Расчет по химии вода

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Теоретическое введение

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения

Теоретическое введение

Равновесие процесса диссоциации воды:

Н₂О ↔ Н + + ОН —

описывается константой К_w, которая носит название “ионное произведение воды”. Ионное произведение воды равно:

К_w = [Н + ] [ОН — ] (1)

Для разбавленных водных растворов ионное произведение воды не зависит от состава раствора и постоянно при данной температуре. Так, К_w=10 — 14 для воды, миллимолярных растворов К₂SO₄, H₂SO₄ и KOH при Т=298 К. Строго говоря, постоянство К_w справедливо в случае, когда аналитические концентрации ионов заменены их активностями (лишь для малых концентраций Н + и ОН — значения концентрации и активности практически совпадают).

Процесс диссоциации Н₂О идет с поглощением теплоты, поэтому при повышении температуры в интервале от 0 до 100 о С величина К_w увеличивается.

Для практических целей удобно пользоваться не концентрацией ионов водорода, а её водородным показателем – отрицательным десятичным логарифмом – рН. Величина рН равна:

рН = — lg[H + ]. (2)

Как выше отмечалось, более строгим является уравнение рН = – lg a_Н+, где a_Н+ – активность ионов водорода. Однако для практических целей при расчете рН разбавленных растворов обычно используется уравнение (2).

рН + рОН = 14, (3)

Для нейтральных растворов рН = 7, для кислых растворов рН 7. В аналитической практике редко приходится работать с растворами, рН которых выходит из интервала 0 ÷14. Тем не менее, в сильнощелочной среде рН может быть немного больше 14, а в очень кислой среде может принимать отрицательные значения.

Примеры решения задач

Задача 1. Вычислите рН 0,001М растворов HСl и КОН.

Решение. HСl и КОН являются сильными электролитами и в разбавленных растворах практически полностью диссоциируют на ионы. В растворе НСl: [Н + ] = 0,001 моль/л.

рН = –lg [H + ] = –lg 0,001 = 3

В растворе КОН: [ОН – ] = 0,001 моль/л. рОН = –lg [ОH — ] = –lg 0,001 = 3. рН=14 – 3 = 11.

Задача 2. Рассчитайте рН раствора КОН, 350 мл которого содержат 0,0035 моль КОН.

Решение.

КОН → К + + ОН —

рОН = –lg [ОH — ] = –lg 0,01 = 2.

рОН + рН = 14. рН = 14 – 2 = 12

или [Н + ] = 10 –14 /[ОН – ] = 10 –14 /0,01 = 10 –12 моль/л.

рН = –lg 10 –12 = 12.

Задача 3. Вычислите молярную концентрацию раствора Ba(OH)₂, если рН раствора составляет 12 при 298 К.

Решение.

Ba(OH)₂ → Ва 2+ + 2ОН –

-lg [ОH – ] = 2, откуда [ОH – ] = 0,01 М.

Задача 4. Рассчитайте степень диссоциации и рН 0,01 М водного раствора аммиака при 298 К, если константа диссоциации NH₄OH при указанной температуре равна 1,76·10 –5 .

Решение.

NH₃ H₂O ⇔ NH₄ + + OH — или упрощенно: NH₄ОH ⇔ NH₄ + + OH —

[Н + ] = 10 -14 /[ОН — ] = 10 -14 /4,2·10 -4 = 2,4·10 -11 моль/л.

рН = –lg [H + ] = –lg 2,4·10 –11 = 10,6.

Задача 5. К 1 л 0,01М раствора CH₃CОOH добавили 6 г СН₃СООNa. Определите рН полученного раствора при Т = 298 К, если при указанной температуре К_д(CH₃CОOH) = 1,75·10 –5 .

Решение.

Присутствие в растворе CH₃CОOH сильного электролита СН₃СООNa приводит к сдвигу равновесия диссоциации уксусной кислоты влево в силу действия принципа Ле Шателье. В результате степень диссоциации уксусной кислоты уменьшается.

n(СН₃СООNa) = 6:82 = 0,073 моль.

(считаем, что объем раствора после добавления 6 г СН₃СООNa не изменился).

Ацетат–ионы в растворе образуются как за счет диссоциации уксусной кислоты:

CH₃CОOH ⇔ СН₃СОО – + Н + ,

так и за счет диссоциации СН₃СООNa:

СН₃СООNa → СН₃СОО — + Na +

Поскольку СН₃СООNa в растворе диссоциирует полностью, то концентрацией ацетат-ионов, образующихся при диссоциации уксусной кислоты можно пренебречь, так как она мала по сравнению с величиной 0,073 моль/л. Принимаем, что:

[H + ] = 1,75·10 –5 · 0,01 / 0,073 = 2,4·10 –6 моль/л.

