Методические рекомендации к практическому занятию «Решение задач по способам выражения концентрации растворов»


Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Фармацевтический колледж
Специальность 33.02.01 ‒ Фармация
Квалификация Фармацевт
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ № 4
Тема: «РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО СПОСОБАМ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ»
Составитель: Ростовцева Л.В.
преподаватель химии высшей квалификационной категории
Красноярск
2015
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4
Тема занятия «Решение задач по способам выражения концентрации растворов»
Значение темы:
Растворы имеют большое значение для живых организмов. Сложные физико – химические процессы в организме человека, животных и растений протекают в растворах. Растворами являются важнейшие физиологические жидкости: плазма крови, лимфа, желудочный сок и др.
Многие лекарственные препараты применяются в виде жидких лекарственных форм, например, физиологический раствор (0,9% р-р NaCl), который по составу соответствуют плазме крови и его вводят в кровь при некоторых заболеваниях. В медицине широко применяется 5%-ный спиртовой раствор йода для обработки ран, ссадин, операционного поля. При некоторых аллергических заболеваниях взрослым назначают раствор с массовой долей хлорида кальция CaCl2 10%.
Знания о свойствах растворов, способах выражения концентрации растворов необходимы для освоения профессии фармацевта. Фармацевт должен уметь изготавливать лекарственные формы по рецептам и требованиям учреждений здравоохранения, в т.ч. и жидкие лекарственные формы. Для этого необходимо уметь произвести нужные расчеты, знать способы приготовления растворов с различными видами концентрации.
Цели обучения
Общая цель:
Студент должен овладеть общими компетенциями:
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
Студент должен овладеть профессиональными компетенциями
ПК 2.1. Изготавливать лекарственные формы по рецептам и требованиям учреждений здравоохранения.
ПК 2.2. Изготавливать внутриаптечную заготовку и фасовать лекарственные средства для последующей реализации.
ПК 2.3. Владеть обязательными видами внутриаптечного контроля лекарственных средств.
Учебная цель:
Закрепить и систематизировать знания учащихся о растворах, способах выражения концентрации растворов.
Сформировать умения:
решать задачи с использованием понятия массовая доля растворенного вещества в растворе;
рассчитывать навеску при приготовлении растворов молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента;
определять факторы эквивалентности кислот, оснований, солей.
Метод обучения: частично-поисковый
Тип занятия: закрепление знаний и формирование умений
Место проведения практического занятия: учебная комната.
Оснащение занятия: методические рекомендации к практическому занятию, дидактический материал.
Таблицы: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, таблицы плотности некоторых кислот и щелочей.
Схема хронокарты практического занятия

п/п Этапы
практического занятия Продолжительность (мин) Содержание этапа и оснащенность
Организационный 2 Проверка посещаемости и внешнего вида обучающихся.
Формулировка темы и цели 3 Преподавателем объявляется тема и ее актуальность, цели занятия.
Контроль исходного уровня знаний 20 Устный опрос.
Самостоятельная работа обучающихся (текущий контроль) 120 Решение задач по способам выражения концентрации растворов.
Итоговый контроль знаний 30 Самостоятельное решение задач по вариантам
Подведение итогов 3 Подводится итог занятия. Выставляются отметки.
7 Задание на дом 2 Бабков, А. В. Общая и неорганическая химия : учеб. для мед. училищ и колледжей / А. В. Бабков, Т. И. Барабанова, В. А. Попков. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2013, гл. 5, § 5.3 – 5.5, 5.7 – 5.8
Самостоятельная внеаудиторная работа
Решение задач с использованием массовой доли растворенного вещества в растворе, молярной концентрации и молярной концентрации эквивалента.
Всего: 180 Краткое содержание темы.
Массовая доля растворённого вещества (ω) выражает отношение массы растворённого вещества (mв-ва) к общей массе раствора (mр-ра).
Массовая доля растворённого вещества определяется в долях от единицы или в процентах.
ω = mв-ва /mр-ра · 100%
Молярная концентрация (молярность) С(Х) показывает отношение количества растворенного вещества, содержащегося в растворе, к объему раствора.
Молярную концентрацию рассчитывают по формуле:
С(Х) = n/V ,
где С(Х) – молярная концентрация, моль/л
n - количество растворённого вещества в молях
V – объём раствора (в литрах)
Т.к. n=m/М, то
С (Х) = m/ V · М(Х) или С(Х) = m · 1000/ V(мл) · М(Х)
m = С(Х) · V(мл) · М(Х) или m = С(Х) · V(мл) · М(Х)/1000
Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация, нормальность) показывает отношение количества вещества эквивалента к объему раствора
С(1/z X) = n(1/z X) / V = m/M(1/z X) · V или С(1/z X) = m · 1000/M(1/z X) · V
m = С(1/z X) · M(1/z X) · V или m = С(1/z X) · M(1/z X) · V(мл)/1000
1/z Х или fэкв (Х) - фактор эквивалентности - показывает, какая доля частицы вещества Х соответствует одному иону водорода в реакциях без изменения степени окисления или одному электрону в ОВР.
z – основность кислоты, кислотность основания, произведение степени окисления металла · число атомов металла соли, число электронов в ОВР
M(1/z X) – молярная масса эквивалента M(1/z X) = 1/z X · M(X)
Титр – масса вещества, растворённого в 1мл раствора.
Для расчёта титра пользуются формулами:
Т = m/V
Т = С(1/z X) · М(1/z X)/1000
Формулы пересчета концентраций
С(1/z X) = ω · ρ · 10/ M(1/z X) С(Х)= ω · ρ · 10/М(Х)
С(Х)= С(1/z X) · M(1/z X)/М(Х) С(1/z X) = С( X) · M(X)/М(1/z Х)
Алгоритм нахождения массы растворенного вещества и массы воды, необходимые для приготовления раствора.
Задача.
Вычислить массу соли и воды, необходимые для приготовления 40 г раствора NаСl с массовой долей 5%.
1. Запишите условие задачи с помощью общепринятых обозначений
Дано:
m р-ра = 40г
ω = 5%

