CZĘŚĆ VI - WODA I ROZTWORY WODNE

Zagadnienia do powtórki:

-budowa cząsteczki wody, właściwości wody (wzory sumaryczny, strukturalny i elektronowy, wiązania między wodorami a tlenem kowalencyjne(atomowe) spolaryzowane, woda tworzy dipol elektryczny)

-właściwości fizyczne - bezbarwna, bezwonna ciecz, największą gęstość ma w temp. 4^oC - 1 g/cm³, krzepnie w temp. 0^oC zwiększając przy tym objętość, objętość postaci ciekłej ma większą gęstość niż w postaci stałej, wrze w 100^oC, jest dobrym rozpuszczalnikiem,

-właściwości chemiczne - w reakcjach z metalami i tlenkami metali grupy I i II ukł. okresowego tworzy zasady, w reakcjach z niektórymi tlenkami niemetali tworzy kwasy, bierze udział w procesie dysocjacji (kwasów, zasad i soli) oraz hydrolizy tłuszczów, estrów, białek i cukrów złożonych, stanowi produkt wielu reakcji: zobojętnienia, estryfikacji)

-występowanie i znaczenie wody,

-różne rodzaje „wód" -podział wód ze względu na występowanie: opadowe (deszcz),powierzchniowe (rzeki, jeziora, morza),podziemne (studnia),mineralne (źródło),słodkie (rzeki, jeziora),słone (morza, oceany).podział wód ze względu na skład: woda destylowana (woda chemicznie czysta),wody mineralne: solanki (zawierają NaCl), szczawy (zawierają CO₂, węglany), siarkowe (zawierają H₂S, siarczany, siarczki), gorzkie (zawierają MgSO₄),

-roztwory, które w nazwie zawierają słowo „woda": (woda wapienna - nasycony roztwór Ca(OH)₂ używany do wykrywania CO₂,woda królewska - mieszanina stężonych kwasów HNO3 i HCl w sto­sunku 1 : 3 (roztwarza metale szlachetne),woda ciężka - D₂O - moderator w reaktorach jądrowych, zawiera izo­top wodoru — deuter, woda bromowa Br_2aq - wodny roztwór bromu, woda amoniakalna NH_3aq - wodny roztwór amoniaku, woda hydratacyjna, krystalizacyjna - woda chemicznie związana
CaSO₄ • 2 H₂O, CuSO₄ • 5 H₂O, woda twarda - woda zawierająca rozpuszczone w niej substancje, głów­nie sole wapnia i magnezu; powoduje powstawanie kamienia kotłowego
oraz złe pienienie się mydła, woda miękka - przeciwieństwo wody twardej, woda pozbawiona soli wapnia i magnezu

-roztwory (właściwy: nasycony, nienasycony (rozcieńczony i stężony), przesycony i zawiesiny (jednorodne niejednorodne)

-rozpuszczalność to liczba gramów substancji jaką maksymalnie można rozpuścić w 100 g rozpuszczalnika w danej temperaturze (powstaje wówczas roztwór nasycony),

-rozpuszczalność zależy od: rodzaju substancji, rodzaju rozpuszczalnika, temperatury ( rozpuszczalność ciał stałych wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, a gazów maleje w miarę wzrostu temperatury,

stężenie procentowe roztworu jest to liczba gramów substancji zawartej w 100 g roztworu (c_p - st. procentowe, m_s -masa substancji rozpuszczonej, m_rozp. -masa rozpuszczalnika, m_r - masa rozpuszczalnika; c_p = 15% → 100g_r -- 15 g_s - 85 g_rozp c_p = m_s/m_r x 100%

zagrożenia cywilizacyjne wynikające z zanieczyszczeń wody ( zanieczyszczenia wody to: detergenty, metale ciężkie, nawozy sztuczne, fenole, sole, kwasy)

-etapy oczyszczania ścieków: oczyszczanie mechaniczne - oddzielanie odpadów na specjalnych kratach, sitach; oczyszczanie biologiczne - rozłożenie związków organicznych przez niektóre bakterie, pierwotniaki, grzyby co prowadzi do natlenienia ścieków; oczyszczanie chemiczne - unieszkodliwienie zw. chem. przez utlenianie ozonem, chlorem, nadtlenkiem wodoru,

-uzdatnianie wody pitnej - 1)oczyszczanie wstępne, 2)usuwaniu zbędnych, toksycznych substancji; 3)wzbogacanie w substancje pożądane - makro i mikroelementy, 40unieszkodliwianiu drobnoustrojów mogących powodować choroby zakaźne

Ważne pojęcia: mineralizacja - całkowity rozkład substancji organicznych do prostych związków nieorganicznych: H₂O, CO₂, N₂, Cl₂, eutrofizacja - nadmierny wzrost glonów, którego skutkiem jest obumieranie zwierząt i roślin na dnie zbiorników wodnych.

