Кристаллогидраты

ГУО «Мядельская средняя школа №1 имени В.Дубовки»

Паршуто Тамара Александровна

В растворах образуются соединения частиц растворённого вещества с молекулами воды –гидраты.

Опыт: безводный сульфат меди (II) при добавлении воды синеет.

Кристаллогидраты

• Кристаллизационная вода- вода, входящая в структуру кристаллогидратов.

CoCl2*xH2O, где х=6,4,2,1

• CoCl2*6H2O

CoCl2*2H2O

CoCl2 безводный

Название кристаллогидратов

Кристаллогидраты в природе

ГИПС CaSO4* 2 H2O

АНГИДРИТ

CaSO4* 0,5 H2O

Гипсовая роза. Пустыня сахара.

Гипсовый карст

Гипс из месторождения у города Новомосковска

Залив Кара- Богаз-Гол

Мирабилит (Глауберова соль)��Na2SO4·10H2O

Сода

ЗАДАЧА:�Какую массу медного купороса и воды нужно взять для приготовления 100г 20%-ого раствора сульфата меди (II)?�

СuSO4*5Н2О

Готовый раствор должен содержать 20г СuSO4.

n (СuSO4)= m(СuSO4)/ M (CuSO4)= =20г/160 г/моль=0,125 моль

РЕШЕНИЕ:

n (СuSO4*5Н2О) = n (СuSO4)

m(Н2О) = m(раствора)-m(CuSO4*5H2O)= = 100г-31,25г=68,75г�

m (СuSO4*5H2O)= =m(СuSO4)+m(H2O)в кр=m(CuSO4)+ +5*n(СuSO4*5H2O) *M(H2O)= =20г+ 5*0,125моль*18 г/моль= =31,25г

ОТВЕТ: нужно 31,25г медного купороса и 68,75 г воды.

Задачи на кристаллогидраты

Задачи на кристаллогидраты

Кристаллогидраты — это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решетке молекулы воды.

​

Например, медный купорос: CuSO₄·5H₂O

Кристаллогидраты растворяются в воде, при этом протекают сложные физико-химические процессы, но, если говорить про конечный результат, вещество диссоциирует, а кристаллизационная вода отделяется и попадает в раствор. Условно процесс растворения можно записать в виде уравнения:

CuSO₄·5H₂O → CuSO₄ + 5H₂O

CuSO₄·5H₂O — медный купорос, пентагидрат сульфата меди (II)

Na₂CO₃ × 10H₂O — кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия

ZnSO₄ × 7H₂O — цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка

1. В 300 мл воды растворили 7,6 г CuSO₄·5H₂O (медного купороса). Определите массовую долю CuSO₄ в образовавшемся растворе.

ώ (CuSO₄) = m (CuSO₄)/m р-ра

M (CuSO₄·5H₂O)= 160+90=250 г/моль

М (CuSO₄) = 160 г/моль

в 250 г CuSO₄·5H₂O содержится 160 г CuSO₄

в 7.6 г CuSO₄·5H₂O - m г CuSO₄

m г CuSO₄ = 7,6 г * 160 г /250 г = 4,864 г

m р-ра = 300 мл * 1 г/ мл + 7,6 г = 307,6 г

​

ώ (CuSO₄) = 4,864/307,6 = 0,0158 = 1,58%

​

Какую массу железного купороса (FeSO₄•7H₂O) надо взять, чтобы приготовить 1,25 л раствора сульфата железа с массовой долей 9%, если плотность этого раствора 1,086 г/мл?

m р-ра (FeSO₄) = 1,086 г/мл * 11250 мл = 1357,5 г

m (FeSO₄) = 0,09 * 1357,5 г = 122,175 г

​

М (FeSO₄•7H₂O) = 56+32+16*4+7*18 = 278 г/моль

М (FeSO₄) = 56+32+16*4 = 152 г/моль

​

В 278 г FeSO₄•7H₂O содержится 152 г FeSO₄

В х г FeSO₄•7H₂O - 122,175 г FeSO₄

​

m (FeSO₄•7H₂O) = 278*122,175/152 = 233,45 г

​

Сколько граммов семиводного кристаллогидрата образуется при полном выпаривании 150 г 14%-го раствора сульфата магния? Ответ запишите�с точностью до целых.