m (NаСl) - ?
m (Н2О) - ?
Решение:
1. Рассчитайте массу растворенного вещества по формуле:
m в-ва= ω∙ m р-ра/100%
m (NаСl) = 5% · 40г/100% = 2г
2. Найдите массу воды по разности между массой раствора и массой растворенного вещества:
m р-ля = m р-ра – m в-ва
m (Н2О) = 40г – 2г = 38 г.
3.Запишите ответ.
Ответ: для приготовления раствора необходимо взять 2г соли и 38г воды.
Алгоритм нахождения массовой доли растворенного вещества
при разбавлении (упаривании) раствора
Задача
К 15% раствору, масса которого 80г, добавили 30г воды. Какой стала массовая доля растворённого вещества в полученном растворе?
1. Запишите условие задачи с помощью общепринятых обозначений.
Дано:
ω1 = 15%
mр-ра1=80г
m(Н2О) = 30г

ω2-?
Решение:
1. В результате разбавления (упаривания) раствора масса раствора увеличилась (уменьшилась), а вещества в нём осталось столько же.
Рассчитайте массу растворённого вещества, преобразуя формулу:
ω = m в-ва/m р-ра∙ 100%
m в-ва= ω1· mр-ра1 /100%
mв-ва = 15% · 80г = 12г
2. При разбавлении раствора общая масса его увеличивается (при упаривании - уменьшается).
Найдите массу вновь полученного раствора:
mр-ра2 = mр-ра1 + m(H2O)
m р-ра2 = 80г + 30г=110г
3. Рассчитайте массовую долю растворённого вещества в новом растворе:
ω2 = m в-ва/ m р-ра2 ∙ 100%
ω2 = 12г/ 110г· 100% = 10,9%
4. Запишите ответ
Ответ: массовая доля растворенного вещества в растворе при разбавлении равна 10,9%
Алгоритм решения задач по «правилу креста»
Для получения раствора с заданной массовой долей (%) растворенного вещества путем смешивания двух растворов с известной массовой долей растворенного вещества пользуются диагональной схемой ("правило креста").
Сущность этого метода состоит в том, что по диагонали из большей величины массовой доли растворенного вещества вычитают меньшую.
a с – в
\ /
с
/ \
в а – с Разности (с-в) и (а-с) показывают, в каких соотношениях нужно взять растворы а и в, чтобы получить раствор с.
Если для разбавления в качестве исходного раствора используют чистый растворитель, например, Н20, то концентрация его принимается за 0 и записывается с левой стороны диагональной схемы.
Задача
Для обработки рук хирурга, ран, послеоперационного поля используется йодная настойка с массовой долей 5%. В каком массовом соотношении нужно смешать растворы с массовыми долями йода 2,5% и 30%, чтобы получить 330 г йодной настойки с массовой долей йода 5%?
1. Запишите условие задачи с помощью общепринятых обозначений.
Дано:
ω1 = 30%
ω2 = 2,5%
ω3 = 5%
m3 = 330г

