Здатність розчинів чи розплавів деяких речовин проводити електричний струм зумовлена наявністю йонів у цих рідинах.
Розпад речовини на йони під час її розчинення або плавлення називають електролітичною дисоціацією.
Теорію електролітичної дисоціації речовин у розчинах створив шведський учений Сванте-Август Арреніус у 1887 р.
Ви вже знаєте, що речовини, які розпадаються у розчині чи розплаві на йони, називають електролітами. Серед них є сполуки йонної та молекулярної будови.
Електролітична дисоціація йонних речовин
Молекули води завдяки електростатичній взаємодії з йонами, розміщеними на поверхні кристалів, поступово вилучають їх із речовини. Кристали руйнуються, речовина розчиняється. Залишаючись сполученими з молекулами води, катіони й аніони електроліту разом із іншими молекулами води утворюють розчин.
Електролітичну дисоціацію речовини, як і хімічну реакцію, можна відобразити за допомогою хімічного рівняння. Запишемо рівняння електролітичної дисоціації натрій хлориду й алюміній сульфату у водному розчині:
NaCl = Na+ + Cl-;
Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42-.
Водні розчини солей містять йони, з яких складаються ці речовини.
Солі -- електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах на катіони металічних елементів та аніони кислотних залишків.
У водних розчинах лугів містяться катіони металічних елементів і гідроксид-іони ОН-. Рівняння електролітичної дисоціації калій гідроксиду і барій гідроксиду мають вигляд:
KOH = K+ + OH-;
Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH-.
Основи -- електроліти, які дисоціюють у водних розчинах або розплавах з утворенням аніонів одного типу -- гідроксид-іонів ОН-.
Так, луги однаково діють на певний індикатор: фенолфталеїн забарвлюється в малиновий колір, метилоранж -- у жовтий, лакмус -- у синій, універсальний індикатор -- у синьо-зелений. Отже, за допомогою індикатора можна виявити у водному розчині лугу йони ОН-, але не саму речовину.
Нерозчинні основи на індикатори не діють.
У хімії часто використовують словосполучення «лужне середовище». Воно вказує на те, що в розчині наявні гідроксид-іони.
Електролітична дисоціація молекулярних речовин. В електролітах молекулярної будови -- кислотах -- йони відсутні. Вони утворюються лише під час розчинення речовин у воді.
Розглянемо, як відбувається цей процес у водному розчині хлороводню HCl -- хлоридній кислоті.
У молекулі HCl існує полярний ковалентний зв'язок. Спільна електронна пара зміщена до . більш електронегативного атома Хлору (HCl). На атомі Хлору зосереджується невеликий негативний заряд (?-), а на атомі Гідрогену -- позитивний заряд (?+). Отже, молекула хлороводню є ?+ ?- диполем: H-Cl.
Під час розчинення хлороводню молекули HCl і H2O притягуються одна до одної своїми протилежно зарядженими частинами. Унаслідок цього ковалентні зв'язки в багатьох молекулах HCl розриваються, і вони розпадаються, але не на атоми, а на йони. Спільна електронна пара, що була зміщена до атома Хлору, під час руйнування молекули HCl переходить у його «власність»; атом Хлору перетворюється на йон Cl-. Атом Гідрогену втрачає свій єдиний електрон і стає йоном Н+. Утворені йони залишаються оточеними молекулами води, тобто гідратованими
Деякі йони H+ і Cl- внаслідок взаємного електростатичного притягання знову сполучаються в молекули. Тому рівняння електролітичної дисоціації хлороводню у водному розчині має такий вигляд1
HC ?? H+ + Cl- .
Знак оборотності < свідчить про одночасний перебіг двох процесів -- прямого (зліва направо) і зворотного (справа наліво). Ці процеси за незмінних концентрації розчину і температури відбуваються з однаковою швидкістю. Тому кількість молекул і йонів у розчині з часом не змінюється. У хлоридній кислоті та водних розчинах інших кислот крім молекул води містяться катіони Гідрогену Н+, аніони кислотних залишків, а також молекули кислот.
