Тема 2. Класифікація та номенклатура неорганічних сполук. Розчини

матеріал 3

Розв’язування задач на обчислення за участю масової частки та молярної концентрації

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 23. Розв’язування задач на обчислення за участю масової частки та молярної концентрації

Очікувані результати

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
добирає самостійно або у співпраці з іншими методи відповідно до мети і гіпотези дослідження [12 ПРО 1.3.1]
здійснює самостійно або у співпраці з іншими дослідження, фіксує результати [12 ПРО 1.4.2]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
інтерпретує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб формах [12 ПРО 2.2.2]
порівнює, аналізує самостійно або у співпраці з іншими природні і техногенні об’єкти, явища і процеси на основі наукових методів пізнання та законів природи [12 ПРО 3.1.1]
визначає самостійно або у співпраці з іншими аргументи/твердження, теорії, що ґрунтуються на наукових фактах і доказах [12 ПРО 4.1.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]
застосовує самостійно або у співпраці з іншими наукове знання і власний досвід для розв’язання життєвої/ навчальної проблеми [12 ПРО 4.3.2]

Мета уроку: Формувати навички розв’язування задач на масову частку речовини та молярну концентрацію; поглибити розуміння понять “розчин”, “масова частка”, “молярна концентрація”.Розвивати логічне мислення, критичний аналіз, вміння працювати з формулами.

Очікувані результати для вчительства:

Знають основні поняття: масова частка, молярна концентрація, формули розрахунку;
Виконують розрахунки з використанням формул;
Розв’язують задачі різного рівня складності різними способами;
Аналізують задачі, вміють визначити тип задачі та вибрати відповідний алгоритм розв’язання;
Аргументують вибір способу розв’язання задачі, коментують результати.

Очікувані результати для учнівства:

Формулює: зв’язки між величинами: маса речовини, маса розчину, об’єм розчину, масова частка, молярна концентрація;
Розв’язує задачі на обчислення за формулами масової частки та молярної концентрації;
Використовує формули для обрахунку кількості речовини, маси, об’єму та концентрацій.
Аналізує: умови задач, обирає правильну формулу для розв’язання;
Пояснює: хід розв’язання задач;
Оцінює правильність отриманих результатів з огляду на фізичний зміст задачі;
Моделює: задачі прикладного характеру (наприклад, приготування розчину з заданою концентрацією).

Ключові слова

концентрація
алгоритм
формула
маса
масова частка
молярна концентрація.

План уроку

Мотивація
Повторення пройденого (міні – вікторина)
Теоретичний блок
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Дружня порада для вчителя

Тривалість 5 хв

Чому фармацевти, лікарі та технологи повинні точно знати масову частку та молярну концентрацію речовин у розчинах?
Що станеться, якщо концентрація ліків буде завелика або замала?

Відповідь:

Фармацевти, лікарі та технологи мають справу з речовинами, які можуть бути як лікувальними, так і токсичними, це залежить від кількості речовини. Знання масової частки (ω) і молярної концентрації (Cм) дає можливість: правильно розраховувати дозування лікарських засобів, щоб забезпечити ефективність лікування; виготовляти розчини з потрібною концентрацією, уникаючи помилок, які можуть призвести до небезпеки для здоров’я; контролювати якість продукції : у фармації, харчовій чи хімічній промисловості це критично важливо; забезпечити стандартизацію: однаковий склад препаратів у різних партіях чи різних країнах.
Якщо концентрація ліків завелика, це може спричинити: отруєння, побічні ефекти, алергію, порушення роботи органів і систем, особливо у дітей, людей похилого віку або пацієнтів з хронічними хворобами.
Якщо ж концентрація замала, то можливі: відсутність лікувального ефекту, що ускладнює чи подовжує хворобу; розвиток стійкості мікроорганізмів (наприклад, до антибіотиків); втрата часу на лікування і потреба у нових, можливо, сильніших засобах.