m1= ?
m2= ?
Решение:
1. Составьте "диагональную схему". Для этого запишите массовые доли исходных растворов друг под другом, по левую сторону креста, а в центре заданную массовую долю раствора.
2,5
\ /
5
/ \
30
2. Вычитают из бóльшей массовой доли меньшую (30–5=25; 5–2,5=2,5) и находят результаты.
Записывают найденные результаты с правой стороны диагональной схемы: при возможности сокращают полученные числа. В данном случае 25 в десять раз больше, чем 2,5, то есть вместо 25 записывают 10, вместо 2,5 пишут 1.
30 2,5 (1)
\ /
5
/ \
2,5 25 (10)
Числа (в данном случае 25 и 2,5 или 10 и 1)называют массовыми числами. Массовые числа показывают, в каком соотношении необходимо взять исходные растворы, чтобы получить раствор с массовой долей йода 5%.
3. Определите массу 30% и 2,5% раствора по формуле:
mр-ра = число частей · m3/ сумму массовых частей
m1(30%) = 1· 330г /1+10 = 30г
m2(2,5%) = 10 · 330г/ 1+10 = 300г
4. Запишите ответ.
Ответ: для приготовления 330 г раствора с массовой долей йода 5% необходимо смешать 300 г раствора с массовой долей 2,5% и 30 г с массовой долей 30%.

Алгоритм решения задач на приготовление раствора из кристаллогидрата
Задача
Определить массу кристаллогидрата Na2CO3∙ 10H2O и воды, которые необходимо взять для приготовления раствора массой 540 г. с массовой долей карбоната натрия 15%.
1. Запишите условие задачи с помощью общепринятых обозначений.
Дано:
mр-ра = 540г
ω(Na2CO3) = 30%

