Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 5. Розчинність речовин (характеристики розчинів) ............ 40 Навчальне дослідження
Завдання 41
Етимологія термінів
Поясніть значення слів «концентричні», «концентровані» та «концентрація», виходячи з латинських коренів centrum (центр) та префікса con- (зосередження).
Розв’язання
Розглянемо слово «концентричні»: воно походить від centrum (центр), тому означає фігури або об'єкти, які мають спільний центр або зосереджені навколо нього (наприклад, кола).
Слово «концентровані» утворене від того ж кореня та префікса con-, що вказує на збільшення кількості чогось у певному місці — у хімії це розчини з багатою масою розчиненої речовини.
Термін «концентрація» означає ступінь зосередження речовини в розчині, тобто кількість розчиненої речовини на одиницю об'єму або маси розчину.
Відповідь:
Концентричні — мають спільний центр; концентровані — містять багато розчиненої речовини; концентрація — міра вмісту речовини в розчині.
а) Насичений розчин і ненасичений розчин: спільна риса — це розчин; різниця в тому, що насичений містить максимальну кількість розчиненої речовини при даній температурі, а ненасичений — менше.
б) Концентрований і розбавлений розчини: спільна риса — це водний розчин; різниця в кількості розчиненої речовини (багато проти мало).
в) Розчинна і малорозчинна речовина: спільна риса — це тверда або газувата речовина, що може взаємодіяти з водою; різниця в кількості розчиненої речовини (понад 1 г проти від 0,01 до 1 г).
Відповідь:
а) Насичений — максимум речовини, ненасичений — менше. б) Концентрований — багато речовини, розбавлений — мало. в) Розчинна — >1 г/100 г води, малорозчинна — 0,01–1 г/100 г води.
Завдання 43
Визначення маси солі за графіком
За малюнком 5.3 на с. 43 визначити масу солі, яку можна розчинити в 1 кг води: а) AgNO₃ при 0 °С; б) NaNO₃ при 20 °С; в) CuSO₄ при 30 °С; г) PbCl₂ при 100 °С; д) KNO₃ при 10 °С та 50 °С.
Розв’язання
а) Для AgNO₃ при 0 °С графік показує приблизно 230 г/100 г води. Для 1 кг води це 230×10=2300г.
б) Для NaNO₃ при 20 °С графік показує приблизно 88 г/100 г води. Для 1 кг води це 88×10=880г.
в) Для CuSO₄ при 30 °С графік показує приблизно 45 г/100 г води. Для 1 кг води це 45×10=450г.
г) Для PbCl₂ при 100 °С графік показує приблизно 3,5 г/100 г води (крива майже горизонтальна). Для 1 кг води це 3,5×10=35г.
д) Для KNO₃ при 10 °С графік показує приблизно 21 г/100 г води (21×10=210г), а при 50 °С — приблизно 85 г/100 г води (85×10=850г).
Відповідь:
а) 2300 г; б) 880 г; в) 450 г; г) 35 г; д) 210 г і 850 г.
Завдання 44
Аналіз графіків розчинності солей
За малюнком 5.3 на с. 43 визначте: а) сіль з найменшою розчинністю серед наведених; б) сіль з найбільшою розчинністю за 0 °С та 20 °С; в) сіль, розчинність якої найбільше залежить від температури; г) сіль, розчинність якої найменше залежить від температури.
Розв’язання
Оцінюємо значення розчинності для кожної солі за графіками при 0 °С та 20 °С, звертаючи увагу на те, що Ca(OH)₂ має найменші значення (понад 0,05 г і близько 0,17 г відповідно).
Порівнюємо висоти графіків при 0 °С та 20 °С: NaCl майже горизонтальний (найменша зміна), а KNO₃ має дуже крутий нахил (найбільша зміна).
Визначаємо, що Ca(OH)₂ має найнижчі значення по всьому діапазону, а NaCl — найвищі значення при низьких температурах.
Порівняння розчинності солей при різних температурах
За малюнком 5.3 на с. 43 порівняйте розчинність купрум(2+) сульфату та натрій хлориду за температур 20 °С і 80 °С.
Розв’язання
За графіком знаходимо розчинність купрум(2+) сульфату (CuSO₄): при 20 °С — приблизно 20 г, при 80 °С — приблизно 55 г.
За графіком знаходимо розчинність натрій хлориду (NaCl): при 20 °С — приблизно 36 г, при 80 °С — приблизно 39 г.
Порівнюємо отримані значення: розчинність CuSO₄ зростає майже в 3 рази, тоді як NaCl змінюється незначно (на 3 г).
Відповідь:
При 20 °С розчинність CuSO₄ (~20 г) менша за розчинність NaCl (~36 г). При 80 °С розчинність CuSO₄ (~55 г) стає більшою за розчинність NaCl (~39 г).
Завдання 46
Розрахунок різниці маси розчиненої речовини
За малюнком 5.3 на с. 43 визначте, на скільки більше (за масою) калій нітрату можна максимально розчинити в 100 г води за температури 60 °С, ніж за 30 °С.
Розв’язання
За графіком калій нітрату (KNO₃) знаходимо масу розчиненої речовини при 30 °С — це приблизно 45 г.
За тим самим графіком знаходимо масу при 60 °С — це приблизно 110 г.
Віднімаємо значення при нижчій температурі від значення при вищій: 110−45=65.
Відповідь:
На 65 г більше (можна розчинити на 65 г більше калій нітрату).
Завдання 47
Презентація про кристали
Підготувати презентацію або фотоколаж із зображеннями кристалів (сніжинки, дорогоцінні камені, кристали солей), наявних у світових і українських витворах мистецтва. Пояснити, як умови утворення та хімічний склад впливають на форму й забарвлення кристалів.
