Тема 3. Дисперсные системы и растворы

Классификация дисперсных систем, массовая доля растворённого вещества, молярная концентрация, разбавление и упаривание растворов. 100 заданий на отработку.

Простыми словами

Песок в воде оседает, молоко не оседает, но мутное, а соль растворяется полностью и прозрачно. Разница — в размере частиц, раздробленных в воде. Всё это дисперсные системы: мелко раздробленное вещество (дисперсная фаза) распределено в другом (дисперсионной среде).

Границы: 1 нм и 100 нм (

1 нм = 1 0^{- 9}

м)

Дисперсные системы

Система	Размер частиц	Признаки	Примеры
грубодисперсные	больше 100 нм	частицы видны, со временем оседают или всплывают	глина в воде, молоко, туман, дым
коллоидные	1–100 нм	не оседают, рассеивают луч света	золи (белок в воде), гели (желе, студень)
истинные растворы	меньше 1 нм	однородны, прозрачны, свет не рассеивают	раствор соли, сахара

Фаза в среде	Название	Пример
твёрдая в жидкой	суспензия	глина или мел в воде
жидкая в жидкой	эмульсия	молоко, майонез
жидкая или твёрдая в газе	аэрозоль	туман, дым
газ в жидкой	пена	мыльная пена

Эффект ТиндаляРассеивание луча света коллоидным раствором — в нём виден светящийся «путь» луча. Так коллоид отличают от истинного раствора.

КоагуляцияСлипание коллоидных частиц и выпадение осадка — при нагревании или добавлении электролита.

СинерезисСамопроизвольное отделение жидкости от геля: черствение хлеба, отделение сыворотки.

Массовая доля растворённого вещества

ω = \frac{m _{в - ва}}{m _{р - ра}} \cdot 100%, m_{р - ра} = m_{в - ва} + m_{воды}

массовая доля

где $ω$ — массовая доля, %; $m_{в - ва}$ — масса растворённого вещества, г; $m_{р - ра}$ — масса всего раствора, г. Отсюда $m_{в - ва} = \frac{m _{р - ра} \cdot ω}{100%}$ .

4 г соли в 96 г воды: $m_{р - ра} = 4 + 96 = 100$ г, $ω = \frac{4}{100} \cdot 100% = 4%$ .
Раствор 100 г содержит 10 г $CuS O_{4}$ : $ω = 10%$ .

В знаменателе — масса раствора, а не воды: $\frac{4}{96}$ — ошибка.

При добавлении воды масса вещества не меняется, масса раствора растёт.

200 г 20 %-го раствора KOH: вещества $200 \cdot 0, 20 = 40$ г.
Добавили 200 г воды: раствора $200 + 200 = 400$ г.
$ω = \frac{40}{400} \cdot 100% = 10%$ . Аналогично: 300 г 10 %-го + 100 г воды → $\frac{30}{400} = 7, 5%$ .

При разбавлении: $m_{1} ω_{1} = m_{2} ω_{2}$ — «вещества столько же». При упаривании — наоборот: вещества столько же, раствора меньше, доля растёт.

Молярная концентрация

c = \frac{n}{V}, n = \frac{m}{M}

молярная концентрация, моль/л

где $n$ — количество растворённого вещества, моль; $V$ — объём раствора, л (не объём воды!); $m$ — масса вещества, г; $M$ — молярная масса, г/моль. Отсюда $n = c \cdot V$ , $m = c \cdot V \cdot M$ .

0,05 моль KCl в 0,5 л: $c = \frac{0 , 05}{0 , 5} = 0, 1$ моль/л.
Сколько моль $MgC l_{2}$ в 2 л раствора с $c = 0, 1$ моль/л? $n = 0, 1 \cdot 2 = 0, 2$ моль.

Объём в миллилитрах переводите в литры: 250 мл = 0,25 л.

Растворение и растворимость

Растворение — физико-химический процесс: частицы вещества взаимодействуют с молекулами воды (гидратация). Поэтому раствор может нагреваться (серная кислота, $NaOH$ ) или охлаждаться (нитрат аммония $N H_{4} N O_{3}$ ).

Раствор	Определение
ненасыщенный	при данной температуре вещество ещё может растворяться
насыщенный	вещество больше не растворяется; раствор в равновесии с осадком
пересыщенный	вещества растворено больше, чем в насыщенном; неустойчив, при встряхивании выпадают кристаллы

Растворимость большинства твёрдых веществ с ростом температуры растёт, а газов — уменьшается (поэтому тёплая газировка выдыхается быстрее).

Посмотреть и посчитать

Калькуляторы

Молярная масса

Примеры заданий

Это несколько заданий из тренажёра, остальные — в тренажёре в начале страницы.

Раствор массой 100 г содержит 10 г сульфата меди(II). Чему равна массовая доля растворённого вещества (в %)?

Величина	Значение
m(вещества)	10 г
m(раствора)	100 г
ω	?

Показать ответ

Ответ: 10
Решение. ω = 10100 · 100 % = 10 %.

Сколько граммов воды потребуется, чтобы из 25 г гидроксида натрия приготовить раствор с массовой долей 25 %?

Величина	Значение
m(вещества)	25 г
ω	25 %
m(воды)	?

Показать ответ

Ответ: 75
Решение. m(р-ра) = 25 · 10025 = 100 г; m(H₂O) = 100 − 25 = 75 г.

Сколько моль хлорида магния содержится в 2 л раствора с молярной концентрацией 0,1 мольл?

Величина	Значение
c	0,1 моль/л
V(раствора)	2 л
n	?

Показать ответ

Ответ: 0,2
Решение. n = 0,1 · 2 = 0,2 моль.

Какую массу сульфата цинка нужно взять, чтобы приготовить 5 л раствора с молярной концентрацией 0,1 мольл (ответ в граммах)?

Величина	Значение
вещество	ZnSO₄
M	161 г/моль
c	0,1 моль/л
V(раствора)	5 л
m(вещества)	?

Показать ответ

Ответ: 80,5
Решение. n = 0,1 · 5 = 0,5 моль; M(ZnSO₄) = 161 гмоль; m = 0,5 · 161 = 80,5 г.

Дисперсная фаза — жидкая, дисперсионная среда — жидкая. Как называется такая система?

Система	Фаза	Среда
эмульсия	жидкая	жидкая
суспензия	твёрдая	жидкая
аэрозоль (туман)	жидкая	газообразная
аэрозоль (дым)	твёрдая	газообразная

эмульсия
суспензия
аэрозоль (туман)
аэрозоль (дым)

Показать ответ

Ответ: эмульсия
Решение. Фаза жидкая в среде жидкая — это эмульсия. Примеры: молоко, майонез.

Раствор массой 150 г содержит 15 г гидроксида калия. Чему равна массовая доля растворённого вещества (в %)?

Величина	Значение
m(вещества)	15 г
m(раствора)	150 г
ω	?

Показать ответ

Ответ: 10
Решение. ω = 15150 · 100 % = 10 %.

Сколько граммов воды потребуется, чтобы из 50 г хлорида бария приготовить раствор с массовой долей 25 %?

Величина	Значение
m(вещества)	50 г
ω	25 %
m(воды)	?

Показать ответ

Ответ: 150
Решение. m(р-ра) = 50 · 10025 = 200 г; m(H₂O) = 200 − 50 = 150 г.

Как называется самопроизвольное отделение жидкости от геля (например, черствение хлеба)?

эффект Тиндаля
диффузия
синерезис
коагуляция

Показать ответ

Ответ: синерезис
Решение. Со временем структура геля сжимается и «выдавливает» жидкость — это синерезис.