m (Na2CO3∙ 10H2O) = ?
m(Н2О) = ?
Решение:
1. Определите массу карбоната натрия Na2CO3, содержащегося в 540 г. раствора
m в-ва= ω1· m р-ра /100%
m (Na2CO3) = 15% ∙ 540 г. /100% = 81 г.
2. Сделайте пересчет рассчитанной массы на кристаллогидрат. Для этого рассчитайте молярные массы Na2CO3 и Na2CO3∙ 10H2O
М (Na2CO3) = 106 г/моль
М (Na2CO3∙ 10H2O) = 286 г/моль
Отсюда по формуле m = n∙ M найдите массы Na2CO3 и Na2CO3∙ 10H2O, приняв количество вещества n равным 1 моль
m (Na2CO3) = 106 г.
m (Na2CO3∙ 10H2O) = 286 г.
3. Вычислите массу кристаллогидрата, составив отношение:
в 286 г. Na2CO3∙ 10H2O содержится 106 г. Na2CO3,
а в х г. Na2CO3∙ 10H2O ------------------ 81 г. Na2CO3
х = 286∙ 81/ 106 = 219 г. – масса Na2CO3∙ 10H2O, необходимая для приготовления раствора.
4. Вычислите массу воды:
m(Н2О) = m р-ра – m в-ва
m(Н2О) = 540 – 219 = 321 г.
5. Запишите ответ:
Ответ: для приготовления раствора потребуется 219 г. Na2CO3∙ 10H2Oи 321 г. воды
Контроль исходного уровня:
Что такое растворы?
Из каких компонентов состоит жидкий раствор?
От каких факторов зависит растворимость веществ?
Какие процессы протекают при растворении веществ в воде?
Какие способы выражения концентрации растворов вы знаете?
Что называется массовой долей растворенного вещества в растворе? Запишите формулу расчета.
Как изменится концентрация раствора после его разбавления? Изменится ли при этом масса растворенного вещества, масса раствора?
Как изменится концентрация раствора после его упаривания? Изменится ли при этом масса растворенного вещества, масса раствора?
Что показывает молярная концентрация раствора? Запишите формулу расчета.
Что показывает молярная концентрация эквивалента? Запишите формулу расчета.
Что показывает фактор эквивалентности?
Самостоятельная работа студентов
Решение предложенных задач
Массовая доля растворенного вещества в растворе
1. Найти массовую долю глюкозы в растворе, полученном при растворении 40 г. глюкозы в 280 г. воды.
Ответ: 12,5%
2. Хлорид бария массой 6 г. растворили с 250 мл воды (плотность воды принять 1 г/мл). Чему равна массовая доля соли в полученном растворе?
Ответ: 2,34%
3. В 1000 г воды растворили 2 моль сульфата калия. Рассчитайте массовую долю растворенного вещества.
Ответ: 25,8%
4. Требуется приготовить 500 г. раствора с массовой долей хлорида калия 14%. Рассчитайте массу требуемых хлорида калия и воды.
Ответ:70 г. хлорида калия и 430 г. воды.
5. Рассчитайте массу сульфата калия и воды, которые нужно взять для приготовления 60 г. раствора с массовой долей растворенного вещества 15%.
Ответ: 9 г. сульфата калия и 51 г. воды
6. Определите массу соли и воды, которые потребуются для приготовления раствора объемом 120 мл (плотность 1,1 г/мл) с массовой долей соли 15%.
Ответ: 19,8 г. соли и 112,2 г. воды
7. Раствор с массовой долей серной кислоты 44% имеет плотность 1,34г/мл. Рассчитайте количество вещества серной кислоты, которая содержится в 1 л. такого раствора.
Ответ: 6 моль
8. В 1 л. раствора серной кислоты содержится 2,1 моль H2SO4. Рассчитайте массовую долю растворенного вещества, учитывая, что плотность раствора равна 1,13г/мл.
Ответ: 18,2%
9. Имеется соль массой 200г. Рассчитайте массу воды, которую надо взять, чтобы получить раствор с массовой долей соли 12,5%.
Ответ: 1400 г.
10. Определите массу хлорида калия, который нужно растворить в 100 г. воды, чтобы получить раствор с массовой долей KCl 15%.
Ответ: 17,64 г.
11. К 150 г. раствора с массовой долей сульфата калия 10% добавили 100 г. воды. Вычислите массовую долю соли в полученном после разбавления растворе.
Ответ: 6%
12. Из 400 г. 50% раствора серной кислоты выпариванием удалили 100 г. воды. Чему равна массовая доля H2SO4 в оставшемся растворе?
Ответ: 66,6%
13. К 500 мл 30% раствора азотной кислоты (плотность 1,20 г/мл) прибавили 1 л. воды. Чему равна массовая доля HNO3 в полученном растворе?
Ответ: 11,25%
14. К 100 мл 96% серной кислоты (плотность 1, 84 г/мл) прибавили 400 мл воды. Чему равна массовая доля H2SO4 в полученном растворе?
Ответ:30,2%
15. В 200 г. воды растворено 25 г. медного купороса CuSO4∙ 5H2O. Какова процентная концентрация сульфата меди (II) в полученном растворе?
Ответ: 7,1%
16. Определите массовую долю Na2SO4 в растворе, полученном при растворении 84 г. Na2SO4∙ 10H2O в 300 г. воды
Ответ: 9,6%
17. Приготовить 100г. 5 % - ного раствора MgSO4 из кристаллогидрата MgSO4 ∙ 7Н2О.
Ответ: масса MgSO4 ∙ 7Н2О равна 10, 25 г., масса воды 89,75 г.