Розв’язання
Знайдіть у підручнику або додаткових джерелах інформацію про те, що форма кристала визначається його внутрішньою будовою, а забарвлення — хімічним складом (наприклад, залізо дає червоний колір).
Підготуйте колаж із зображенням сніжинок (лід), дорогоцінних каменів (аметист, корунд) та солей; підберіть приклади українських витворів мистецтва.
У презентації опишіть: лід утворюється за низької температури і має гексагональну форму; аметист забарвлений залізом; кухонна сіль — кубічна форма.
Відповідь:
Форма кристала залежить від внутрішньої будови решітки речовини, а його розмір і форма також визначаються умовами утворення (температура, швидкість остигання, наявність домішок). Забарвлення кристалів часто залежить від елементів, що входять до їхнього складу (наприклад, залізо робить кристали червоними, мідь — синіми) або від дефектів кристалічної сітки.
Завдання 48
Класифікація речовин за розчинністю
За матеріалом параграфа визначити, якими речовинами (розчинними, малорозчинними чи практично нерозчинними) є: а) амоніак; б) вуглекислий газ; в) кисень. Відповіді пояснити.
Розв’язання
Знайдіть у тексті розчинність амоніаку (NH3) — він дуже добре розчиняється (1200 л на 1 л води).
Перевірте дані для вуглекислого газу (CO2) — розчинність 0,7 л на 1 л води.
Знайдіть дані для кисню (O2) — розчинність 50 мл на 1 л води.
Відповідь:
а) Амоніак — розчинна речовина (дуже добре розчиняється у воді); б) Вуглекислий газ — малорозчинна речовина; в) Кисень — малорозчинна речовина.
Завдання 49
Акваріуми та кип'ячена вода
Пояснити, чому акваріуми з рибами не можна наповнювати кип'яченою водою.
Розв’язання
Визначте, що при кип'ятінні вода втрачає розчинені гази, особливо кисень.
Поясніть, що риби потребують розчиненого кисню для дихання.
Висновки: кип'ячена вода не підходить для акваріумів через брак кисню.
Відповідь:
Акваріуми з рибами не можна наповнювати кип'яченою водою, оскільки при кип'ятінні розчинені у воді гази (зокрема кисень) виділяються з води, і риби можуть задохтися від нестачі кисню.
Завдання 50
Відділення бензину від води
У воду потрапив бензин. Необхідно визначити спосіб його відділення та пояснити, чи залишиться запах бензину після відстоювання або дистиляції.
Розв’язання
Оцінюємо властивості: бензин менш щільний за воду і не розчиняється в ній, тому суміш є неоднорідною (емульсією).
Розглядаємо відстоювання: при спокої рідини розшаровуються, бензин піднімається наверх. Оскільки молекули бензину можуть утворювати слабкі зв'язки з водою або адсорбуватися на поверхні, а також якщо перемішування було інтенсивним, частина запаху може залишитися в нижньому шарі води, хоча основна маса бензину відділиться.
Розглядаємо дистиляцію: при нагріванні суміші вода закипає при 100 °C, а бензин (як суміш легких речовин) — при нижчих температурах. Парі надходить вода і бензин, які конденсуються окремо, тому дистиляція повністю відділяє речовини і усуває запах бензину з води.
Відповідь:
Бензин можна відділити від спокою (відстоюванням) або за допомогою дистиляції. При відстоюванні основна частина бензину підніметься наверх, але вода може мати слабкий запах бензину через адсорбцію молекул на поверхні або залишки емульсії. При дистиляції речовини повністю розділяються, і вода не матиме запаху бензину.
Завдання 51
Збір газів витісненням
Визначити, які з газів (кисень, гідроген хлорид, азот, амоніак, гелій) можна збирати витісненням води, а які — лише витісненням повітря.
Розв’язання
Кисень (O2): за текстом розчиняється в 1л води лише 50мл. Це мало, тому його можна збирати витісненням води.
Гідроген хлорид (HCl): за текстом найкраще розчиняється у воді (500л на 1л води). Його категорично не можна збирати над водою, оскільки він повністю розчиниться.
Азот (N2): розчинність 23мл на 1л води — мало, тому підходить для витісненням води.
Амоніак (NH3): найкраще розчиняється (1200л на 1л води). Не можна збирати над водою.
Гелій (He): найменш розчинний газ (9,7мл на 1л води). Підходить для витісненням води.
Відповідь:
а) Витісненням води можна збирати кисень, азот та гелій (оскільки їхня розчинність у воді незначна). б) Лише витісненням повітря можна збирати гідроген хлорид та амоніак (оскільки вони дуже добре розчиняються у воді і реагують з нею).
Завдання 52
Кристалізація при охолодженні
У воді за 80∘C розчинили максимальну кількість натрій нітрату (KNO3). Розчин охолодили до кімнатної температури. Що спостерігатиметь?
Розв’язання
Зафіксуємо початковий стан: за 80∘C розчин містив максимальну кількість солі, тобто був насиченим при цій температурі.
Проаналізуємо зміни: при охолодженні до кімнатної температури (≈20−25∘C) розчинність KNO3 значно зменшується (згідно з малюнком 5.3, крива різко падає).
Визначимо результат: оскільки вода тепер може утримати менше солі, ніж було в розчині, надлишок кристалізуватиметься і випаде в осад.
Відповідь:
При охолодженні розчину спостерігатиметься виділення кристалів натрій нітрату (KNO3) у вигляді осаду на дні посудини, оскільки розчинність цієї солі різко зменшується при зниженні температури.