рН = –lg2,4·10 –6 = 5,6.

Задачи для самостоятельного решения

1. Определите величину рН 0,0001 М раствора HCl.

Источник

Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Cколько граммов серной кислоты (H2SO4) можно получить, если в реакцию вступило 20 литров серного газа (SO3) и 20 грамм воды (H2O)? Определить воды избыток недостаток.

Решение задачи

Запишем уравнение реакции получения серной кислоты (H₂SO₄):

Найдем массу серного газа (SO3) по формуле:

m (SO3) = 80 ⋅ 20 /22,4 = 71,4 (г).

Рассчитаем молярные массы интересующих нас веществ: серного газа (SO3), воды (H2O), серной кислоты (H2SO4).

M (SO3) = 32 + 3 ⋅ 16 = 80 (г/моль);

M (H2O) = 2 ⋅ 1 + 16 = 18 (г/моль);

M (H₂SO₄) = 2 ⋅ 1 + 32 + 4 ⋅ 16 = 98 (г/моль).

Для удобства расчета за х примем массу воды (H2O) и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке. Определить воды избыток недостаток.

80 г серного газа (SO3) вступает в реакцию с 18 г воды (H2O)

71,4 г серного газа (SO3) вступает в реакцию с х г воды (H2O)

Следовательно, вода (H2O) дана в избытке, так как по условию ее 20 г, а по расчету необходимо 16,01 г, поэтому расчет ведем по серному газу (SO3):

80 г серного газа (SO3) участвует в реакции образования 98 г серной кислоты (H2SO4)

71,4 г серного газа (SO3) участвует в реакции образования х г серной кислоты (H2SO4)

Источник

Решение задач по химии на тему: «Вода»

Учебник 8 класса, календарные планы

— формирование универсального расчетного понятия «доля» в теме «Растворы» применяя межпредметные связи химии и математики; продолжить вырабатывать навык решения расчетных задач по химии.

— развитие основных приемов мышления, умение анализировать, сравнивать, синтезировать, делать выводы, развивать речь и творческие способности учащихся.

— формирование научного мировоззрения.

— с помощью стратегии РКМЧП “Шесть шляп мышления» всесторонне проанализировать проблемный вопрос и сформировать свое отношения к проблеме воды в современном мире

Готовность решать задачи по теме «Массовая доля вещества в растворе».

Источники, ресурсы, оборудование : рисунки и таблицы: «Распространение воды в природе», «Агрегатные состояния воды», «Водородная связь», «Кристаллическая структура льда».

Формируемые химические знания, умения, навыки учащихся: систематизация знаний учащихся о распространенности воды в природе, физических свойствах

учебно-познавательная компетенция: развитие умений сравнивать, анализировать, доказывать, составлять схемы на основе работы с текстом

информационная компетенция: развитие умения анализировать и отбирать необходимую информацию, умения готовить и делать сообщения, умения пользоваться Интернатом для поиска учебной информации;

коммуникативная компетенция: развитие умений вести беседу, диалог, задавать вопросы.

Формы организации работы детей: групповая (просмотр презентации, практическая работа, решение задач), индивидуальная (беседа, работа с рабочей тетрадью), проблемное обучение (решение проблемных вопросов).

Методы обучения и методические приёмы : изучение нового материала — рассказ учителя, сообщения учащихся.

Оборудование: проектор, компьютер, раздаточный материал, шесть фигурок шляп (белого, желтого, черного, красного, зеленого и синего цветов), презентация

Компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска SmartBord;

Приложение 1 : презентация PowerPoint “Вода”;

Приложение 2 : презентация SmartNotebook “Свойства воды”;

Наглядно – демонстрационное оборудование.

а) на стенах развешены плакаты и лозунги о воде: «Всегда и везде – вечная слава воде!»

«Вода — удивительное вещество в мире, великий художник природы»

«Воду надо беречь!»;

б) Красочные этикетки на тему «Это интересно!», выставленные на столах с выставкой творческих работ учащихся школы:

— «Человеку для жизнедеятельности клеток необходимо 2,5 литра воды ежесуточно, а за 70 лет жизни – почти 65 тонн»;

— «На получение 1 т. стали расходуется 150 т. воды, бумаги – 250 т., синтетических волокон – 4000 т.»;

— «Для получения 1т. пшеницы нужно около 1500 т. воды; хлопчатника – 10 000 т.»;

— «На территории России 200 000 рек и озёр. В озере Байкал сосредоточено 10% всей пресной воды нашей планеты».

