Задачи › Измерения и погрешности

Соль (хлорид натрия)

  1. Соль (хлорид натрия)

    ВсОШ 2015/16, 10 кл.
    6/10

    Оборудование: цилиндр измерительный объёмом 100 мл, пробирка, стакан с водой, шприц, 2 комплекта порошка поваренной соли (в комплект входит три порции поваренной соли (NaCl) массой \(5\) г, \(15\) г, \(20\) г), бумажные салфетки.

    Указание: перед началом работы тщательно продумайте последовательность ваших действий. При выполнении работы описывайте, что вы делали. Для выполнения задания используйте только один комплект. Второй комплект вам выдан для проведения пробного эксперимента. Дополнительные порции соли выдаваться не будут. Плотность воды \(\rho_{\text{в}} = 1{,}0\) г/см\(^3\).

    1. Определите плотность \(\rho_{\text{п}}\) порошка хлорида натрия.

    2. Определите соотношение масс соли и воды (\(\alpha = M_{\text{c}}/M_{\text{в}}\)) в насыщенном растворе поваренной соли при комнатной температуре (известно, что \(\alpha < 0{,}5\)).

    3. Определите плотность \(\rho_{\text{к}}\) кристаллов хлорида натрия.

    4. Чему равно расстояние \(a\) между центрами соседних атомов натрия и хлора (приведите расчётную формулу)? Молярная масса натрия \(23\) г/моль, молярная масса хлора \(35\) г/моль.

    5. Оцените погрешность в определении \(\alpha\), \(\rho_{\text{п}}\), \(\rho_{\text{к}}\), \(a\).

    Примечание 1: насыщенным раствором называется жидкость, в которой перестаёт растворяться соль.

    Примечание 2: 1) на рисунке представлена кристаллическая решётка хлорида натрия, в которой атомы натрия и хлора чередуются по всем направлениям в пространстве; 2) число Авогадро \(N_{\text{A}} = 6{,}02\cdot10^{23}\) моль\(^{-1}\).

    Внимание: в вашем оборудовании присутствуют два прибора для измерения объёма, однако величины объёмов, полученные при измерении ими одной и той же порции вещества, могут отличаться. Считайте верными значения объёмов, измеренные с помощью шприца.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Плотность порошка найдите как отношение массы навески к её объёму в мерном цилиндре. Для насыщенного раствора добавляйте воду порциями, пока кристаллы не перестанут исчезать. Для плотности кристаллов учтите, что объём соли в насыщенном растворе равен разности объёмов до и после добавления навески.

    Ответ

    1) \(\rho_{\text{п}} \approx 1{,}1\)–\(1{,}2\) г/см\(^3\) (ориентир);  2) \(0{,}32 < \alpha < 0{,}35\) (табличное значение \(0{,}36\));  3) \(\rho_{\text{к}} \approx 2{,}2\) г/см\(^3\) (табличное \(2165\) кг/м\(^3\));  4) \(a = \sqrt[3]{\dfrac{M_{\text{Na}} + M_{\text{Cl}}}{2\,N_{\text{A}}\,\rho_{\text{к}}}} \approx 0{,}281\) нм.

    Решение

    1. Навеску массой \(20\) г высыпают в мерный цилиндр и измеряют объём; \(\rho_{\text{п}} = m/V\). Ориентировочно \(1100 < \rho_{\text{п}} < 1200\) кг/м\(^3\).

    2. В пробирку высыпают навеску \(5\) г соли и добавляют порции воды шприцем, после каждой порции тщательно перемешивая. Эксперимент продолжают, пока количество кристалликов в осадке не изменится при добавлении \(1\) мл воды (полностью растворять примеси не нужно). Табличное значение \(\alpha = 0{,}36\); удовлетворительным результатом считается \(0{,}32 < \alpha < 0{,}35\).

    3. В мерный цилиндр заливают соль небольшим количеством воды (до насыщения, с избытком нерастворённой соли), фиксируют объём, затем высыпают навеску \(20\) г и снова фиксируют объём. Так как добавленная соль не растворяется в насыщенном растворе, её объём равен разности объёмов. Табличное значение \(\rho_{\text{к}} = 2165\) кг/м\(^3\).

    4. В ячейку кристалла, ребро которой равно расстоянию между центрами атомов натрия и хлора, входит по половине атома каждого сорта, поэтому масса ячейки \(m = \dfrac{M_1 + M_2}{2N_{\text{A}}}\), объём \(a^3\), плотность \(\rho_{\text{к}} = m/a^3\), откуда формула, приведённая выше. Табличное значение \(a = 0{,}281\) нм.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи

наверх