Агрегатное состояние вещества бывает твёрдое, жидкое и газообразное. (Существует ещё плазма, но об этом в школе обычно не говорят.)
НАПРИМЕР, вода при нормальном давлении может быть
в твёрдом состоянии (лёд) – при температуре 0 градусов по Цельсию и ниже
в жидком состоянии – при температуре ниже + 100 градусов по Цельсию
в газообразном состоянии – при температуре + 100 градусов и выше.
ТВЁРДОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА – это такое состояние, при котором атомы, молекулы или ионы, из которых состоит вещество, плотно прижаты друг к другу, образуя прочную кристаллическую решётку.
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЁТКА бывает ИОННАЯ, АТОМНАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ.
ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА – это такое состояние вещества, при котором атомы, молекулы или ионы вещества двигаются относительно друг друга на близких расстояниях.
ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА – это такое состояние вещества, при котором атомы, молекулы или ионы вещества двигаются относительно друг друга на больших расстояниях (расстояниях, намного больших, чем размеры частиц, из которых состоит вещество).
Т.е., в твёрдом состоянии частица вещества плотно прижаты друг к другу, при переходе в жидкое состояние эти частицы начинают двигаться, разрушая кристаллическую решётку, а в газообразном они разлетаются друг от друга на большие расстояния. И всё это получается благодаря энергии, которую получают частицы вещества, например, при нагревании.
ИЗМЕРЕНИЕ ВЕЩЕСТВ, НАХОДЯЩИХСЯ В РАЗНЫХ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЯХ
Вещество в твёрдом агрегатном состоянии измеряется по его массе (г, кг, ц, т)
1кг=1000г, 1ц=100кг, 1т=1000кг
Вещество в жидком состоянии – по его объёму (см3=мл, дм3=л, м3)
1л=1000мл, 1 м3=1000л
Чтобы объём перевести в массу, нужно воспользоваться формулой:
m = V x p
p – плотность вещества (г/см3)
Вещество в газообразном состоянии измеряется по объёму. (л, см3). Чтобы перевести V газа в m, нужно воспользоваться ЗАКОНОМ АВОГАДРО.
любые газы при одинаковых условиях (температура, давление, количество) занимают одинаковый объём.
1 моль газа (= 6 умножить на 10 в 23-й степени атомов, молекул) при нормальных условиях (н.у.) (T = 0 градусов по Цельсию, P = 760 мм ртутного столба) занимает объём V = 22,4 л
ПРИМЕР ЗАДАЧИ:
Определить при н.у. объём газа, образующегося при взаимодействии 0,02 кг кальция и 0,36 л (360 см3) воды. (плотность воды = 1 г/см3)
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ:
1. Определяем массу (в граммах) веществ, используемых в задаче.
m Cа = 0,02 кг = 20 г
m Н2О = v. p = 360 cм3. 1 г/см3 – 360 г
2. Записываем уравнение реакции: Са + 2Н2О – Са(ОН)2 + Н2
3. Рассчитываем молярные массы веществ, участвующих в реакции:
Са + 2Н2О == Са(ОН)2 + Н2
1 моль 2 моль 1 моль 1 моль
40 г/моль (1. 2 + 16) 40 + (16+1). 2 1. 2
18 г/моль 74 г/моль 2 г/моль
40г 36 г 74 г 2 г
Проверяем по закону сохранения масс (массу вещества в начале реакции и массу вещества в конце реакции).
4. Подставляем массу веществ, данных в условии задачи.
Са + 2Н2О == Са(ОН)2 + Н2
40г36г74г2г
20г 360г Хг
5. Считаем пропорции: 40/20 = 2/Х
Х = 1 г
36/360 = 2/Х
Х = 20 г
Из этих двух ответов берём наименьший, потому что Са взято гораздо меньше, чем необходимой ему воды.
6. Переводим m (массу) образующегося газа в V (объём) по закону Авогадро.