M (MgSO4 * 7 H2O) = 24+32+64+18*7=246 г/ моль

M (MgSO4) = 120 г/моль

​

m (MgSO4 ) = 150 г *0,14 = 21 г

​

В 246 (MgSO4 * 7 H2O) содержится 120 г (MgSO4)

Х г (MgSO4 * 7 H2O) - 21 г (MgSO4)

​

Х = 246*21/120= 43 г

При охлаждении 35,5г 20%-ного раствора Na2SO4 в осадок выпало 9,66г Na2SO4*10H2O. Определите массовую долю Na2SO4 в растворе после охлаждения. (Запишите число с точностью до целых.)

m (Na2SO4) = 35,5 г * 0,2 = 7,1 г

​

M (Na2SO4*10H2O) = 23*2+32+64+18*10 = 322 г/моль

М (Na2SO4) = 142 г/моль

​

В 322 г Na2SO4*10H2O содержится 142 г Na2SO4

В 9,66 г Na2SO4*10H2O - х г Na2SO4

m Na2SO4 (ушла в осадок) = 9,66*142/322=4,26 г

m Na2SO4 (осталась в растворе) = 7,1-4,26=2,84 г

m раствора после охлаждения = 35,5-9,66 = 25,84 г

ώ Na2SO4 = 2,84/25,84 * 100 = 10, 99= 11%

​

​

Решение задач

на долю вещества

в растворе

с участием

кристаллогидратов

ЧТО ТАКОЕ

КРИСТАЛЛОГИДРАТ

Кристаллогидрат CoCl₂*6 H₂O

Безводный CoCl₂

Железный купорос FeSO_4*7H₂O

Глауберова соль (мирабилит) Na₂SO_4*10H₂O

ЧТО ВАЖНО

ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Важно помнить, что для расчёта массы всего кристаллогидрата необходимо учитывать химически связанную воду, поэтому первое математическое действие будет следующее – надо вычислить молекулярную ( молярную ) массу всего кристаллогидрата и долю чистой соли в нем. Далее идут вычисления в зависимости от смысла расчётной задачи.

ПОЛЕЗНЫЕ ФОРМУЛЫ

ω =

m (масса растворённого вещества)

Доля вещества в растворе

m (масса раствора)

ω_*m раствора=m (масса растворённого вещества)

​

m (масса раствора)=

m (масса растворённого вещества)

ωДоля вещества в растворе

В сельском хозяйстве для борьбы с грибковыми заболеваниями растений используют 5% раствор сульфата меди (II). Рассчитайте массу медного купороса (CuSO4*5H2O),которую следует взять для получения 1000 г 5%-ного раствора сульфата меди (II).

Дано:

m р-ра =1000 г

ω(CuSO₄)=0,05

​

m купороса-?

Решение:

1. Найдем долю чистой соли в кристаллогидрате:

Мr купороса = 64+32+16*4+18*5=160+90=250

ω(CuSO₄)=160:250=0.64

2) Найдём массу чистого CuSO₄ в растворе m(CuSO₄)=1000г*0.05=50г

3) Найдём массу кристаллогидрата. Если масса чистой соли 50г, а её доля в кристаллогидрате 0.64, то масса купороса (кристаллогидрата) =массе чистой соли, поделённой на её долю в кристаллогидрате - 50г:064=78,125 г

Ответ : масса медного купороса =78,125 г.

В медицине широко используется раствор сульфате магния под названием «магнезия». Рассчитайте массу воды, необходимую для растворения 100 грамм магнезии (MgSO4*7H2O) с целью получения 25% раствора сульфата магния.

Дано:

m магнезии=100 г

ω(MgSO₄)=0,25

​

m воды-?