18. Сколько мл. 12%-ного и 6%-ного растворов серной кислоты потребуется для приготовления 600 г. 8%-ного раствора?
Ответ: объем 12% -ного раствора 185 мл., объем 6%-ного раствора 385 мл.
19. Сколько г. 30 % -ного и 3% растворов перекиси водорода потребуется для приготовления 540 г. 6%-ного раствора?
Ответ: масса 30%-ного раствора 60 г., масса 3 %-ного раствора 480 г.
20. При ожоге кожи кислотой, для нейтрализации применяют 3%-ный раствор гидрокарбоната натрия. Сколько граммов раствора, содержащего
25 % этой соли и воды понадобится для приготовления 100 г. 3%-ного раствора.
Ответ: масса 25%-ного раствора 12 г., масса воды 88 г.
21. Для нейтрализации щелочи, попавшей в глаза, применяют 2%-ный раствор борной кислоты. Сколько граммов раствора, содержащего 5% этой кислоты, понадобится для приготовления 500 г. 2%-ного раствора?
Ответ: масса 5%-ного раствора 200г., масса воды 300 г.
22.Формалин – это 40% раствор формальдегида. Сколько граммов 65%-ного раствора формальдегида и воды нужно взять для приготовления 500 г. формалина
Ответ: масса 65%-ного раствора 307,6 г, масса воды 192,3 г.
Молярная концентрация. Молярная концентрация эквивалента. Титр.
1. В воде растворили 12 г. сульфата магния, объем раствора довели до 200 мл. Определите молярную концентрацию соли в полученном растворе.
а) 0,06 моль/л
б) 60 моль/л
в) 0,0005 моль/л
г) 0,5 моль/л
Ответ: г)
2. Имеются два раствора азотной кислоты. В каком из них содержится больше всего кислоты?
а) 2 литра раствора с концентрацией 1,75 моль/л
б) 500 мл раствора с концентрацией 7,7 моль/л
Ответ: б)
3. Сколько граммов КОН содержится в 0,2М растворе объёмом 500мл?
Ответ: 5,6 г.
4. Определите молярную концентрацию 10 % - ного раствора H3PO4, плотность которого равна 1,05 г/мл.
Ответ: 1,07%
5. Какова массовая доля (%) H2SO4 в 1,5М растворе, плотность которого 1,04 г/мл?
Ответ: 14,1%
6. До какого объёма надо разбавить 100 мл. 5М раствора серной кислоты, чтобы получить 0,25М раствор?
Ответ: 2000 мл.
7. Рассчитайте М (1/z Х) следующих веществ: гидроксид калия, гидроксид кальция, серная кислота, карбонат натрия, сульфат алюминия
Ответ: 56; 37; 49; 56; 57
8. Сколько граммов гидроксида бария потребуется для получения 800 мл. раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,4 моль/л?
Ответ: 27,36 г.
9. В каком объеме раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1моль/л содержится 8 г. CuSO4?
Ответ: 1 л.
10. Определите С (1/z Х) 0,3 М раствора ортофосфорной кислоты.
Ответ: 0,9 моль/л
Итоговый контроль знаний. Самостоятельное решение задач по вариантам.
ВАРИАНТ 1
Вычислите массу хлорида натрия и объем воды, необходимые для приготовления 400 г. 0,9 % -ного раствора.
Вычислите массу CuSO4 · 5H2O и объем воды, необходимые для приготовления 200 г. 8%-ного раствора сульфата меди.
Вычислите массу иодида калия в 250 мл. 0,5м раствора этой соли.
Ответы:
1. 3,6 г NaCl, 396,4 мл воды
2. 25 г. CuSO4 · 5H2O и 175 мл. воды
3. 20,75 г.
ВАРИАНТ 2
Рассчитайте массовую долю соли в растворе, полученном при растворении 7 г. поваренной соли в 43 мл. воды.
Какой объем 36%-ного раствора соляной кислоты и воды следует взять для приготовления 8,3%-ного раствора массой 500 г. Плотность найдите по таблице.
В каком объеме 0,1М раствора содержится 2, 452 г. серной кислоты?
Ответы:
1. 14%
2. 36%-ного раствора соляной кислоты – 98,2 мл, объем воды - 384,7 мл.
3. 250 мл.
ВАРИАНТ 3
К 150 г. 8%-ного раствора прибавили 50 г. воды. Какова массовая доля растворенного вещества в полученном растворе?
Вычислите массу Na2SO4 · 10 H2O и объем воды, необходимые для приготовления 50 г. 14,2%-ного раствора.
Вычислите молярную массу эквивалента серной кислоты
Ответы:
1. 6%
2. 16,1 г. Na2SO4 · 10 H2O, 33,9 мл воды
3. 49 г/моль
ВАРИАНТ 4
Вычислите массу бромида калия, необходимую для приготовления 200 мл 0, 25М раствора.
Вычислите массу 65%-ной азотной кислоты и воды, необходимые для приготовления 200 г. 15%-ного раствора.
Вычислите молярную концентрацию 12%-ного раствора серной кислоты. Плотность найдите по таблице.
Ответы:
1. 5,95 г.
2. Масса 65%-ного раствора 46,15 г., масса воды 153,85 г.
3. 1,32 моль/л.
ВАРИАНТ 5
Из 250 г. 10% раствора соли упариванием удалили 50 г. воды. Какова массовая доля растворенного вещества в полученном растворе?
В каком объеме раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л содержится 0, 4900 г. серной кислоты?
Вычислите массу 30%-ного раствора перекиси водорода, необходимую для приготовления 300 г. 3%-ного раствора.
Ответы:
1. 12,5%
2. 100 мл.
3. 30 г.

Приложенные файлы

  • docx file4
    Размер файла: 43 kB Загрузок: 22