Билет № 9: 1. Физические явления в химии: дистилляция, фильтрование, кристаллизация, сублимация, отстаивание, центрифугирование. Привести примеры их использования. 2. Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электролиты. 3. Задача. Расчеты по химическим уравнениям. Пример: Какой объем газа (н.у.) выделиться при взаимодействии 50 г 15%-ной соляной кислоты с карбонатом кальция.

1. Физические явления в химии и их использование

Физические явления в химии — это процессы, при которых изменяется форма, агрегатное состояние вещества, но его химический состав остается неизменным.

• Дистилляция (перегонка) — разделение жидкостей с разными температурами кипения путём их испарения и последующей конденсации. Применение: Получение чистой воды из солёной, разделение нефти на фракции (бензин, керосин и т.д.), получение спиртов.
• Фильтрование — отделение твёрдых частиц от жидкости или газа с помощью фильтра (пористого материала). Применение: Очистка воды от примесей, отделение осадка от раствора в лабораторной практике, очистка воздуха.
• Кристаллизация — процесс образования твёрдой кристаллической фазы из раствора, расплава или газовой фазы. Применение: Получение чистых веществ (сахар, соль), выращивание кристаллов для электроники, получение драгоценных камней.
• Сублимация (возгонка) — переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое. Применение: Очистка веществ (например, йода, нафталина), получение сухого льда (твердый CO₂), сушка биологических материалов.
• Отстаивание — разделение несмешивающихся жидкостей или суспензий под действием силы тяжести. Применение: Отделение масла от воды, отделение осадка от жидкости (например, при приготовлении чая).
• Центрифугирование — процесс разделения смесей под действием центробежной силы, которая значительно превышает силу тяжести. Применение: Отделение клеток крови от плазмы, отделение сливок от молока, осаждение мелких частиц в растворах.

2. Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электролиты.

Электролитическая диссоциация (ЭД) — это процесс распада электролита на ионы при его растворении в воде или расплавлении.

• Электролиты — вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток благодаря наличию свободных ионов.
• Неэлектролиты — вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток, так как не содержат свободных ионов.

Классификация электролитов по степени диссоциации:

• Сильные электролиты — вещества, которые в растворе почти полностью диссоциируют на ионы (степень диссоциации α ≈ 1 или 100%). К ним относятся:
  • Щёлочи (NaOH, KOH и др.).
  • Большинство солей (NaCl, KNO₃, CuSO₄ и др.).
  • Сильные кислоты (HCl, H₂SO₄, HNO₃ и др.).
• Слабые электролиты — вещества, которые в растворе диссоциируют на ионы лишь частично (степень диссоциации α << 1 или < 3%). К ним относятся:
  • Слабые кислоты (H₂CO₃, H₂S, CH₃COOH и др.).
  • Слабые основания (NH₃·H₂O, Cu(OH)₂ и др.).
  • Некоторые соли (например, соли аммония с бескислородными кислотами).

3. Расчеты по химическим уравнениям

Пример: Какой объем газа (н.у.) выделится при взаимодействии 50 г 15%-ной соляной кислоты с карбонатом кальция?

Дано:

• m(HCl) = 50 г
• w(HCl) = 15% = 0.15
• CaCO₃ + HCl → ?

Решение:

1. Найдём массу чистого HCl:
   m_чист.(HCl) = m(раствора) × w(HCl) = 50 г × 0.15 = 7.5 г
2. Найдём молярную массу HCl:
   M(HCl) = 1 (H) + 35.5 (Cl) = 36.5 г/моль
3. Найдём количество вещества HCl:
   n(HCl) = m_чист.(HCl) / M(HCl) = 7.5 г / 36.5 г/моль ≈ 0.205 моль
4. Составим уравнение реакции:
   CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
5. Определим количество вещества выделившегося газа (CO₂) по уравнению реакции:
   Из уравнения видно, что на 2 моль HCl приходится 1 моль CO₂. Следовательно:
   n(CO₂) = n(HCl) / 2 = 0.205 моль / 2 ≈ 0.1025 моль
6. Найдём объём газа (CO₂) при н.у. (нормальных условиях):
   V(CO₂) = n(CO₂) × V_m, где V_m = 22.4 л/моль (молярный объём при н.у.)
   V(CO₂) = 0.1025 моль × 22.4 л/моль ≈ 2.296 л

Ответ: При взаимодействии 50 г 15%-ной соляной кислоты с карбонатом кальция выделится примерно 2.3 л газа (CO₂) при н.у.