Сторінки 46–47

Розв’язання

1. Розглянемо слово «концентричні»: воно походить від centrum (центр), тому означає фігури або об'єкти, які мають спільний центр або зосереджені навколо нього (наприклад, кола).

2. 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.

3. Термін «концентрація» означає ступінь зосередження речовини в розчині, тобто кількість розчиненої речовини на одиницю об'єму або маси розчину.

Розв’язання

1. 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.

2. б) Концентрований і розбавлений розчини: спільна риса — це водний розчин; різниця в кількості розчиненої речовини (багато проти мало).

3. 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).

Розв’язання

1. а) Для AgNO₃ при 0 °С графік показує приблизно 230 г/100 г води. Для 1 кг води це $230\times 10=2300\text{г}$.

2. б) Для NaNO₃ при 20 °С графік показує приблизно 88 г/100 г води. Для 1 кг води це $88\times 10=880\text{г}$.

3. в) Для CuSO₄ при 30 °С графік показує приблизно 45 г/100 г води. Для 1 кг води це $45\times 10=450\text{г}$.

4. г) Для PbCl₂ при 100 °С графік показує приблизно 3,5 г/100 г води (крива майже горизонтальна). Для 1 кг води це $3,5\times 10=35\text{г}$.

5. д) Для KNO₃ при 10 °С графік показує приблизно 21 г/100 г води ($21\times 10=210\text{г}$), а при 50 °С — приблизно 85 г/100 г води ($85\times 10=850\text{г}$).

Розв’язання

1. 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).

2. Порівнюємо висоти графіків при 0 °С та 20 °С: NaCl майже горизонтальний (найменша зміна), а KNO₃ має дуже крутий нахил (найбільша зміна).

3. Визначаємо, що Ca(OH)₂ має найнижчі значення по всьому діапазону, а NaCl — найвищі значення при низьких температурах.

Розв’язання

1. За графіком знаходимо розчинність купрум(2+) сульфату (CuSO₄): при 20 °С — приблизно 20 г, при 80 °С — приблизно 55 г.

2. За графіком знаходимо розчинність натрій хлориду (NaCl): при 20 °С — приблизно 36 г, при 80 °С — приблизно 39 г.

3. Порівнюємо отримані значення: розчинність CuSO₄ зростає майже в 3 рази, тоді як NaCl змінюється незначно (на 3 г).

Розв’язання

1. За графіком калій нітрату (KNO₃) знаходимо масу розчиненої речовини при 30 °С — це приблизно 45 г.

2. За тим самим графіком знаходимо масу при 60 °С — це приблизно 110 г.

3. Віднімаємо значення при нижчій температурі від значення при вищій: $110-45=65$.

Розв’язання

1. 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).

2. Підготуйте колаж із зображенням сніжинок (лід), дорогоцінних каменів (аметист, корунд) та солей; підберіть приклади українських витворів мистецтва.

3. У презентації опишіть: лід утворюється за низької температури і має гексагональну форму; аметист забарвлений залізом; кухонна сіль — кубічна форма.

Розв’язання

1. Знайдіть у тексті розчинність амоніаку (NH3) — він дуже добре розчиняється (1200 л на 1 л води).

2. Перевірте дані для вуглекислого газу (CO2) — розчинність 0,7 л на 1 л води.

3. Знайдіть дані для кисню (O2) — розчинність 50 мл на 1 л води.

Розв’язання

1. Визначте, що при кип'ятінні вода втрачає розчинені гази, особливо кисень.

2. Поясніть, що риби потребують розчиненого кисню для дихання.

3. Висновки: кип'ячена вода не підходить для акваріумів через брак кисню.

Розв’язання

1. Оцінюємо властивості: бензин менш щільний за воду і не розчиняється в ній, тому суміш є неоднорідною (емульсією).

2. 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.

3. 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.

Розв’язання

1. Кисень ($O_2$): за текстом розчиняється в $1\text{л}$ води лише $50\text{мл}$. Це мало, тому його можна збирати витісненням води.

2. Гідроген хлорид ($HCl$): за текстом найкраще розчиняється у воді ($500\text{л}$ на $1\text{л}$ води). Його категорично не можна збирати над водою, оскільки він повністю розчиниться.

3. Азот ($N_2$): розчинність $23\text{мл}$ на $1\text{л}$ води — мало, тому підходить для витісненням води.

4. Амоніак ($N{H}_3$): найкраще розчиняється ($1200\text{л}$ на $1\text{л}$ води). Не можна збирати над водою.

5. Гелій ($He$): найменш розчинний газ ($9,7\text{мл}$ на $1\text{л}$ води). Підходить для витісненням води.

Розв’язання

1. Зафіксуємо початковий стан: за $80{}^{\circ }\text{C}$ розчин містив максимальну кількість солі, тобто був насиченим при цій температурі.

2. Проаналізуємо зміни: при охолодженні до кімнатної температури ($\approx 20-25{}^{\circ }\text{C}$) розчинність $KN{O}_3$ значно зменшується (згідно з малюнком 5.3, крива різко падає).

3. Визначимо результат: оскільки вода тепер може утримати менше солі, ніж було в розчині, надлишок кристалізуватиметься і випаде в осад.

Розв’язання

1. Обчислимо об'єм виділеного газу: $V_{\text{вид}}=V_{\text{поч}}-V_{\text{залиш}}=1600\text{мл}-880\text{мл}=720\text{мл}$.