— «Кровь содержит 83% воды, сердце и мозг – около 81%, кости- 15-20% воды»

I. Орг момент. Эмоциональный настрой на урок и организация на работу

Звучит музыка дождя.

1. Потирание ладоней.

2. Щелчки пальцами.

3. Негромкое похлопывание в ладоши.

4. Похлопывание ладонями по коленям.

5. Негромкое похлопывание в ладоши.

6. Щелчки пальцами.

7. Потирание ладоней.

II . Актуализация знаний

Блиц опрос – поймай вопрос

1. Какую воду мы пьем?

2. Влияет ли вода на климат нашей планеты?

3 .Как получают дистиллированную воду?

4. Для чего нужна дистиллированная вода в химической и фармацевтической промышленности?

5. Какими свойствами она обладает?

6. Будет ли реагировать с водой кальций и серебро?

7. Как синтезировать воду?

8. Почему вода считается источником жизни на земле?

Какие утверждения верны?

Вода занимает три четверти поверхности Земли

3апасы пресной воды на Земле исчерпаны

Чистая вода не имеет запаха и цвета

Вода встречается в почве, минералах

Природная вода является растворителем

Фильтрование удаляет из воды растворенные в ней примеси

Дистилированная вода содержит растворимые соли

Чистая вода кипит при температуре 100 градусов Цельсия

Вода замерзает при + 1 градусе Цельсия

Деление на группы

Полетели капельки на землю. Попрыгали, поиграли. Скучно им стало поодиночке, собрались они вместе и потекли маленькими весёлыми ручейками.

(Капельки, взявшись за руки, образуют ручейки.)

Однажды встретившись, ручейки стали большой рекой.

(Дети соединяются в один поток, образуя реку.)

Текла-текла река и попала в большой океан.

(Дети перестраиваются в хоровод и ходят по кругу.)

Поплавали капельки в океане и вдруг вспомнили, что мама Туча наказывала домой вернуться. А тут как раз солнышко пригрело. Стали капельки лёгкие, поднялись вверх, вернулись к маме взявшись за руки по 5 капелек.

I I I. Проверка Дом задания и введение в тему.

Проверяет у учащихся д/з

Два ученика работают у доски по индивидуальным карточкам.

Остальные учащиеся решают задачи в тетрадях — открывают девиз урока

Какие массы воды и соли необходимо взять для приготовления 300г 10%-ного раствора?

В 500г воды растворили 100г медного купороса. Вычислить массовую долю CuSO 4 в растворе.

Какие массы воды и соли необходимо взять для приготовления 200 г 5%-ного раствора?

К 300г 40%-ного раствора добавили 20г соли. Найти массовую долю соли в полученном растворе

Какие массы воды и соли необходимо взять для приготовления 500 г 10%-ного раствора?

В 513 г дистилл. воды растворили 27 г соли. Вычислите содержание растворённого вещества в полученном растворе в процентах.

Какую массу соли надо растворить в 250 г воды, чтобы получить 10%-ный раствор?

К 500 г 10%-ного раствора сульфата натрия добавили 10 г этой соли. Найти массовую долю сульфата натрия в полученном растворе.

Какие массы воды и соли необходимо взять для приготовления 250 г 7%-ного раствора?

В 300 г раствора содержится 30 г соли. Найти массовую долю соли в растворе.

Какую массу соли надо растворить в 300 г воды, чтобы получить 20%-ный раствор?

К 250 г 7%-ного раствора хлорида алюминия добавили 100г воды. Найти массовую долю вещества в растворе, полученном после разбавления.

Какие массы воды и соли необходимо взять для приготовления 600 г 5%-ного раствора?

В 370 г раствора содержится 37 г соли. Найти массовую долю соли в растворе.

Найти массы соли и воды, необходимые для приготовления 100 г 5%-ного раствора.

К 600 г 5%-ного раствора сульфата калия добавили 20 г этой соли. Найти массовую долю сульфата калия в полученном растворе.

Какие массы воды и соли необходимо взять для приготовления 300 г 40%-ного раствора?

В 800г раствора содержится 40г поваренной соли. Какова массовая доля соли в растворе?

Найти массы соли и воды, необходимые для приготовления 200г 15%-ного раствора.

К 300 г 10%-ного раствора хлорида алюминия добавили 150г воды. Найти массовую долю вещества в растворе, полученном после разбавления .

Смешали 200г 5%-ного раствора серной кислоты и 300г 15%-ного раствора той же кислоты. Найти массовую долю кислоты в полученном растворе.