Решение:

1. Найдём долю сульфата магния в кристаллогидрате магнезии: Мr магнезии =24+32+16*4+18*7=120+126=246

ω(MgSO₄)=120г:246г=0.49

2)Рассчитаем массу чистой соли в 100 граммах магнезии –

100г*0,49=49 грамм

3) Тогда найдём массу раствора, где 49 г (MgSO₄) составляли бы 25% (0,25) mр-ра=0,49:0,25=196г

4) Теперь найдем массу воды, которая уже есть в кристаллогидрате – 100г-49г=51 г.

5) Найдём общую массу воды в 25%-м растворе 196г-49г=147г

6)Для вычисления массы жидкой воды, необходимой для приготовления раствора, из массы общей воды вычтем массу воды, связанной в кристаллогидрате – 147г-51г=96 г

Ответ : масса воды, необходимой для 100 г 25%р-ра (MgSO₄) равна 96 граммам.

ЗАДАЧА №3

В сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями растений используют 5% раствор сульфата железа (II). Рассчитайте массу железного купороса (FeSO4*7H₂O),которую следует взять для получения 1000 г 5%-ного раствора сульфата железа (II).

Дано:

m р-ра =1000 г

ω(FeSO₄)=0,05

​

m железного

купороса-?

Решение:

1)Найдём массу чистой соли в растворе: m(FeSO₄)=1000г*0,05=50г

2)Найдём молекулярную массу железного купороса Мr=56+32+ 16*4+18*7=152+126=278

3) Найдем долю чистой соли в кристаллогидрате – ω(FeSO₄)=152:278=0,55

3) Найдём массу кристаллогидрата, где 50 граммов чистой соли - 50г :0,55=91 грамм

Ответ: Масса железного купороса =91 грамму.

Методика

решения расчётных задач с неполным набором данных

Определить формулу кристаллогидрата фосфата натрия при условии, что массовая доля водорода в нем составляет 6, 316 %.

​

Составим формулу кристаллогидрата

фосфата натрия: Na₃PO₄ * n H₂O

​

Пусть взяли 100 г  кристаллогидрата.

Молярная масса кристаллогидрата:

(164 + 18n) г/ моль

Составим пропорцию:

​

​

100г Na₃PO₄ * n H₂O ---------------- 164 + 18n

6,316 г H --------------------------------- 2n

​

Решим пропорцию: 200n = 6,216 * (164 + 18n),

​

n =12

​

​

В результате формула

кристаллогидрата фосфата натрия примет вид

​

Na₃PO₄ * 12 H₂O

Методика решения задач на растворы с применением правила креста

Задача

Сколько грамм 10%- процентного раствора соли надо добавить к 300 граммам 30%- процентного раствора этой же соли, чтобы получить 14%- процентный раствор? Применить правило креста.

Правило креста

​

(диагональная модель «конверта Пирсона») – диагональная схема правила смешения: При расчетах слева на концах отрезков записывают массовые доли растворенного вещества в исходных растворах (ω1 , ω2 ), на пересечении отрезков – массовую долю растворенного вещества в растворе, который нужно приготовить, справа (на концах отрезков) – разность: вычитают по диагонали из большего меньшее значение. Получаемые значения (массовые части) показывают, в каком соотношении надо слить исходные растворы.

ω 1

ω 2

ω 3

ω3 – ω 2

ω1 – ω 3

Массовые части 1 раствора

Массовые части 2 раствора

Сколько грамм 10%- процентного раствора соли надо добавить к 300 граммам 30%- процентного раствора этой же соли, чтобы получить 14%- процентный раствор?

30%

10%

14%

4%

16%

Следовательно правило креста “говорит”, что для приготовления 14%-го раствора соли нужно взять 4 части 30%-ного раствора исходного раствора и добавить 16 частей 10%-ного раствора соли. Определим массу одной части через исходный раствор:

m (части) = 300 : 4 = 75 (г).

Тогда масса 10%-ного раствора соли равна: m (р-ра) = 75 ⋅ 16 = 1200 (г). Ответ: масса добавляемой соли равна 1200 грамм.