2. Розглянемо вплив охолодження: якщо пляшку охолонити, розчинність газу збільшиться, тому менше газу виділиться (залишиться більше в розчиненому стані).

3. Розглянемо вплив нагрівання: якщо пляшка була в теплому місці, розчинність газу була б нижчою, і при відкритті більша кількість газу виділилася б порівняно з холодною пляшкою.

Розв’язання

1. Знайдемо молярну масу барій фториду: $M({\text{BaF}}_2)=A_r(\text{Ba})+2\cdot A_r(\text{F})=137,3+2\cdot 19,0=175,3\text{г/моль}$.

2. Обчислимо масу: $m=n\cdot M=6,3\cdot 10^{-3}\text{моль}\cdot 175,3\text{г/моль}\approx 1,1\text{г}$.

3. Порівняємо з лімітом: оскільки маса розчиненої речовини в 1 л води ($1,1\text{г}$) є невеликою (менше 1–2 г), таку речовину класифікують як малорозчинну.

Розв’язання

1. Розглянемо випадок а): Для речовин з дуже малою розчинністю (наприклад, барій фторид) насичений розчин містить дуже малу кількість речовини. Отже, він одночасно є і насиченим, і розбавленим.

2. Розглянемо випадок б): Концентрований розчин визначається відносно іншого розчину тієї ж речовини. Якщо взяти ненасичений розчин з дуже великим вмістом речовини (наприклад, 90% оцтової кислоти), він буде концентрованим порівняно з розбавленим оцтом, але ще не насиченим (бо можна додати більше кислоти).

Розв’язання

1. Знайдемо розчинність речовин за 20 °С (або оцінимо її з малюнка 5.3): кухонна сіль (NaCl) — близько 36 г/100 г води; калійна селітра (KNO₃) — близько 32 г/100 г води; крейда (CaCO₃) — практично нерозчинна.

2. Обчислимо максимальну масу солі, яку можна розчинити в 10 г води: для NaCl це $36\cdot \frac{10}{100}=3,6$ г; для KNO₃ — $32\cdot \frac{10}{100}=3,2$ г.

3. Порівнюємо з даним об'ємом: оскільки 1 г менше за 3,6 г і 3,2 г, то в обох випадках розчин буде ненасиченим. Для крейди вона майже не розчиняється, тому осад залишиться.

Розв’язання

1. Перевіряємо насиченість: за 20 °С в 100 г води розчиняється близько 36 г солі. Оскільки ми розчинили лише 32 г, розчин є ненасиченим.

2. Обчислюємо масу розчину: $m_{\text{розчину}}=m_{\text{води}}+m_{\text{солі}}=100\text{г}+32\text{г}=132\text{г}$.

3. Знаходимо масову частку солі: $\omega =\frac{32}{132}\cdot 100\%\approx 24,2\%$. Оскільки $24,2\%>10\%$, розчин вважається концентрованим.

Розв’язання

1. Визначаємо масу води ($m_{\text{води}}$): $\frac{33\text{г солі}}{100\text{г води}}=\frac{54\text{г солі}}{x}$. Звідси $x=\frac{54\cdot 100}{33}\approx 163,6\text{г}$.

2. Об'єм води (за умовою щільність води $\rho \approx 1\text{г/мл}$) дорівнює масі: $V\approx 163,6\text{мл}$.

3. Знаходимо масу розчину: $m_{\text{розчину}}=m_{\text{солі}}+m_{\text{води}}=54\text{г}+163,6\text{г}=217,6\text{г}$.

Розв’язання

1. Визначаємо умови для води біля екватора: висока температура призводить до низької розчинності кисню, тому навіть у поверхневих шарах його мало.

2. Аналізуємо воду Північного Льодовитого океану: низька температура сприяє високій розчинності кисню в поверхневих водах.

3. Враховуємо вплив тиску на глибині: у глибинних шарах будь-якого океану тиск високий, що значно підвищує розчинність газів, тому там кисню більше, ніж у поверхні.

Розв’язання

1. Влітку температура води підвищується, що призводить до зменшення розчинності кисню.

2. Взимку вода охолоджується або має стабільно низьку температуру, тому розчинність кисню у ній вища.

3. Отже, влітку у воді менше кисню для дихання риб та інших організмів.

Розв’язання

1. Мед та сиропи містять велику кількість розчиненої речовини (цукру), тобто є концентрованими розчинами.

2. З часом вода в цих продуктах може випаруватися або температура знижуватися, що зменшує розчинність цукру.

3. Коли кількість розчиненої речовини перевищує межі розчинності за даних умов, надлишковий цукр виділяється у вигляді кристалів — осаду.

Розв’язання

1. Розглянемо два концентровані розчини однієї речовини. У кожному з них відношення маси розчиненої речовини до маси води є великим (концентрація висока).

2. При змішуванні цих двох рідин загальна кількість розчиненої речовини зберігається, а загальний об'єм рідини збільшується незначно. Отже, концентрація залишиться високою або навіть зросте (якщо один розчин містить більше речовини на одиницю об'єму).

3. Щоб отримати розбавлений розчин (мала кількість речовини), необхідно додати значну кількість чистого розчинника — води.

Розв’язання

1. Спосіб перший: випарювання частини води з розчину. При нагріванні або відкритому стоянні вода випаровується, залишаючи розчинену речовину, що підвищує її концентрацію.

2. Спосіб другий: додавання більшої кількості тієї ж речовини до розчину до досягнення межі насичення або вище (якщо це можливо).