III . Изучение новой темы — По таксономии Блума

Знание (конкретного материала, терминологии, фактов, определений, критериев и т.д.)

Знать определение понятий: раствор, насыщенный и ненасыщенный раствор, массовая доля растворённого вещества, анализ, синтез, растворимость.

Знать физические и химические свойства воды, способы её очистки и применение.

1) Раствор — это …система, состоящая из молекул … и частиц … вещества, между которыми происходят … и … взаимодействия.

2) Массовая доля растворённого вещества — это отношение массы … к массе … . Напишите формулу для нахождения массовой доли растворённого вещества.

3) С какими из перечисленных веществ взаимодействует Н ₂ О: Na, Au, CaO, H ₂ , O ₂ , SO ₃ . Напишите уравнения осуществимых реакций.

4) Приведите примеры различных способов очистки воды от примесей.

Понимание (объяснение, интерпретация, экстраполяция)

Понимать, что такое раствор, растворитель, растворённое вещество.

Объяснять чем «насыщенный» раствор отличается от «концентрированного».

Объяснять как при помощи анализа и синтеза можно доказать качественный и количественный состав воды.

1) Чем раствор отличается от суспензии и эмульсии?

2) При открывании бутылки с кока-колой наблюдается бурное выделение газа.

Чем это можно объяснить?

3) В чём заключается очистка питьевой воды?

4) Полезно ли пить дистиллированную воду?

Уметь приготовить раствор с определённой массовой долей растворённого вещества.

Уметь наблюдать и описывать физические и химические свойства воды.

Исследовать свойства воды и делать выводы из результатов проведённых химических экспериментов.

Экономное и бережное отношение к использованию пресной воды в быту.

1) Приготовьте 200 г 5%-го раствора поваренной соли.

2) Какие примеси можно отделить от воды с помощью:

а) фильтровальной бумаги;

б) делительной воронки;

3) Приведите примеры реакций разложения, соединения и замещения с участием воды.

4) Как узнать, не пробуя на вкус, какой раствор сахара более сладкий:

а) приготовленный из 250 г воды и 50 г сахара; или

б) приготовленный из 50 г воды и 10 г сахара.

Анализ (взаимосвязей, принципов построения);

Уметь сравнивать состав основных и кислотных оксидов, выявлять общие и существенные признаки сходства и различия, классифицировать объекты на основании существенных признаков.

При взаимодействии воды с оксидами могут образовываться:

Приведите примеры уравнений химических реакций на каждый случай.

Какие оксиды участвуют в данных реакциях?

Синтез — синтез (разработка плана и возможной системы действий, получение системы абстрактных отношений);

Уметь предлагать эксперимент, позволяющий доказать качественный и количественный состав воды и на основании полученных данных вывести её химическую формулу.

Рассчитайте, в каких массовых отношениях реагируют водород с кислородом при получении 180 мл воды. Одаренный ученик

Оценка — оценка (суждение на основе имеющихся данных, суждение на основе внешних критериев).

Понимать значение воды для жизни на Земле, её использование в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве и т.д.

Понимание необходимости сохранения чистой воды, охраны её и рационального использования.

Население Земли составляет 7 млр. человек. Рассчитайте сколько пресной воды люди выпивают за год, если в сутки человек выпивает 1,5 л воды.

Потянуться к солнышку

Покачаться как дерево на ветру

Похлопать по спине соседу – как дождик

Похлопать по сильнее – пошел град

Потирание спины – ветерок подул

Потянуться – выглянуло солнышко

Деление на группы по видам загрязнения воды: оригами из шляп в виде смайликов (на 6 групп)

Составление синквейна в рабочих тетрадях. Это японское слово, которое означает в буквальном переводе «эмоциональное отношение». Синквейн будет состоять из 5 строк.

Одним словом (именем существительным) выразите тему сегодняшнего урока

Подберите к этому слову 2 прилагательных

Подберите к этому слову 3 глагола

Составьте фразу, в которой будет отражена значимость этого слова

Подберите синоним к этому слову.

Пример «синквейна», написанного учащимися.

Растворяет, орошает, питает.

Не все то золото, что блестит.

Предлагает задание по закреплению изученного материала.

Мотивация, постановка задачи — 2 минуты

Говорят, что о вкусах не спорят. Но люди очень часто отстаивают свое мнение. В споре рождается истина. Но спорить, то есть вести дискуссии, тоже нужно уметь. Именно поэтому мы проведём рефлексию с использованием интересного метода ведения дискуссии «Шесть шляп мышления». С егодня мы рассмотрим проблему воды в современном мире и постараемся решить её, рассмотрев с шести разных сторон.