Кислоти -- електроліти, які дисоціюють у водних розчинах з утворенням катіонів одного типу -- йонів Гідрогену Н+.
Наявність йонів Н+ у водних розчинах зумовлює спільні хімічні властивості кислот, наприклад однакову дію на індикатор.
Експеримент
Виявлення катіонів Гідрогену в розчинах кислот за допомогою індикатора
У двох пробірках містяться розбавлені хлоридна та сульфатна кислоти. Наносимо за допомогою піпетки або скляної палички краплю розчину із кожної пробірки на універсальний індикаторний папірець. Запишіть що спостерігаємо? І зробіть відповідний висновок.
Отже, за допомогою індикатора можна виявити у водному розчині йони Н+, але не певну кислоту.
Нерозчинні кислоти не діють на індикатори.
Вираз «кисле середовище» означав, що розчин містить катіони Гідрогену.
Дисоціація багатоосновних кислот має ступінчастий характер; вона відбувається в кілька стадій. Розглянемо цей процес на прикладі трьохосновної ортофосфатної кислоти Н3Р04. Молекула цієї кислоти містить три атоми Гідрогену. Спочатку від молекули відокремлюється один із них, перетворюючись на йон Н+; потім, уже від йона Н2Р04, -- другий; і, нарешті, -- третій (від йона НРО4)
На кожній стадії дисоціює лише частина молекул або йонів. Водний розчин ортофосфатної кислоти крім молекул води містить молекули Н3Р04, катіони Гідрогену і різну кількість аніонів трьох видів.
Луги та солі, на відміну від кислот, дисоціюють не ступінчасто а в одну стадію і повністю:
Ва(ОН)2 = Ва2+ + 2ОН .
У розчин переходять йони, з яких складаються ці сполуки.40 хв
Закінчення урокуРозпад речовини на йони під час її розчинення або плавлення називають електролітичною дисоціацією. У разі розчинення йонної речовини (лугу, солі) цей процес полягає у переході йонів із речовини у розчин. Електролітична дисоціація молекулярної речовини (кислоти) відбувається внаслідок розпаду молекул на йони.
Солі дисоціюють на катіони металічних елементів і аніони кислотних залишків, основи -- з утворенням гідроксид-іонів, а кислоти -- з утворенням катіонів Гідрогену.
Не всі молекули кислоти розпадаються у розчині на йони. Електролітична дисоціація багатооснoвних кислот відбувається у кілька стадій.
Індикатори виявляють у розчині йони ОН- і Н+, а не конкретну речовину -- луг чи кислоту.
Запишіть завдання додому § 7-8.5 хв
Урок № 3
Тема уроку
Обчислення за хімічним рівнянням маси, об'єму або кількості речовини, якщо одну з реагуючих речовн узято в надлишку
Тип уроку
Урок засвоєння нових знань і умінь
Мета уроку
Освітня*Навчитися розв'язувати задачі за хімічним рівнянням маси, об'єму або кількості речовини, якщо одну з реагуючих речовн узято в надлишку
Розвиваюча*Розвиток уваги при розв'язанні задач
*Розвиток логічного мислення
Виховна*Виховати працьовитість і пошану до себе і до оточуючих.
Метод уроку
Словесно-наглядний-практичний, розв'язування задач
Література
Лашевська Г.А. Хімія: 9 кл.: Підручник для загальноосвіт. навч. закл. - К.: Генеза, 2009. - 280 с.
Попель Л.Л., Крикля Л.С. Хімія. Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів. 9 клас. - К.: Академія, 2009. - 168 с.
Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. - М.: Новая волна, 2002. - 278с.