1 моль Н2 массой 2г занимает объём при нормальных условиях (н.у.),
а Н2 массой 1г занимает объём Х л
2г/1г = 22,4л / Х л
Х = 11,2 л
ОТВЕТ: V водорода = 11,2 л
РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ
Вещества бывают растворимые в воде, нерастворимые и малорастворимые в воде. Это можно узнать по таблице растворимости веществ в воде.
Рассмотрим растворимость веществ в воде на примере пищевой соли (NaCl).
1) Пищевая соль (NaCl) находится в твёрдом агрегатном состоянии и образует ионную кристаллическую решётку:
+ _ + _
Na Cl Na Cl
_ + _ +
Cl Na Cl Na
+ _ + _
Na Cl Na Cl
2) Вода (Н2О) находится в жидком состоянии, и молекулы воды движутся относительно друг друга на близких расстояниях:
+ _ + _
H---O H---O
| + |+
H H
3) Когда кристалл пищевой соли попадает в воду, молекулы воды окружают его, притягиваясь соответствующими полюсами.
+ _ + _
Na Cl Na Cl
_ + _ + _ + _ +
O---H Cl Na Cl Na O---H
| + + _ + _ | +
H Na Cl Na Cl H
Так как молекулы воды находятся в движении, они разрывают кристалл пищевой соли NaCl на ионы Na+ и ионы хлора Cl-
+ _ + _ + _ + _
H---O Na O---H Cl H---O
| + | + | +
H H H
Молекулы воды окружают ионы натрия Na+ и ионы хлора Cl- и не дают им соединиться снова (если воду убрать, выпарить, например), то ионы натрия и хлора снова соединятся в кристалл.
Так происходит растворение пищевой соли NaCl в воде Н2О.
Растворение сахара (С12Н22О11) происходит не с образованием оинов, а с образованием молекул, так как у сахара молекулярная кристаллическая решётка.
ПИЩЕВАЯ СОЛЬ NaCl – ЭЛЕКТРОЛИТ.
САХАР С12Н22О11 – НЕЭЛЕКТРИЛИТ.
Раствор пищевой соли (электролита) в воде хорошо проводит электрический ток.
Раствор сахара (неэлектролита) в воде практически не проводит электрический ток.
ЭЛЕКТРОЛИТ – вещество, которое при растворении в воде или при нагревании распадается на ионы и проводит электрический ток.
НЕЭЛЕКТРОЛИТ – вещество, которое при растворении в воде или при нагревании не распадается на ионы и не проводит электрический ток.
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ – это процесс распада электролита на ионы при растворении в воде или нагревании.
Краткая запись процесса электролитической диссоциации:
H2O + _
NaCl === Na + Cl
Серная кислота тоже является электролитом.
H2O + 2-
H2SO4=== 2H + SO4
Электролитическая диссоциация объясняет механизм реакции ионного обмена.
HCl + NaOH === NaCl + H2O молекулярный вид реакции
+ _ + _ + _
H+Cl+Na+OH=== Na+Cl+ H2O ионный вид реакции
+ _
H + OH=== H2O краткий ионный вид реакции
Если все ионы в начале и в конце реакции, записанной в ионном виде, сокращаются, реакция ионного обмена невозможна.
СИЛА ЭЛЕКТРОЛИТА показывает способность электролита распадаться на ионы при растворении в воде или при нагревании.
СИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ – это электролит, который практически полностью распадается на ионы при растворении в воде или при нагревании.
СЛАБЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ – это электролит, который частично распадается на ионы при растворении в воде или при нагревании.
СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ (альфа) равна отношению продиссоциированных молекул (n) к общему числу молекул (N): альфа = n: N.
Альфа сильного электролита стремится к 1. Альфа слабого электролта стремится к 0.
Альфа неэлектролита = 0.