Исходная информация и инструктаж – 5 минут

А теперь внимание на цвет, который и определит, в каком русле вы будете рассуждать

Практическое освоение материала (работа в группах) Обсудить в группах и презентовать результаты – 5 минут

4. Подведение итогов, рефлексия – 3 минуты

Как бы вы продолжили фразу:

Для меня сегодняшний урок – это..

Спасибо за работу, уважаемые коллеги.

VI. Домашнее задание.

Прием «Шесть шляп критического мышления» — Работают в группах, в соответствии с полученным цветом шляпы

Каждая группа получает шляпу определенного цвета. При этом высказывается шесть точек зрения по проблеме загрязнения воды на основании данных концептуальной таблицы.

— «Белая шляпа»- статистическая (констатируются факты без их обсуждения).

— « Желтая шляпа» — положительная (высказываются положительные моменты).

— «Черная шляпа » — негативная (высказываются отрицательные моменты).

— «Синяя шляпа» — аналитическая (проводится анализ, группа отвечает на вопросы: почему?, зачем?).

— «Зеленая шляпа» — творческая (можно высказывать самые «бредовые идеи и предложения»).

— «Красная шляпа » — эмоциональная (группа формулирует эмоции, испытанные при работе с материалом).

22 марта объявлен Международным днём воды . Так давайте же будем беречь воду. И этот день отмечается не потому, что на Земле много воды, а потому, что она всё чаще требует защиты. На память я хочу подарить вам памятки “Берегите воду”.

У вашей шляпы белый цвет!

Эмоциям скажите: «Нет!»

Бесстрастно факты изложите!

Не надо чувств! Их берегите!

В этом режиме мы сосредоточены на той информации, которой располагаем или которая необходима для принятия решения: мыслим фактами, цифрами. Без эмоций, без оценок. Только факты и информация.

Вы с желтой шляпой – это значит,

Лишь позитив найти задача!

Что продуктивно, хорошо!

Под желтой шляпой мы стараемся найти достоинства и преимущества предложения.Необходимо выделить в рассматриваемом явлении позитивные стороны и (. ) аргументировать

Я весь негатив, недостатки сложила

Лишь в черную шляпу! Скажите, что было

Проблемно, неясно! Причину найдите!

Без критики не было б многих открытий!

Смысл заключается в том, чтобы не только выделить противоречия, недостатки, но и проанализировать их причины

Эмоции, чувства лежат в шляпе красной

Грусть, радость, обида – все чувства прекрасны.

Что вам интересно, что вас удивляет…

Пусть только эмоции вас направляют

С каким именно моментом занятия связана та или иная эмоция? Не нужно объяснять, почему Вы пережили то или иное эмоциональное состояние (грусть, радость, интерес, раздражение, обиду, агрессию, удивление и т.д.), но лишь осознать это. Иногда эмоции помогают нам точнее определять направление поиска, анализа.

Лишь творческой шляпы зеленый подход!

Она размышлять вам возможность дает!

К вопросу она подойдет нестандартно,-

Творите, рождайте идеи, ребята!

Задайтесь вопросами: «как можно было бы применить тот или иной факт, метод и т.д. в новой ситуации?», «Что можно было бы сделать иначе, почему и как именно?», «Как можно было бы усовершенствовать тот или иной аспект?» и др. Эта «шляпа» позволяет найти новые грани в изучаемом материале.

У вас шляпа синяя! Будьте готовы

К тому, что за вами последнее слово!

Вы слушайте всех, материал собирая,

Озвучьте итог, мысли шляп обобщая!

Это философская, обобщающая «шляпа». Те, кто мыслит в «Синем» русле, старается обобщить высказывания других «шляп», сделать общие параллели и т.д.

Шесть шляп мышления

Красная Шляпа . Эмоции. Интуиция, чувства и предчувствия. Не требуется давать обоснование чувствам. Какие у меня по этому поводу возникают чувства?

Желтая Шляпа . Преимущества. Почему это стоит сделать? Каковы преимущества? Почему это можно сделать? Почему это сработает?

Черная Шляпа . Осторожность. Суждение. Оценка. Правда ли это? Сработает ли это? В чем недостатки? Что здесь неправильно?

Зеленая Шляпа . Творчество. Различные идеи. Новые идеи. Предложения. Каковы некоторые из возможных решений и действий? Каковы альтернативы?

Белая Шляпа . Информация. Вопросы. Какой мы обладаем информацией? Какая нам нужна информация?

Синяя Шляпа . Организация мышления. Мышление о мышлении. Чего мы достигли? Что нужно сделать дальше

Источник