ЕтапЗміст Час
Організаційна частинаДобрий день діти! Сідайте будь ласка. Хто сьогодні черговий? 2 хв
Актуалізація теми уроку. Вступна частина
По рівнянню реакції ми можемо точно визначити кількість речовин, що прореагували. Проте, деякі реакції повністю проходять лише при надлишку одного з реагентів, тобто при перевищенні його кількості над необхідним в якесь число разів (на якусь кількість %). В цьому випадку надлишок залишається, є таким, що не прореагував. Іншими словами, це просто означає, що останні реагенти можуть прореагувати повністю, а реагент, даний по умові завдання в надлишку, закінчитися не може. Сьогодні ми навчимося розв'язувати такі задачі3 хв
Основна частина
При розв'язуванні подібних завдань, рекомендується дотримуватись вказаної нижче послідовності.
Необхідно запам'ятати! Як визначити, що задачу потрібно вирішувати саме таким шляхом. Це зробити неважко. Головне знати: якщо дано дві вихідні речовини, а знайти потрібно третю - продукт реакції, то це означає що задачу слід вирішувати за цим алгоритмом
1. Скласти рівняння хімічної реакції за умовою завдання.
2. Записати умову завдання над реакцією і зробити попередні розрахунки по рівнянню реакції, тобто обчислити молярну масу, кількість речовини, масу речовини.
3. Знайти кількість речовини для кожної з вихідних речовин по формулі: ?= m /М
4. Написати співвідношення кількості речовини по рівнянню і за умовою, зробити висновок. Знайти надлишкову речовину і виключити її з рішення.
5. Скласти пропорцію, враховуючи речовину, яка в недоліку, і вирішувати її.
Це потрібно вміти!
Задача. Обчислите масу сульфату баріїю, що випаде в осад при зливанні розчинів, один з яких містить 522 г нітрату барію, а другий -500 г сульфату калія
Рішення.
1.Складаємо рівняння реакції.
Ba(NO3)2 +K2SO4>2KNO3 + BaSO4
2.Записуємо умови над реакцією і робимо попередні розрахунки за рівнянням реакції.
522 г 500 г m г
Ba(NO3)2 + K2SO4 >2KNO3 + BaSO4v
М=261 г/моль М=174 г/моль М=233 г/моль
?= 1 міль ?=1моль ?=1моль
m= М *?=261 г m= М *?=174 г m= М *?=233 г
3. Знайти кількість речовини для кожної з вихідних речовин по формулі: ?= m /М
? (Ba(NO3)2 )= 522 г/261 (г/моль)=2 міль; ?(K2SO4) = 500 г/ 174 (г/моль)=2,9 міль
4. Знаходимо надлишкову речовину.
По рівнянню реакції з 1 міль Ba(NO3) 2 реагує з 1 міль K2SO4
По умові з 2 міль Ba(NO3) 2 реагує з 2,9 міль K2 SO 4
Висновок: по рівнянню речовини реагують в рівних кількостях, а по умові K2SO4 більше, ніж потрібно. По умові 2,9 міль K2SO4, згідно, рівнянню хімічної реакції необхідне 2 міль K2SO4, знайдемо різницю: 2,9 міль - 2 міль = 0,9 міль K2 SO4 в надлишку. Чому дорівнюватиме маса? Обчислимо за формулою: m= М *?= 174* 0,9 моль=156 г K2SO4 в надлишку. Цю речовину не беремо в розрахунок.
5. Розрахунок маси BaSO4 ведемо по Ba(NO3)2
Складемо пропорцію і вирішимо її (згідно математичному правилу: твір крайніх членів дорівнює твору середніх членів)
522 г / 261 г (Ba(NO3)2) = m г / 233 г (BaSO4)
m г (BaSO4)*261 г (Ba(NO3)2) = 522 г (Ba(NO3)2) * 233 г (BaSO4)
m г (BaSO4) = 522 г (Ba(NO3)2) * 233 г (BaSO4) /261 г (Ba(NO3)2)
m г (BaSO4v) = 466 г
Відповідь. У осад випаде 466 г осаду (BaSO4)
Задача. Який об'єм метану (н.у.) виділиться при взаємодії 10 г карбіду алюмінію (Al4C3) з 10 г води?