Zadania:

1. Woda destylowana jest to:

a) substancja czysta pod względem chemicznym b)roztwór zawierający tylko rozpuszczone gazy

c) rozpuszczalnik niepolarny d)ciecz idealnie przezroczysta

2. Zawiesinę tworzy woda zmieszana z:

a) olejem, b)solą kuchenną, c)skrobią d)octem

3. Rozpuszczalność to:

a) zdolność substancji do rozpuszczania się, b)wielkość fizyczna zależna od temperatury, c)czynność polegająca na mieszaniu, d)cecha charakterystyczna tylko ciał stałych

4.Spirytus salicylowy to 2-procentowy roztwór kwasu salicylowego w 70-procentowym etanolu.Takie stężenie kwasu oznacza, że 100 g spirytusu­ salicylowego zawiera:

a) 72 g kwasu salicylowego, b)70 g kwasu salicylowego, c)2 g kwasu salicylowego, d)1 g kwasu salicylowego

5.Proces rozpuszczania substancji stałej w wodzie można przyspieszyć przez:

a) rozdrobnienie substancji rozpuszczonej, b)ogrzanie roztworu, c)mieszanie roztworu, d)wszystkie odpowiedzi są prawdziwe 6.Jedną z możliwości przejścia z roztworu nasyconego do nienasyconego jest:

a) dodanie wody, b)odparowanie wody, c)dodanie substancji rozpuszczonej, d)obniżenie temperatury roztworu

7. Stosowana jako środek dezynfekcyjny woda utleniona to 3-procentowy wodny roztwór nadtlenku wodoru. W 150 g wody utlenionej znajduje się: a)4,5 g wody, b)45 g wody, c)105 g wody, d)145,5 g wody

Do rozwiązania zadań 8. i 9. wykorzystaj poniższą krzywą rozpuszczalności cukru w wodzie.

8. Jeżeli roztwór nasycony w temperaturze 60° C zawierający 100 g wody i 294 g cukru oziębimy do temperatury do 40° C, to masa wykrystalizowane­
go cukru wyniesie:

a) około 30 g, b) około 49 g, c)około 98 g, d)około 149 g

9. Parametry opisujące nienasycony roztwór cukru to:

a) temperatura 10° C, rozpuszczalność 300 g, b) temperatura 20° C, rozpuszczalność 250 g

c) temperatura 25° C, rozpuszczalność 245 g, d) temperatura 30° C, rozpuszczalność 225 g

11. W 25g wody o temperaturze 30^oC rozpuszczono 20 g saletry chilijskiej, czyli azotanu (V) sodu. Jaki rodzaj roztworu (nasycony czy nienasycony) otrzymano? Odpowiedź uzasadnij na podstawie obliczeń oraz wykorzystując krzywe rozpuszczalności azotanu (V) sodu.

10. Dokonaj wyboru czterech substancji, które z wodą utworzą roztwór właściwy:

A	octan etylu	chlorek sodu	etanol	mydło sodowe
B	chlorek sodu	etanol	mydło sodowe	glukoza
C	benzyna	glukoza	olej silnikowy	skała wapienna
D	mydło potasowe	glukoza	benzyna	octan etylu

Zanieczyszczenie wody

12. Istnieje wiele rodzajów zagrożeń wynikających z zanieczyszczenia wód. Każde zanieczyszczenie ma swoje źródło. Uzupełnij brakujące okna tabeli, wykorzystując poniższe wyrażenia: zasolone wody, rolnictwo, zakwaszenie wody, przegrzanie wody, kopalnie, przemysł chemiczny, gospodarstwo domowe, wody zawierające azotany, elektrociepłownie, wody zawierające fosforany.

rodzaj zagrożenia	źródło zagrożenia

Kwaśne deszcze W pewnej miejscowości uprzemysłowionej w laboratorium środowiskowym dokonano analizy wody deszczowej. Analiza wykazała między innymi obecność jonów SO₄^2- w ilości 50 mg SO₄^2- na 250 g wody deszczowej.

13. Napisz wzór sumaryczny i podaj nazwę kwasu obecnego wodzie deszczowej. Napisz równanie reakcji ilustrujące proces powstawania jonów SO₄^2-

14. Oblicz, jakie było stężenie procentowe jonów SO₄^2- w wodzie deszczowej,

Rozpuszczalność saletry potasowej. Wyznaczono rozpuszczalność saletry potasowej. Wyniki zebrano w tabeli:

Temperatura	0^OC	20^OC	40^OC	80^OC	100^oC
Rozpuszczalność w g na 100 g wody	13,3	31,6	63,9	110,0	246,0

15. Sporządź wykres rozpuszczalności dla saletry potasowej.

16. Odczytaj z wykresu, ile wynosi rozpuszczalność tej substancji w temperaturze 85 ^oC.

17.Oblicz, ile gramów wody należy dodać do nasyconego w temp. 40 ^oC 163,9 g roztworu, aby otrzymać roztwór o stężeniu 30-procentowym?

---