Что такое вещество?
Вещество — это форма материи, обладающая определёнными химическими и физическими свойствами. Вещество может быть простым (один вид атомов, например, кислород O₂) или сложным (состоящим из разных атомов, например, вода H₂O).
Чем смесь отличается от вещества?
Смесь отличается от вещества тем, что состоит из нескольких компонентов, которые сохраняют свои свойства. Например, воздух — это смесь газов, таких как азот и кислород, а не одно вещество.
Что означают понятия «раствор», «растворитель», «растворённое вещество»?
Раствор — это однородная смесь, состоящая из растворителя и растворённого вещества. Растворитель — это компонент, который присутствует в большем количестве и растворяет другие вещества (например, вода в растворе соли). Растворённое вещество — это вещество, растворённое в растворителе (например, соль в воде).
Задание. Повторите, используя учебник химии для 8 класса, возможные способы разделения смесей.
Смеси можно разделить физическими методами, такими как фильтрация, перегонка (дистилляция), кристаллизация, декантация (сцеживание), хроматография или центрифугирование. Эти методы зависят от свойств компонентов смеси, например, растворимости, температуры кипения или плотности.
Проблема. Можно ли выразить соотношением взаимосвязь между массовой долей растворённого вещества и молярной концентрацией?
Связь между массовой долей растворённого вещества и молярной концентрацией выражается следующим образом: массовая доля растворённого вещества обозначает долю вещества в растворе по массе, а молярная концентрация показывает количество моль растворённого вещества в литре раствора. Эти параметры связаны через молярную массу растворённого вещества, массу раствора и объём.
Формула для связи между массовой долей растворённого вещества и молярной концентрацией:
ω = (C × M × V) / mраствора
где: ω — массовая доля растворённого вещества, C — молярная концентрация (моль/л), M — молярная масса растворённого вещества (г/моль), V — объём раствора (л), mраствора — масса раствора (г).
1. Что из нижеперечисленного относится к простым веществам, что — к сложным, а что — к смесям: кислород, морская вода, воздух, бетон, железо, хлорид натрия? Обоснуйте свой ответ.
Кислород и железо относятся к простым веществам, так как состоят из атомов одного элемента. Хлорид натрия — сложное вещество, так как состоит из атомов натрия и хлора. Морская вода, воздух и бетон — это смеси, поскольку состоят из разных веществ, не соединённых химическими связями.
2. Предложите способы разделения смесей: а) глины и воды; б) серы и железа; в) бензина и воды; г) воды и хлорида натрия.
а) Глина и вода — фильтрация или отстаивание, так как глина не растворяется в воде. б) Сера и железо — магнитная сепарация, так как железо притягивается магнитом. в) Бензин и вода — декантация (сцеживание), так как бензин не смешивается с водой и образует верхний слой. г) Вода и хлорид натрия — выпаривание, так как соль остаётся после испарения воды.
3. Что такое раствор? Какими бывают растворы в зависимости от размера частиц растворяемой фазы?
Раствор — это однородная система, состоящая из растворителя и растворённого вещества. Растворы бывают истинными (размер частиц менее 1 нм), коллоидными (1–100 нм) и грубодисперсными (более 100 нм).
4. Какие растворы называют насыщенными, ненасыщенными, разбавленными, концентрированными? Приведите примеры.
Насыщенные растворы содержат максимальное количество растворённого вещества при данной температуре, например, насыщенный раствор сахара. Ненасыщенные растворы могут растворить ещё вещество, например, раствор соли с небольшой концентрацией. Разбавленные растворы имеют низкую концентрацию растворённого вещества, например, слабый раствор уксусной кислоты. Концентрированные растворы содержат много растворённого вещества, например, концентрированная серная кислота.
5. В чём заключается физико-химическая сущность процесса растворения?
Процесс растворения заключается в разрушении связей между частицами растворённого вещества и их взаимодействии с молекулами растворителя. В результате образуются гидратированные или сольватированные частицы, равномерно распределённые в растворе.
6. В 200 г воды растворили 20 г гидроксида калия. Вычислите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.
Масса раствора: mраствора = mвещества + mводы = 20 г + 200 г = 220 г. Массовая доля: ω = (20 / 220) × 100% ≈ 9.09%.
Ответ: массовая доля гидроксида калия составляет примерно 9.09%.
7. Смешали 200 г 10%-го и 300 г 20%-го растворов хлорида калия. Рассчитайте массовую долю KCl в полученном растворе.
Масса хлорида калия в первом растворе: m1 = (10 / 100) × 200 = 20 г. Масса хлорида калия во втором растворе: m2 = (20 / 100) × 300 = 60 г. Общая масса раствора: mобщ = 200 г + 300 г = 500 г. Общая масса хлорида калия: mKCl = m1 + m2 = 20 г + 60 г = 80 г. Массовая доля: ω = (mKCl / mобщ) × 100% = (80 / 500) × 100% = 16%.
8. Что общего у раствора с химическим соединением и с механической смесью? Каковы различия в этих парах? Сравните истинные растворы и механические смеси. Результаты сравнения поместите в таблицу.
Общее между раствором, химическим соединением и механической смесью заключается в том, что они состоят из веществ, но различия кроются в типах взаимодействий: Раствор — однородная смесь, компоненты растворены на молекулярном уровне. Химическое соединение — результат химической реакции, компоненты связаны химическими связями. Механическая смесь — не однородна, вещества сохраняют свои свойства и легко разделяются. Сравнение истинных растворов и механических смесей:
Характеристика Истинный раствор Механическая смесь Однородность Однородная Неоднородная Размер частиц Менее 1 нм Больше 1 нм Разделение компонентов Невозможно без изменения состава Легко разделить физическими методами Взаимодействие компонентов Частицы взаимодействуют на молекулярном уровне Частицы не взаимодействуют химически