Сторінка 48

Розв’язання

1. Розбираємо латинське походження слів: centrum — центр, con- — спільний або збільшувальний префікс.

2. Об'єднуємо значення: «концентрований» означає зосереджений навколо центру (багато розчиненої речовини в невеликому об'ємі).

3. Формулюємо визначення для кожного терміна, використовуючи логіку зосередження.

Розв’язання

1. Аналізуємо пару «насичений/ненасичений»: спільне — це розчин; відмінність — досягнута межа розчинності.

2. Аналізуємо пару «розбавлений/концентрований»: спільне — це розчин; відмінність — кількість речовини (мало чи багато).

3. Аналізуємо пару «розчинна/малорозчинна»: спільне — здатність до розчинення; відмінність — ступінь цієї здатності та швидкість процесу.

Розв’язання

1. Визначаємо, що $1\text{кг}$ води = $1000\text{г}$, тобто це в $10$ разів більше ніж стандартна основа таблиці ($100\text{г}$).

2. Для кожної солі знаходимо значення розчинності ($S$) у грамах на $100\text{г}$ води за вказаною температурою з типових даних підручника.

3. Множимо отримане значення на $10$, щоб дізнатися масу солі для $1\text{кг}$ води.

Розв’язання

1. Оцінюємо положення графіків на мал. 5.3: нижній графік відповідає речовині з найменшою розчинністю, верхній — з найбільшою.

2. Аналізуємо нахил кривих: чим крутіше підйом лінії при зміні температури, тим сильніше залежить розчинність від неї.

Розв’язання

1. За графіком визначаємо розчинність CuSO₄ при 20 °С (~20 г) та при 80 °С (~55 г).

2. За графіком визначаємо розчинність NaCl при 20 °С (~36 г) та при 80 °С (~39 г).

Розв’язання

1. За графіком беремо значення розчинності KNO₃ при 60 °С (приблизно 110 г).

2. За графіком беремо значення розчинності KNO₃ при 30 °С (приблизно 45 г).

Розв’язання

1. Знайди зображення природних кристалів (сніжинка — лід, рубін — оксид корунду) та штучних (кристали кухонної солі або цукру).

2. Опиши форму кожного об'єкта: сніжинки мають гексагональну симетрію через будову льоду, кристали солі — кубічну, рубін — октаедричну.

3. Поясни забарвлення: колір рубіну дає хром, а безбарвні кристали солі не мають хромофорів (або містять лише домішки).

Розв’язання

1. Вуглекислий газ: параграф прямо називає його «малорозчинною речовиною», що підтверджується виділенням бульбашок при відкритті пляшки.

2. Амоніак: хоча в тексті немає прямої цифри, він є відомим газом, який дуже добре розчиняється у воді (набагато краще за кисень), тому його класифікують як розчинну речовину (або високо розчинну).

3. Кисень: згідно з малюнком 5.4 та загальними знаннями, кисень має низьку розчинність у воді, тому є малорозчинною речовиною.

Розв’язання

1. При кип'ятінні температура води зростає, що призводить до виходу розчиненого кисню в атмосферу (розчинність газів зменшується при нагріванні).

2. Після охолодження кип'ячена вода містить дуже мало розчиненого кисню, хоча інші солі залишаються.

3. Риби не можуть отримати достатньо кисню для дихання у такій воді, що призводить до їхньої загибелі.

Розв’язання

1. Оскільки бензин не розчиняється у воді, він утворює окремий шар поверх води (бо його густина менша).

2. Відстоювання дозволяє відділити бензин від води за рахунок різниці щільностей — легший бензин піднімається нагору і можна зняти його піпеткою або відсмоктати.

3. Дистиляція також дозволить розділити ці речовини, оскільки температура кипіння бензину значно нижча за температуру кипіння води.

Розв’язання

1. Кисень ($O_2$) і азот ($N_2$) малорозчинні у воді, тому їх можна збирати витісненням води; вони важчі за повітря (азот майже однакової густини, кисень трохи важчий), але часто збирають обидвома способами залежно від точності.

2. Гідроген хлорид ($HCl$) дуже добре розчиняється у воді, тому його не можна збирати витісненням води. Він важчий за повітря, тому підходить для збору витісненням повітря.

3. Амоніак ($N{H}_3$) дуже добре розчиняється у воді, тому не підходить для збору витісненням води. Він легший за повітря, тому теоретично можна збирати витісненням повітря (але часто використовують інші методи через високу розчинність).

4. Гелій ($He$) малорозчинний у воді, тому підходить для збору витісненням води; він легший за повітря, тому теоретично можна збирати витісненням повітря (але через малу густину часто використовують інші методи).

Розв’язання

1. Натрій нітрат має високу розчинність, яка значно зростає з підвищенням температури.

2. При охолодженні розчину до кімнатної температури розчинність $NaN{O}_3$ різко зменшується.

3. Оскільки в розчині міститься більше солі, ніж може розчинитися при низькій температурі, надлишок солі випаде в осад у вигляді кристалів.

Розв’язання

1. Визначаємо кількість газу, що виділяється, віднімаючи залишок від початкової кількості: $V_{\text{виділення}}=V_{\text{початкова}}-V_{\text{залишок}}$.

2. Підставляємо дані: $1600\text{мл}-880\text{мл}=720\text{мл}$.

3. Аналізуємо вплив температури: при охолодженні розчинність газів зростає, тому менше газу виділиться (газ краще тримається у холодній воді). При нагріванні розчинність падає, тому більше газу виділиться.

Розв’язання

1. Знаходимо молярну масу ${\text{BaF}}_2$: $M(\text{Ba})=137\text{г/моль}$, $M(\text{F})=19\text{г/моль}$; $M({\text{BaF}}_2)=137+2\cdot 19=175\text{г/моль}$.

