Практическая работа 1, страница 39 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Практическая работа 1. Химическое количество вещества

Цель работы: закрепить знания по теме «Химическое количество вещества», умения обращаться с оборудованием и реактивами, производить расчеты с использованием понятия «моль».

Оборудование и реактивы: мерный цилиндр, химические стаканы, весы, шпатель, измерительная линейка; вода, карбонат натрия (или другое твердое вещество по выбору учителя).

Соблюдайте правила безопасного поведения!

Выполнение работы

Задание 1. Определение химического количества и объема жидкого вещества (воды)

a) Определение химического количества жидкого вещества (воды)

Отмерьте при помощи мерного цилиндра воду объемом 10; 36; 45 $cm^3$ (по указанию учителя). Из химического стакана или колбы налейте воду в цилиндр и следите за наполнением до нужного объема (по нижнему уровню жидкости). Рассчитайте химическое количество воды в этой порции.

б) Расчет объема воды определенного химического количества

Рассчитайте массу воды химическим количеством 1; 1,5; 2,5 моль (по указанию учителя). Учитывая, что плотность воды равна 1 $г/cm^3$, найдите объем вашей порции воды.

Отмерьте мерным цилиндром данный объем воды.

Задание 2. Определение химического количества и массы газообразного вещества

a) Определение химического количества газообразного вещества

Измерьте линейкой длину (мм) ребра указанного куба (1, 2 или 3 на рисунке 11) и примите условно, что эта величина выражена в дециметрах (дм).

Определите объем куба по известной вам формуле $V = a^3$.

Предположите, что куб заполнен азотом $N_2$ при н. у. Рассчитайте химическое количество азота $N_2$ в кубе.

б) Расчет массы определенного химического количества газообразного вещества

Рассчитайте массу (г) азота в кубе.

Дополнительное задание. Сделайте подобные вычисления для углекислого газа $CO_2$ и сероводорода $H_2S$.

Задание 3. Определение массы и взвешивание твердого вещества

a) Расчет массы определенного химического количества твердого вещества

Рассчитайте массу соды $Na_2CO_3$ (или другого вещества по указанию учителя) химическим количеством 0,02; 0,03; 0,05 моль.

б) Взвешивание твердого вещества

Приведите весы с пустым стаканом на левой чаше в равновесие. На правую чашу весов поставьте разновесы, соответствующие рассчитанной массе вещества. Небольшими порциями насыпьте в стакан вещество до уравновешивания чаш весов.

Оформите отчет о проделанной работе.

Задание 1. Определение химического количества и объема жидкого вещества (воды)

а) Определение химического количества жидкого вещества (воды)

В соответствии с заданием, для расчета выберем объем воды, равный 36 см³.

Дано:

Вещество: вода (H₂O)
Объем $V(\text{H}_2\text{O}) = 36$ см³
Плотность $\rho(\text{H}_2\text{O}) = 1$ г/см³

Найти:

Химическое количество $n(\text{H}_2\text{O})$ - ?

Решение:

1. Для нахождения химического количества вещества необходимо знать его массу и молярную массу. Молярная масса воды ($M(\text{H}_2\text{O})$) рассчитывается на основе относительных атомных масс элементов, входящих в ее состав (H и O).

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot A_r(\text{H}) + 1 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.

2. Массу порции воды ($m$) найдем, используя известную формулу, связывающую массу, плотность ($\rho$) и объем ($V$): $m = \rho \cdot V$.

$m(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ г/см}^3 \cdot 36 \text{ см}^3 = 36$ г.

3. Теперь можно рассчитать химическое количество ($n$) по формуле $n = m / M$.

$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{36 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 2$ моль.

Ответ: химическое количество воды в порции объемом 36 см³ составляет 2 моль.

б) Расчет объема воды определенного химического количества

В соответствии с заданием, для расчета выберем химическое количество воды, равное 1,5 моль.

Дано:

Вещество: вода (H₂O)
Химическое количество $n(\text{H}_2\text{O}) = 1.5$ моль
Плотность $\rho(\text{H}_2\text{O}) = 1$ г/см³

Найти:

Объем $V(\text{H}_2\text{O})$ - ?

Решение:

1. Сначала найдем массу ($m$) данной порции воды, зная ее химическое количество ($n$) и молярную массу ($M$). Молярная масса воды была рассчитана в предыдущем задании: $M(\text{H}_2\text{O}) = 18$ г/моль. Используем формулу $m = n \cdot M$.

$m(\text{H}_2\text{O}) = 1.5 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 27$ г.

2. Зная массу и плотность воды, найдем ее объем ($V$) по формуле $V = m / \rho$.

$V(\text{H}_2\text{O}) = \frac{27 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 27$ см³.

Ответ: объем порции воды химическим количеством 1,5 моль составляет 27 см³.

