (H2O) = 18 г/моль.
В 1 моле кристаллогидрата содержится 1 моль нитрата меди (II) и 3 моль воды, поэтому получаем по формуле m = n ∙ M массу воды и массу соли в кристаллогидрате:
- m (H2O) = 3 ∙ 18 = 54 г;
- m (Cu(NO3)2) = 1 ∙ 187,5 = 187,5 г.
Высчитаем общую массу вещества:
m (Cu(NO3)2 ∙ 3H2O) = 187,5 + 54 = 241,5 г.
Остаётся вычислить массовую долю воды:
ω(H2O) = m(H2O) / m(кр-та) = 54 / 241,5 = 0,22 или 22 %.
Ответ: массовая доля воды в тригидрате нитрата меди (II) 22 %.
Некоторые вещества невозможно обезводить без разложения. Например, соединение BeC2O4·H2O устойчиво только в форме кристаллогидрата.
Что мы узнали?
Кристаллогидратами называются вещества, содержащие молекулы воды за счёт их притяжения катионами кристаллической решётки. В формуле кристаллогидратов, а также в названии вещества указывается количество воды. Например, CuSO4 ∙ H2O – моногидрат сульфата меди (II). Если известны массы воды и сухого вещества, можно вычислить их массовую долю.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 87.
А какая ваша оценка?
01.11.2016
Методическая разработка “Кристаллогидраты. Решение задач”
Предложены алгебраические способы решения задач уровня ЕГЭ по теме “Кристаллогидраты”
Оценить
4622
Содержимое разработки
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 Mк.г.
Масса кристаллогидрата mк.г.
Молярная масса безводной соли Mб.в
Масса безводной соли mб.в.
Массовая доля безводной соли в кристаллогидратеW =Mб.в. : Mк.г.
Массабезводной солиmб.в.=mк.г. · W
Масса воды в кристаллогидрате mH2O=mк.г. · W(H2O)
Масса кристаллогидрата mк.г. = mб.в. : Wб.в
Массовая доля растворённого вещества
ω(Омега) = mр.в. / mр-ра
mр.в = mр-ра ·ω mр-ра = mр.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 =Mб.в. : Mк.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 =Мб.в./Мк.г.= 160 г/ моль : 250 г/ моль = 0,64; 64 %
По массовой доле определить массу mб.в.
mб.в.=mк.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 =МH2O./Мк.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) =mH2O:Мк.г.= 18*7: 278 = 0,453
По массовой доле воды определить массу воды от данной массы кристаллогидратаFeSO4·7H2O
mH2O= mк.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 mр.в.= mр-ра * ω= 572 * 0,1 = 57,2 г =mб.в.
Найти массовую долю безводной соли
W =Мб.в./Мк.г.= 106 🙁106 +180) = 0,37
Масса кристаллогидрата
mк.г. = mб.в. : Wб.в = 57,2:0,37 = 154,6 г
Масса воды mH2O = 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)
|
Дано: |
Решение |
|
mк.г. = 56,2 г ω = 12,5% ; 0,125 |
Mб.в (CoSO4 )= 155 г/моль Mк.г. (CoSO4 ·7 H2O) = 281 г/моль W =Мб.в./Мк.г = 155 : 281 = 0,552 Масса mб.в.. = mк.г · Wб.в=56,5·0,552 = 31,19 г Масса раствора mр-ра = mр. в / ω = 31,19 : 0,125=249г m(H2O) = mр-ра – mк.г = 249 – 56,2 = 192,8 г |
|
Найти: m(H2O) |
Ответ:m(H2O)= 192,8 г |
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.
Мб.в(Na2SO4) = 142 г/ моль , Мк.г(Na2SO4·10H2O) = 322 г/ моль
Найти массовую долю безводной соли в кристаллогидрате
W =Мб.в.:Мк.г= 142: 322 = 0,44
Найти массу безводной соли в 5% растворе соли
ωр-ра1=5 %; 0,05
mр.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.mб.в.=mк.г. · Wб.в = x· W= x·0,44
Новая концентрация раствора равна 10% , 0,1
Масса 2 раствора увеличится mр-ра2 = mр-ра1 + mк.г. добав.= 80 +X
Составляем уравнение с одним неизвестным, пользуясь формулой
ωр.в2=mр.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.
|
Дано: |
Решение |
|
mр-ра1 = 240 г ωр-ра1 =20%; 0,2 ωр-ра2= 30 %; 0,3 |
Мб.в(CuSO4) = 160 г/ моль Мк.г(CuSO4·5H2O) =250 г/ моль W =Mб.в. : Mк.г.= 160 :250 = 0,64; 64% mр.в.1= mр-ра1·ω р.в1= 240 · 0,2 = 48 г =mб.в. X – это масса г.добавляемогокристаллогидрата, тогда масса безводной соли будет меньше. mб.в.=mк.г. · Wб.в = x· W= x·0,64 mр.в.2=mр.в.1 +x·0,64(добавка) = 48+x·0,64 Новая концентрация раствора равна 30% , 0,3 Масса 2 раствора увеличится: mр-ра2 = mр-ра1 + mк.г. добав.=240 +X Составляем уравнение с одним неизвестным, пользуясь формулой ωр.в2=mр.в.2 / mр-ра2 0,3 = 48+x·0,64 /240 + X X = 70,6 г |
|
Найти: mк.г.(CuSO4·5H2O) |
Ответ: кристаллогидрата медного купороса надо добавить 70,6 г |
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
|
Название |
Формула |
|
|
систематическое |
Тривиальное (техническое) |
|
|
Декагидрат карбоната натрия |
Сода техническая |
Na2CO3·10H2O |
|
Пентагидрат сульфата меди (II) |
Медный купорос |
CuSO4·5H2O |
|
Гептагидрат сульфата железа (II) |
Железный купорос |
FeSO4·7H2O |
|
Декагидрат сульфата натрия |
Глауберова соль |
Na2SO4·10H2O |
|
Гептагидрат сульфата магния |
Горькая (английская соль) |
MgSO4·7H2O |
|
Дигидрат сульфата кальция |
гипс |
CaSO4· 2H2O |
Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/223551-metodicheskaja-razrabotka-kristallogidraty-re
«Свидетельство участника экспертной комиссии»
Оставляйте комментарии к работам коллег и получите документ
БЕСПЛАТНО!