ЭЛЕКТРОЛИЗ – процесс, идущий в растворе или расплаве электролита под действием электрического тока.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК – это направленное движение заряженных частиц.
Рассмотрим электролиз водного раствора хлорида меди II (CuCl2)
H2O 2+ _
CuCl2 === Cu + 2Cl
Если в раствор хлорида меди II опустить два электрода: анод (+) и катод (-) (электроны движутся от анода к катоду по проводу), то положительно заряженные ионы меди Cu 2+ (катионы) будут притягиваться к катоду, а отрицательно заряженные ионы Cl- (анионы) будут притягиваться к аноду.
электроны(е-)
-------------------------
электрод АНОД + | 2+ | - КАТОД электрод
_ 0 | Cu----------- | 2+ 0
2Cl + 2(e-) == Cl2 | _ | Cu + 2(e-) == Cu
|------- 2Cl |
окисление | | восстановление
НА АНОДЕ АНИОНЫ ОТДАЮТ ЭЛЕКТРОНЫ, НА КАТОДЕ КАТИОНЫ ПРИНИМАЮТ ЭЛЕКТРОНЫ.
ЭЛЕКТРОЛИЗ – ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС, ИДУЩИЙ В РАСТВОРЕ ИЛИ РАСПЛАВЕ ЭЛЕКТРОЛИТА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
Электролиз будет идти до тех пор, пока все ионы не превратятся в атомы.
В данном примере на катоде будет образовываться вещество медь (Cu), а на аноде будет образовываться вещество хлор (Cl2).
КОНЦЕНТРАЦИЯ – величина, показывающая количество растворённого вещества, находящегося в растворе.
ПРОЦЕНТНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (массовая доля) показывает, сколько граммов растворённого вещества находится в 100 г раствора.
ПРИМЕРЫ
1) 200 г 10% раствора пищевой соли.
В 100 г раствора – 10 г соли (10%-ный раствор)
В 200г раствора – Х г соли.
100/200 = 10/Х
Х=20г
В 200 г 10% раствора пищевой соли находится 20 г соли.
2) Орпеделить конентрацию раствора, если в 150 г воды растворили 50 г пищевой соли.
Масса раствора m = 150 г + 50 г = 200 г
200г раствора 100%
50 г соли – Х%
200/50 = 100/Х
Х = 25%
Концентрация раствора, состоящего из 150 г воды и 50 г соли – 25%.
ЗАДАЧА
Определить m известняка (карбоната кальция), образующегося при пропускании
5,6 л углекислого газа (н.у.) через 0,8 л 15% раствора гашёной извести (гидроксид кальция) плотностью 1,1 г/см3.
1) Определяем массу (в грамма) веществ, используемы в задаче.
m CO2 (по закону Авогадро)
1 моль СО2 = 44 г занимает объём 22,4 л (н.у.)
Х г ---------------------5,6 л
Составляем пропорцию:
44/Х = 22,4/5,6
Х = 11 г
m CО2 = 11 г
m раствора Са(ОН)2 = V. p = 800 см3. 1,1 г/см3 = 880 г
880 г - 100%
У г – 15%
880/У = 100/15 У=132 г
2) Записываем уравнение реакции:
Са(ОН)2 + СО2===СаСО3 + Н2О
3) Рассчитаем молекулярные массы веществ, участвующих в реакции
Са(ОН)2 + СО2 ===СаСО3 + Н2О
1 моль 1 моль 1 моль 1 моль
74 г 44 г 100 г 18 г
4) Подставляем массу веществ, данных в условии задачи:
Са(ОН)2 + СО2 === СаСО3 + Н2О
74г 44 г 100 г 18 г
132 г 11г Х г
5) Считаем пропорцию. (Из предыдущей записи видно, что углекислого газа СО2 взято гораздо меньше, чем необходимо для данного количества гашёной извести Са(ОН)2.)
44/11 = 100/ Х
Х = 25 Г
Ответ: m СаСО3 = 25 г