Задание 2. Определение химического количества и массы газообразного вещества

а) Определение химического количества газообразного вещества

Для выполнения задания выберем модель куба №2. Предположим, что измерение его ребра линейкой дало результат 20 мм. Согласно условию, принимаем эту величину в дециметрах, то есть длина ребра куба $a = 2$ дм. Предположим, что куб заполнен азотом $N_2$ при нормальных условиях (н. у.).

Дано:

Вещество: азот ($N_2$)
Длина ребра куба $a = 2$ дм
Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Химическое количество $n(N_2)$ - ?

Решение:

1. Определим объем куба ($V$) по формуле $V = a^3$.

$V = (2 \text{ дм})^3 = 8$ дм³.

2. Так как куб заполнен газом, объем газа равен объему куба: $V(N_2) = 8$ дм³. При нормальных условиях молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 дм³/моль.

3. Рассчитаем химическое количество азота по формуле $n = V / V_m$.

$n(N_2) = \frac{8 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0.357$ моль.

Ответ: химическое количество азота в кубе составляет примерно 0,357 моль.

б) Расчет массы определенного химического количества газообразного вещества

Дано:

Вещество: азот ($N_2$)
Химическое количество $n(N_2) \approx 0.357$ моль

Найти:

Масса $m(N_2)$ - ?

Решение:

1. Для расчета массы необходимо знать молярную массу азота ($M(N_2)$).

$M(N_2) = 2 \cdot A_r(N) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль.

2. Рассчитаем массу азота по формуле $m = n \cdot M$.

$m(N_2) = 0.357 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} \approx 9.996$ г $\approx 10.0$ г.

Ответ: масса азота в кубе составляет примерно 10,0 г.

Дополнительное задание. Сделайте подобные вычисления для углекислого газа CO₂ и сероводорода H₂S.

Объем и, следовательно, химическое количество газов будут такими же, как для азота, так как по закону Авогадро, равные объемы разных газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул (и молей).

$V = 8$ дм³; $n \approx 0.357$ моль.

Расчет для углекислого газа (CO₂):

1. Молярная масса $M(\text{CO}_2) = A_r(\text{C}) + 2 \cdot A_r(\text{O}) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль.

2. Масса $m(\text{CO}_2) = n \cdot M = 0.357 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} \approx 15.7$ г.

Расчет для сероводорода (H₂S):

1. Молярная масса $M(\text{H}_2\text{S}) = 2 \cdot A_r(\text{H}) + A_r(\text{S}) = 2 \cdot 1 + 32 = 34$ г/моль.

2. Масса $m(\text{H}_2\text{S}) = n \cdot M = 0.357 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} \approx 12.1$ г.

Ответ: масса 8 дм³ углекислого газа при н.у. составляет примерно 15,7 г; масса 8 дм³ сероводорода при н.у. составляет примерно 12,1 г.

Задание 3. Определение массы и взвешивание твердого вещества

а) Расчет массы определенного химического количества твердого вещества

Для расчета выберем химическое количество карбоната натрия (соды) $Na_2CO_3$, равное 0,03 моль.

Дано:

Вещество: карбонат натрия ($Na_2CO_3$)
Химическое количество $n(Na_2CO_3) = 0.03$ моль

Найти:

Масса $m(Na_2CO_3)$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу карбоната натрия ($M(Na_2CO_3)$).

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot A_r(\text{Na}) + A_r(\text{C}) + 3 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 46 + 12 + 48 = 106$ г/моль.

2. Рассчитаем массу вещества по формуле $m = n \cdot M$.

$m(Na_2CO_3) = 0.03 \text{ моль} \cdot 106 \text{ г/моль} = 3.18$ г.

Ответ: масса 0,03 моль карбоната натрия составляет 3,18 г.

б) Взвешивание твердого вещества

Решение:

Процедура взвешивания рассчитанной массы вещества на рычажных весах включает следующие шаги:
1. Весы приводят в состояние равновесия с пустым стаканом (или листком бумаги для взвешивания) на левой чаше.
2. На правую чашу весов помещают гирьки-разновесы, суммарная масса которых равна рассчитанной массе вещества, то есть 3,18 г.
3. С помощью шпателя в стакан на левой чаше аккуратно добавляют карбонат натрия до тех пор, пока коромысло весов не придет в равновесие. Это означает, что масса вещества в стакане равна массе разновесов.

Ответ: для взвешивания 0,03 моль карбоната натрия необходимо отмерить на весах порцию вещества массой 3,18 г.

В ходе выполнения практической работы были отработаны расчеты, связывающие основные физико-химические величины: массу, объем и химическое количество вещества. Были применены ключевые понятия, такие как молярная масса и молярный объем газа при нормальных условиях, для решения задач, охватывающих вещества в жидком, газообразном и твердом агрегатных состояниях. Данная работа способствует закреплению теоретических знаний и практических навыков по теме «Химическое количество вещества».