2. Повторення пройденого

Дружня порада для вчителя

Тривалість 2 хв

Міні-вікторина «Так / Ні»:

Масова частка вимірюється в грамах. (Ні)
Молярна концентрація — це кількість речовини в одному літрі розчину. (Так)
Формула масової частки: ω = m(речовини)/m(розчинника). (Ні)
При додаванні додаткової кількості речовини до розчину з певною масовою часткою цієї речовини, маса розчину та маса речовини в розчині збільшується. (Так)
При додаванні додаткової кількості речовини до розчину з певною масовою часткою цієї речовини, масова частка речовини зменшується. (Ні)
Формула для визначенні молярної концентрації: С_М = n(речовини)/V(розчину). (Так)

Джерело: https://ideogram.ai/g/wqQMmh8RRrmj10NLdZAF7w/1

3. Тобі може знадобитися

Дружня порада для вчителя

Тривалість 5хв

Правило змішування («хреста», «павука»)

Записуємо концентрації двох справа вгорі (більшу) , справа внизу (меншу). У центрі пишемо бажану концентрацію. Вираховуємо різницю навхрест. Ці різниці і є співвідношенням мас розчинів, які треба змішати

Посилання на відеоджерела:https://www.youtube.com/watch?v=W-cEo3ox2oc

Відео

4. Життєва ситуація

Дружня порада для вчителя

Тривалість 5хв

Лікар порадив полоскати горло розчином кухонної солі та соди з масовою часткою кожної з речовин 2%. Які маси солі та соди потрібно взяти, щоб приготувати 400 г такого розчину? Як приготувати такий розчин при відсутності обладнання?
Для маринування огірків використовується розчин оцту з масовою часткою оцтової (етанової) кислоти 6%. Скільки грамів оцтової кислоти міститься в 1 л розчину( густина розчину 1,01 г/мл)? Яка молярна концентрація цього розчину?

Відповідь:

m (солі) = 400г*2%/100% = 8 г
- m(соди) = 8 г
- Якщо неможливо зважити речовини, то можна використати чайну ложку, в якій поміщається 5 г соди та солі (приблизно 1,5 чайної ложки). Воду можна відміряти будь – яким кухонним мірним посудом або склянкою відповідної місткості.
m(розчину) = V*ρ = 1000*1,01 г/мл = 1010 г
- m(CH3COOH) =m(розчину)* ω(CH3COOH)/100% =1010г*6%/100% = 60,6 г
- n(CH3COOH) = m(CH3COOH)/M(CH3COOH) = 60,6 г/60г/моль = 1,01 моль
- См = 1,01моль/л

5. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 24 хв

Для медичних цілей потрібно виготовити 800 мл розчину з масовою часткою глюкози 5%. Які обчислення необхідно провести для приготування розчину? Проведіть необхідні обчислення.
Визначте масову частку натрій хлориду в розчині одержаному при додаванні 40 г NaCl до 200 г розчину, з масовою часткою солі 2%.
Які маси води та 40% розчину натрій хлориду потрібно взяти для приготування 400 г 15% го розчину?
Яку масу 5% – го розчину натрій гідроксиду потрібно додати до 300 г 40% розчину натрій гідроксиду, щоб одержати 20 % – ний розчину? Яка маса утвореного розчину ?
У воді масою 150 г розчинили мідний купорос масою 50 г. Визначте масову частку купрум(ІІ) сульфату в одержаному розчині.
Розрахуйте масу кристалічної соди Na2CO3*10H2O, яку потрібно додати до 200 г 5% – го розчину натрій карбонату, щоб концентрація безводної солі стала вдвічі більшою.
Визначити молярну концентрацію розчину натрій гідроксиду з масовою часткою натрій гідроксиду 35%. Густина розчину 1,29 г/мл.
Який з розчинів містить більше г KCl 200 мл розчину (густину прийміть за 1): 2% чи 0,2 М?

Джерело: https://ideogram.ai/g/wqQMmh8RRrmj10NLdZAF7w/2

Відповідь:

Для того щоб приготувати розчин певної концентрації (%),необхідно обчислити масу глюкози та об`єм води.
- m(глюкози) = m(розчину)*ω(глюкози)/100% = 800 г*5%/100% = 40 г
- Густина цього розчину практично не відрізняється від густини води (1г/мл).
- m(H2O) = m(розчину) – m(глюкози) = 800 г – 40 г = 760 г
- V(H2O) = 760 мл
m (NaCl) =m(розчину)*ω(NaCl)/100% = 200 г*2%/100% = 4 г
- При додаванні певної маси речовини, на цю величину збільшується маса речовини та маса розчину: ω2(NaCl) = m (NaCl) + m (NaCl)доданого/ (m(розчину) + m (NaCl)доданого) =4 г + 40 г/(200 г + 40 г) = 44 г/240 г ≈ 0,18 (18%)
- І спосіб:
  - m (NaCl) = m2 (розчину)*ω2(NaCl)/100% = 400 г *15%/100% = 60 г
  - m1 (розчину) = m (NaCl)*100%/ ω1(NaCl) =60 г*100%/40% = 150 г
  - m(H2O) = m2 (розчину) – m1 (розчину) = 400 г – 150 г = 250 г
- ІІ спосіб: З 15 г 40% розчину NaCl та 25 г води (з пропорції) утворюється 40 г розчину. Відповідно для одержання 400 г розчину слід взяти 150 г 40% – го розчину та 250 г води.