2. Обчислюємо масу: $m=6,3\cdot 10^{-3}\text{моль}\cdot 175\text{г/моль}=1,1025\text{г}$.

3. Порівнюємо з об'ємом води: $1,1025\text{г}$ розчиняється у $1\text{л}$ ($1000\text{мл}$) води, що становить приблизно $0,11\text{г}$ на $100\text{мл}$. Це значення дуже близьке до межі розчинності малорозчинних речовин.

Розв’язання

1. Розглядаємо перше запитання: Насичений розчин містить максимально можливу кількість речовини. Якщо взяти цю саму речовину, але в меншій кількості (менше максимуму), то вона буде ненасиченою. Проте поняття «розбавлений» відносне. Для дуже малої розчинності речовини (наприклад, барій фториду) навіть насичений розчин містить дуже мало грамів солі на літр води. Отже, для таких речовин насичений розчин може вважатися розбавленим порівняно з концентрованими розчинами інших речовин або за умовою «менше 10% масової частки».

2. Розглядаємо друге запитання: Концентрований розчин має велику масову частку речовини (наприклад, >10%). Ненасичений означає, що можна додати ще речовину. Якщо ми маємо концентрований розчин, але його концентрація все ще менша за максимальну розчинність при даній температурі, то він є ненасиченим.

3. Висновок: Так, такі комбінації можливі через умовний характер поділу на концентровані/розбавлені та відносність концентрацій різних речовин.

Розв’язання

1. Знайдемо розчинність кожної речовини за 20 °С (за даними малюнка 5.3 на с. 43): кухонна сіль ($\approx 36$ г), калійна селітра ($\approx 31$ г), крейда ($\approx 0,01$ г).

2. Обчислимо максимальну масу розчиненої речовини для 10 г води: поділимо розчинність на 100 і помножимо на 10 (або просто віднімемо нуль з кінця числа). Для солі та селітри це $\approx 3,6$ г і $3,1$ г відповідно.

3. Порівняємо отримані значення з масою 1 г солей, даною в умові. Якщо 1 г менше за розчинну кількість — розчин ненасичений. Якщо 1 г дорівнює або перевищує розчинність (для малорозчинних речовин) — розчин насичений.

Розв’язання

1. За малюнком 5.3 на с. 43 розчинність кухонної солі за 20 °С становить приблизно $36$ г на $100$ г води.

2. Оскільки ми розчинили лише $32$ г (менше ніж $36$ г), речовина ще може розчинятися, отже розчин є ненасиченим.

3. Масова частка солі становить $\frac{32}{100+32}\approx 24\%$. Оскільки маса солі ($32$ г) більша за масу води ($100$ г) — ні, але порівняємо з умовою концентрованості. Якщо взяти просте правило «багато», то $32$ г у $100$ г води є суттєвою кількістю (більше половини маси розчинника), тому це концентрований розчин.

Розв’язання

1. Складемо пропорцію для знаходження маси води: $\frac{33\text{г солі}}{100\text{г води}}=\frac{54\text{г солі}}{x\text{г води}}$.

2. Знайдемо $x$: $x=\frac{54\cdot 100}{33}\approx 163,6$ г води. (Об'єм води в мл приблизно дорівнює масі в грамах).

3. Обчислимо загальну масу розчину: $m(\text{розчину})=m(\text{солі})+m(\text{води})=54\text{г}+163,6\text{г}=217,6$ г.

Розв’язання

1. Оцінимо вплив температури: вода поблизу екватора нагрівається Сонцем, тому розчинність кисню в ній нижча, ніж у холодній воді Північного Льодовитого океану.

2. Врахуємо біологічний фактор: поверхневі води будь-якого океану містять планктон та водорості, які під час фотосинтезу виділяють кисень, збагачуючи його концентрацію.

3. Проаналізуємо глибинні шари: у Північному Льодовитому океані вода холодна (висока розчинність), а в екваторіальних водах — тепла (низька розчинність). Глибина також збільшує тиск, що підвищує розчинність.

Розв’язання

1. Улітку температура води підвищується, а взимку — знижується.

2. Оскільки розчинність газів (зокрема кисню) зменшується при нагріванні, у теплій воді влітку міститься менше розчиненого кисню, ніж у холодній воді взимку.

3. Тому водним тваринам улітку важче отримувати достатньо кисню з води через фізичну властивість рідкого середовища.

Розв’язання

1. Мед та сиропи часто готують як майже насичені або пересичені розчини цукру за високої температури.

2. При охолодженні таких розчинів до кімнатної температури розчинність цукру зменшується, і вміст цукру перевищує граничну розчинність для цієї температури.

3. Такі розчини є пересиченими та нестабільними; при будь-якому впливі (наприклад, коливаннях температури або механічному збудженні) надлишковий цукр кристалізується і випадає в осад.

Розв’язання

1. Розглянемо змішування двох концентрованих розчинів. Оскільки в обох випадках маса розчиненої речовини велика порівняно з масою розчинника, у сумішній рідині кількість розчиненої речовини залишатиметься високою.

2. Отже, змішування двох концентрованих розчинів не дасть розбавленого розчину; результат буде концентрованим або навіть більш концентрованим (якщо концентрації різні).

3. Для отримання розбавленого розчину з концентрованого потрібно додати чистий розчинник (воду), а не інший розчин тієї ж речовини.

Розв’язання

1. Щоб перетворити розбавлений розчин на концентрований, можна випарувати частину води (розчинника) — наприклад, підігріти розчин до кипіння і дати йому відстоятися або повільно кипіти.

2. Інший спосіб — додавати до розчину більше розчиненої речовини, поки не досягнеться бажана концентрація (або стан насиченості).