Рішення
1. Знаходимо кількості речовин, що вступили в реакцію:
Оскільки на 1 міль Al4C3 потрібна в 12 разів більша кількість речовини води, то на 0,069 міль Al4C3 необхідне 0,828 міль води. Отже, 0,55 міль води недостатньо для реакції з 0,069 міль Al4C3, який узятий в надлишку і прореагує неповністю.
2. Визначимо ? (CH4) по речовині, узятій в недоліку:
3. Розрахуємо об'єм метану, що утворився в реакції:
V(CH4) = ?(CH4) * Vm = 0,137 моль * 22,4 л/моль = 3,07 л
До розчину, що містить 20 г гідроксиду натрію, додали 70 г 30%-го розчину азотної кислоти. Який колір матиме лакмус в отриманому розчині?
Рішення.
NaOH+ HNO3= NaNO3 + Н2О
1 моль1 моль
20 г NаOH складають 0,5 міль; 70 г 30%-го розчину НNО3 містить 70 ? 0,3 = 21 (г) кислоти, що складає 0,33 мoль. Таким чином, гідроксид натрію міститься в надлишку (0,5>0,33). Отриманий розчин матиме лужну реакцію і лакмус забарвиться в синій колір.40 хв
Закінчення урокуТаким чином сьогодні ми навчились розв'язувати задачі з речовинами, що взяті в надлишку. Будь ласка запишіть завдання додому, щоб закріпити свої знання. № 2-5 с. 72-73
Урок № 4
Тема уроку
Приготування розчину солі із заданою молярною концентрацією розчиненої речовини
Тип уроку
Комбінований розчин
Мета уроку
Освітня*Навчитись обчислювати молярну концентрацію розчиненої речовини, густину розчинів;
*Навчитись виготовляти розчини з певною молярною концентрацією розчиненої речовини та еквівалентів розчиненої речовини.
Розвиваюча*Розвиток уваги при розв'язанні задач
*Розвиток логічного мислення
Виховна*Виховати працьовитість і пошану до себе і до оточуючих.
Метод урокуСловесно-наглядний-практичний, лабораторна робота
ЛітератураЛашевська Г.А. Хімія: 9 кл.: Підручник для загальноосвіт. навч. закл. - К.: Генеза, 2009. - 280 с.
Попель Л.Л., Крикля Л.С. Хімія. Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів. 9 клас. - К.: Академія, 2009. - 168 с.
Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. - М.: Новая волна, 2002. - 278с.
Етап Зміст Час
Організаційна частинаДобрий день діти! Сідайте будь ласка. Хто сьогодні черговий? 2 хв
Актуалізація теми уроку. Вступна частинаВи вже знаєте, що розчин - це гомогенна система, яка складається з розчинника і розчиненої речовини. За фазовим станом розчини поділяються на газоподібні, рідкі та тверді. Крім цього, розрізняють розчини водні і неводні, іонні і молекулярні, концентровані і розведені та ін. Важливою характеристикою розчину є його склад. Існують різні способи виразу складу розчину. Найчастіше використовують масову частку розчиненої речовини ? и молярну концентрацію СМ. Сьогодні ми познайомимось з молярною концентрацією та навчимось готувати розчини з різними молярними концентраціями. 3 хв
Основна частинаМолярна концентрація СМ - це відношення кількості розчиненої речовини ? до об'єму розчину V або число моль розчиненої речовини в 1 літрі (1000 мл) розчину:
СМ = ? / V (моль/л) ; ? = m / M ;
СМ = m ?1000 мл / М ? V мл ,
де m - маса розчиненої речовини, г;
М - молярна маса розчиненої речовини, г/моль.
Молярність вимірюється в моль/л і позначається літерою М. Наприклад, 1,0 М (КСІ) - одномолярний розчин хлориду калію. В одному літрі такого розчину міститься 1,0 моль або 74,5 г КСІ (М(КСІ) = 39 + 35,5 = 74,5 г/моль)
Перед началом лабораторної роботи розв'яжемо декілька задач.
Яка кількість моль сульфатної кислоти міститься в 4 літрах 0,25 М розчину?
Розв'язання. За формулою: СМ = ? / V, - знаходимо кількість моль ? :
? = СМ ? V = 0,25 моль/л ? 4 л = 1,0 моль (H2SO4)
У воді розчинили 8 г гідроксиду натрію. Об'єм розчину довели до 500 мл. Знайти молярну концентрацію NaOH в розчині. М(NaOH) = 23+16+1 = 40 г/моль.
Розв'язання. За формулою: СМ = m ?1000 / M ? V, - знаходимо молярну концентрацію: СМ = 8 г ?1000 мл / 40 г/моль ? 500 мл = 0,4 моль/л ( або = 0,4 М).
Якщо необхідно перейти від молярної концентрації до масової або навпаки, можна застосувати таку формулу:
СМ = ????10 / М ,
де ? - масова частка розчиненої речовини, %;
? - густина розчину з масовою концентрацією ?;
М - молярна маса розчиненої речовини.
Яка молярна концентрація 14,6 %-го розчину фосфатної кислоти з густиною 1,08 г/мл? М(H3PO4) = 98 г/моль.
Розв'язання. Для обчислення молярної концентрації використаємо формулу
СМ = ????10 / М; СМ = 14,6 ? 1,08 ?10 / 98 = 1,6 моль/л (1,6М).
Тепер перейдемо до виконання лабораторної роботи. Перепишіть з дошки у ваш лабораторний журнал тему та хід роботи.
Нам необхідно отримати осад AgCl з розчину AgNO3, концентрація якого 1 моль/л.
За рівнянням реакції на 1 моль AgNO3 потрібен 1 моль NaCl. Таким чином, якщо ми змішаємо однакові об'єми розчинів AgNO3 і NaCl однакової концентрації 1 моль/л, то реакція пройде до кінця і в реакційній колбі опиниться тільки розчин нітрату натрію (NaNO3) у воді, а на дно сосуду випаде осад хлориду срібла AgCl. При цьому вихідних сполук в сосуді не залишиться.
Але як приготувати потрібний розчин NaCl? Для цього існують спеціальні мірні колби.
Мірна колба є судиною з тонкою шийкою, на якій по склу нанесена кільцеподібна мітка. Якщо заповнити мірну колбу рідиною до мітки, то її об'єм складе рівно 1 л. Візьмемо таку колбу і приступимо до приготування потрібного нам розчину NaCl.
Молекулярна вага NaCl складає (23 + 35,5) = 58,5 а.е.м. Отже, молекулярна маса NaCl (1 моль/л) рівна 58,5 г. Зважимо цю кількість NaCl на вагах і помістимо кристали в мірну колбу. Потім додамо трохи води і розчинимо кристали, похитуючи колбу. Коли вся сіль розчиниться, доллємо розчин водою до мітки.
Мірні колби роблять таким чином, що об'єм розчину досягає точно 1 л, коли водний меніск (рівень води, злегка зігнутий силами поверхневого натягнення) стосується мітки своєю нижньою частиною. Після цього розчин акуратно перемішаємо.
При змішуванні будь-яких рівних об'ємів молярних розчинів AgNO3 і NaCl завжди виходитиме лише розчин NaNO3 у воді і осад AgCl, що не містять домішки жодного з вихідних реагентів. Відфільтрувавши осад і промив його водою, ми отримаємо чисту сіль AgCl.
Здайте будь-ласка, ваші лабораторні журнали40 хв
Закінчення урокуТаким чином сьогодні ми навчились готувати розчини певної молярної концентрації та розв'язувати здачі на знаходження молярної концентрації. Будь ласка запишіть завдання додому, щоб закріпити свої знання.
Скільки грамів KNO3 необхідно взяти для приготування 1 л розчину з концентрацією 0,5 моль/л (0,5М)?
Змішали 1 л 1М розчину сірчаної кислоти і 1 л 3М розчину сірчаної кислоти. Яка молярна концентрація отриманого розчину сірчаної кислоти?
Яка молярна концентрація 50%-ного розчину NаOH? Густина такого розчину складає 1,53 г/см3.5 хв
Страницы: 1, 2