- І спосіб
  - m1(NaOH) = m1(розчину)*ω1(NaOH)/100% =0,05*m1(розчину)
  - m2(NaOH) = m2(розчину)*ω2(NaOH)/100% = 300 г* 40%/100% = 120 г
  - m3(розчину) = m1(розчину) + 300 г m3(NaOH) = m1(NaOH) + 120 г = 0,05*m1(розчину) + 120 г
  - m3(NaOH) = m3(розчину)*ω3(NaOH)/100% =0,2 m3(розчину)
  - Підставимо: 0,05*m1(розчину) + 120 г = 0,2 m3(розчину)
  - 0,05*m1(розчину) +120 г =0,2 (m1(розчину) + 300г)
  - 0,05 m1(розчину) – 0,2 m1(розчину)
  - 0,15 m1(розчину) = 60 г
  - m1(розчину) = 400 г
  - m3(розчину) = 400 г + 300 г
- ІІ спосіб
- На 15 г 40% – го потрібно 20 г 5%
- на 300 г – х г
- х = 20 г*300 г/15 г = 400 г (m1(розчину))
- m3(розчину) = m1(розчину) + 300 г =400 г + 300 г = 700 г (Можна також знайти за пропорцією.)

m(розчину) = m(CuSO4*5H2O) + m(H2O) = 50 г + 150 г = 200 г
- n(CuSO4) = n(CuSO4*5H2O) = m(CuSO4*5H2O)/M(CuSO4*5H2O) = 50 г/250г/моль = 0,2 моль
- m(CuSO4) = n(CuSO4)*М(CuSO4) = 0,2 моль*160г/моль = 32 г
- ω((CuSO4) = m(CuSO4)/ m(розчину) =32 г/200 г = 0,16 або 16%
- І спосіб
  - m1(Na2CO3) = m1(розчину)*ω1(Na2CO3)/100% = 200 г* 5%/100% = 10 г
  - m2(Na2CO3) = m(Na2CO3*10H2O)*M(Na2CO3)/M(Na2CO3*10H2O) = m(Na2CO3*10H2O)* 106/236 = 0,45 m(Na2CO3*10H2O)
  - ω (Na2CO3) = (10 г + 0,45 m(Na2CO3*10H2O))/ 200 г + m(Na2CO3*10H2O
  - Підставимо ω (Na2CO3) = 10% та розв`яжемо рівняння: 0,1 = (10 + 0,45х)/(200 + х)
  - 20 + 0,1х = 10 + 0,45х
  - 0,35х = 10
  - х= 28,6 г
- ІІ спосіб
  - Визначимо масову частку безводної солі в кристалогідраті: ω (Na2CO3)к = M(Na2CO3)/ M(Na2CO3*10H2O) =106/286 = 0,449 = 44,9%
  - На 34,9 г 5% – 5 г кристалогідрату
  - на 200 г – х
  - х = 200 г*5г/34,9 г = 28,6 г

Приймемо об`єм розчину за 1 л.
- Тоді m(розчину) =V*ρ =1000 мл*1,29 г/мл = 1290 г
- m(NaOH) = m(розчину)*ω(NaOH)/100% =1290 г*35%/100% = 451,5 г
- n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 451,5 г/40г/моль ≈ 11моль
- См =11М
m(KCl) = m(розчину)*ω(KCl)/100% = 200 г*2%)/100% = 4 г
- n(KCl) = Cм*V = 0,2 моль/л*0,2л = 0,04 моль
- m(KCl)= n(KCl)*M(KCl) = 0,04 моль*74,5г/моль = 2,98 г

6. Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 3 хв

Поставте учням запитання:

Що «записали» собі на флешку з уроку?

Що і як будете практично використовувати?

Вправа «Флешка».

У вільний від відпочинку час

Склади кілька умов задач (з розв`язками) з теми: «Масова частка, молярна концентрація», до тем: «Хімія в побуті», «Хімія та екологія», «Хімія та оточуюче середовище» ( по одній до кожної).

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 23. Розв’язування задач на обчислення за участю масової частки та молярної концентрації

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати

Очікувані результати для учнівства:

Формулює: зв’язки між величинами: маса речовини, маса розчину, об’єм розчину, масова частка, молярна концентрація;
Розв’язує задачі на обчислення за формулами масової частки та молярної концентрації;
Використовує формули для обрахунку кількості речовини, маси, об’єму та концентрацій.
Аналізує: умови задач, обирає правильну формулу для розв’язання;
Пояснює: хід розв’язання задач;
Оцінює правильність отриманих результатів з огляду на фізичний зміст задачі;
Моделює: задачі прикладного характеру (наприклад, приготування розчину з заданою концентрацією).

Ключові слова

концентрація
алгоритм
формула
маса
масова частка
молярна концентрація.

План уроку

Мотивація
Повторення пройденого (міні – вікторина)
Теоретичний блок
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Чому фармацевти, лікарі та технологи повинні точно знати масову частку та молярну концентрацію речовин у розчинах?
Що станеться, якщо концентрація ліків буде завелика або замала?

2. Повторення пройденого

Міні-вікторина «Так / Ні»:

Масова частка вимірюється в грамах.
Молярна концентрація — це кількість речовини в одному літрі розчину.
Формула масової частки: ω = m(речовини)/m(розчинника).
При додаванні додаткової кількості речовини до розчину з певною масовою часткою цієї речовини, маса розчину та маса речовини в розчині збільшується.
При додаванні додаткової кількості речовини до розчину з певною масовою часткою цієї речовини, масова частка речовини зменшується.
Формула для визначенні молярної концентрації: С_М = n(речовини)/V(розчину).

Джерело: https://ideogram.ai/g/wqQMmh8RRrmj10NLdZAF7w/1

3. Тобі може знадобитися

Правило змішування («хреста», «павука»)

Посилання на відеоджерела:https://www.youtube.com/watch?v=W-cEo3ox2oc

Відео

4. Життєва ситуація

Лікар порадив полоскати горло розчином кухонної солі та соди з масовою часткою кожної з речовин 2%. Які маси солі та соди потрібно взяти, щоб приготувати 400 г такого розчину? Як приготувати такий розчин при відсутності обладнання?
Для маринування огірків використовується розчин оцту з масовою часткою оцтової (етанової) кислоти 6%. Скільки грамів оцтової кислоти міститься в 1 л розчину( густина розчину 1,01 г/мл)? Яка молярна концентрація цього розчину?

5. Попрактикуймо самостійно

Для медичних цілей потрібно виготовити 800 мл розчину з масовою часткою глюкози 5%. Які обчислення необхідно провести для приготування розчину? Проведіть необхідні обчислення.
Визначте масову частку натрій хлориду в розчині одержаному при додаванні 40 г NaCl до 200 г розчину, з масовою часткою солі 2%.
Які маси води та 40% розчину натрій хлориду потрібно взяти для приготування 400 г 15% го розчину?
Яку масу 5% – го розчину натрій гідроксиду потрібно додати до 300 г 40% розчину натрій гідроксиду, щоб одержати 20 % – ний розчину? Яка маса утвореного розчину ?
У воді масою 150 г розчинили мідний купорос масою 50 г. Визначте масову частку купрум(ІІ) сульфату в одержаному розчині.
Розрахуйте масу кристалічної соди Na2CO3*10H2O, яку потрібно додати до 200 г 5% – го розчину натрій карбонату, щоб концентрація безводної солі стала вдвічі більшою.
Визначити молярну концентрацію розчину натрій гідроксиду з масовою часткою натрій гідроксиду 35%. Густина розчину 1,29 г/мл.
Який з розчинів містить більше г KCl 200 мл розчину (густину прийміть за 1): 2% чи 0,2 М?

Джерело: https://ideogram.ai/g/wqQMmh8RRrmj10NLdZAF7w/2

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Рефлексія

Вправа «Флешка».

У вільний від відпочинку час

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе