4.3.1. Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе».
Раствором называют гомогенную смесь двух или более компонентов.
Вещества, смешением которых получен раствор, называют его компонентами.
Среди компонентов раствора различают растворенное вещество, которое может быть не одно, и растворитель. Например, в случае раствора сахара в воде сахар является растворенным веществом, а вода является растворителем.
Иногда понятие растворитель может быть применимо в равной степени к любому из компонентов. Например, это касается тех растворов, которые получены смешением двух или более жидкостей, идеально растворимых друг в друге. Так, в частности, в растворе, состоящем из спирта и воды, растворителем может быть назван как спирт, так и вода. Однако чаще всего в отношении водосодержащих растворов традиционно растворителем принято называть воду, а растворенным веществом — второй компонент.
В качестве количественной характеристики состава раствора чаще всего используют такое понятие, как массовая доля вещества в растворе. Массовой долей вещества называют отношение массы этого вещества к массе раствора, в котором оно содержится:
где ω(в-ва) – массовая доля вещества, содержащегося в растворе (г), m(в-ва) – масса вещества, содержащегося в растворе (г), m(р-ра) – масса раствора (г).
Из формулы (1) следует, что массовая доля может принимать значения от 0 до 1, то есть составляет доли единицы. В связи с этим массовую долю можно также выражать в процентах (%), причем именно в таком формате она фигурирует практически во всех задачах. Массовая доля, выраженная в процентах, рассчитывается по формуле, схожей с формулой (1) с той лишь разницей, что отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора умножают на 100%:
Для раствора, состоящего только из двух компонентов, могут быть соответственно рассчитаны массовые доли растворенного вещества ω(р.в.) и массовая доля растворителя ω(растворителя).
Массовую долю растворенного вещества называют также концентрацией раствора.
Для двухкомпонентного раствора его масса складывается из масс растворенного вещества и растворителя:
Также в случае двухкомпонентного раствора сумма массовых долей растворенного вещества и растворителя всегда составляет 100%:
Очевидно, что, помимо записанных выше формул, следует знать и все те формулы, которые напрямую из них математически выводятся. Например:
Также необходимо помнить формулу, связывающую массу, объем и плотность вещества:
m = ρ∙V
а также обязательно нужно знать, что плотность воды равна 1 г/мл. По этой причине объем воды в миллилитрах численно равен массе воды в граммах. Например, 10 мл воды имеют массу 10 г, 200 мл — 200 г и т.д.
Для того чтобы успешно решать задачи, помимо знания указанных выше формул, крайне важно довести до автоматизма навыки их применения. Достичь этого можно только прорешиванием большого количества разнообразных задач. Задачи из реальных экзаменов ЕГЭ на тему «Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе»» можно порешать здесь.
Примеры задач на растворы
Пример 1
Рассчитайте массовую долю нитрата калия в растворе, полученном смешением 5 г соли и 20 г воды.
Решение:
Растворенным веществом в нашем случае является нитрат калия, а растворителем — вода. Поэтому формулы (2) и (3) могут быть записаны соответственно как:
Из условия m(KNO3) = 5 г, а m(Н2O) = 20 г, следовательно:
Пример 2
Какую массу воды необходимо добавить к 20 г глюкозы для получения 10%-ного раствора глюкозы.
Решение:
Из условий задачи следует, что растворенным веществом является глюкоза, а растворителем — вода. Тогда формула (4) может быть записана в нашем случае так:
Из условия мы знаем массовую долю (концентрацию) глюкозы и саму массу глюкозы. Обозначив массу воды как x г, мы можем записать на основе формулы выше следующее равносильное ей уравнение:
Решая это уравнение находим x:
т.е. m(H2O) = x г = 180 г
Ответ: m(H2O) = 180 г
Пример 3
150 г 15%-ного раствора хлорида натрия смешали со 100 г 20%-ного раствора этой же соли. Какова массовая доля соли в полученном растворе? Ответ укажите с точностью до целых.
Решение:
Для решения задач на приготовление растворов удобно использовать следующую таблицу:
1-й раствор
2-й раствор
3-й раствор
mр.в.
mр-ра
ωр.в.
где mр.в., mр-ра и ωр.в. — значения массы растворенного вещества, массы раствора и массовой доли растворенного вещества соответственно, индивидуальные для каждого из растворов.
Из условия мы знаем, что:
m(1)р-ра = 150 г,
ω(1)р.в. = 15%,
m(2)р-ра = 100 г,
ω(1)р.в. = 20%,
Вставим все эти значения в таблицу, получим:
1-й раствор |
2-й раствор |
3-й раствор |
|
mр.в. |
|||
mр-ра |
150 г | 100 г | |
ωр.в. |
15% | 20% | искомая величина |
Нам следует вспомнить следующие формулы, необходимые для расчетов:
ωр.в. = 100% ∙ mр.в./mр-ра , mр.в. = mр-ра ∙ ωр.в./100% , mр-ра = 100% ∙ mр.в. /ωр.в.
Начинаем заполнять таблицу.
Если в строчке или столбце отсутствует только одно значение, то его можно посчитать. Исключение — строчка с ωр.в., зная значения в двух ее ячейках, значение в третьей рассчитать нельзя.
В первом столбце отсутствует значение только в одной ячейке. Значит мы можем рассчитать его:
m(1)р.в. = m(1)р-ра ∙ ω(1)р.в. /100% = 150 г ∙ 15%/100% = 22,5 г
Аналогично у нас известны значения в двух ячейках второго столбца, значит:
m(2)р.в. = m(2)р-ра ∙ ω(2)р.в. /100% = 100 г ∙ 20%/100% = 20 г
Внесем рассчитанные значения в таблицу:
1-й раствор |
2-й раствор |
3-й раствор |
|
mр.в. |
22,5 г | 20 г | |
mр-ра |
150 г | 100 г | |
ωр.в. |
15% | 20% | искомая величина |
Теперь у нас стали известны два значения в первой строке и два значения во второй строке. Значит мы можем рассчитать недостающие значения (m(3)р.в. и m(3)р-ра):
m(3)р.в. = m(1)р.в. + m(2)р.в. = 22,5 г + 20 г = 42,5 г
m(3)р-ра = m(1)р-ра + m(2)р-ра = 150 г + 100 г = 250 г.
Внесем рассчитанные значения в таблицу, получим:
1-й раствор |
2-й раствор |
3-й раствор |
|
mр.в. |
22,5 г | 20 г | 42,5 г |
mр-ра |
150 г | 100 г | 250 г |
ωр.в. |
15% | 20% | искомая величина |
Вот теперь мы вплотную подобрались к расчету искомой величины ω(3)р.в.. В столбце, где она расположена, известно содержимое двух других ячеек, значит мы можем ее рассчитать:
ω(3)р.в. = 100% ∙ m(3)р.в./m(3)р-ра = 100% ∙ 42,5 г/250 г = 17%
Пример 4
К 200 г 15%-ного раствора хлорида натрия добавили 50 мл воды. Какова массовая доля соли в полученном растворе. Ответ укажите с точностью до сотых _______%
Решение:
Прежде всего следует обратить внимание на то, что вместо массы добавленной воды, нам дан ее объем. Рассчитаем ее массу, зная, что плотность воды равна 1 г/мл:
mдоб.(H2O) = Vдоб.(H2O) ∙ ρ(H2O) = 50 мл ∙ 1 г/мл = 50 г
Если рассматривать воду как 0%-ный раствор хлорида натрия, содержащий соответственно 0 г хлорида натрия, задачу можно решить с помощью такой же таблицы, как в примере выше. Начертим такую таблицу и вставим известные нам значения в нее:
1-й раствор |
2-й раствор |
3-й раствор |
|
mр.в. |
0 г | ||
mр-ра |
200 г | 50 г | |
ωр.в. |
15% | 0% | искомая величина |
В первом столбце известны два значения, значит можем посчитать третье:
m(1)р.в. = m(1)р-ра ∙ ω(1)р.в./100% = 200 г ∙ 15%/100% = 30 г,
Во второй строчке тоже известны два значения, значит можем рассчитать третье:
m(3)р-ра = m(1)р-ра + m(2)р-ра = 200 г + 50 г = 250 г,
Внесем рассчитанные значения в соответствующие ячейки:
1-й раствор |
2-й раствор |
3-й раствор |
|
mр.в. |
30 г | 0 г | |
mр-ра |
200 г | 50 г | 250 г |
ωр.в. |
15% | 0% | искомая величина |
Теперь стали известны два значения в первой строке, значит можем посчитать значение m(3)р.в. в третьей ячейке:
m(3)р.в. = m(1)р.в. + m(2)р.в. = 30 г + 0 г = 30 г
1-й раствор |
2-й раствор |
3-й раствор |
|
mр.в. |
30 г | 0 г | 30 г |
mр-ра |
200 г | 50 г | 250 г |
ωр.в. |
15% | 0% | искомая величина |
Теперь можем рассчитать массовую долю в третьем растворе:
ω(3)р.в. = 30/250 ∙ 100% = 12%.
Утро
большинства людей начинает с чашечки чая или кофе. В чай и кофе они
кладут определённое количество сахара. Содержание растворённого вещества в
растворе в химии называют «концентрацией».
Интересно, что самое большое количество сахара среди овощей и фруктов содержат финики:
на 100 грамм продукта приходится 33,68 грамма белого вещества. Следом, со
значительной разницей, идёт экзотический джекфрут –
9,48 грамм, на третьем месте находится виноград «кишмиш» с 7,2 грамма сахара.
Для выражения
концентрации часто используют массовую долю вещества в растворе.
Масса раствора складывается
из масс растворителя и растворённого вещества:
m (р-ра) = m (р-ля)
+ m (раств. в-ва)
Массовая доля вещества в
растворе равна отношению массы растворённого вещества к массе всего раствора:
Часто понятие
«раствор» мы связываем, прежде всего, с водой, с водными растворами. Есть и
другие растворы, например, спиртовые растворы йода, одеколона, лекарственные
настойки.
Много воды содержится в огурцах,
арбузе; медузы содержат приблизительно 98 % воды, в хлебе – около 40 % воды, а
в молоке – около 75 %.
Выражение нахождения массовой доли очень
похоже на объёмную долю, потому что любая доля – это и есть отношение части к
целому. Массовая доля вещества обозначается буквой ω и в сумме равна 1 или
100 %.
Массовая доля вещества в процентах
численно равна массе растворённого вещества в 100 г раствора. Например, 100 г
5%-го раствора соли означает, что в 100 г раствора
содержится 5 г соли.
Раствор чаще состоит из двух компонентов: растворённого
вещества и растворителя. В жидких растворах растворителем, как
правило, является вода. Растворённым веществом может быть твёрдое вещество,
жидкое и газообразное.
Если в растворе массовая доля
растворённого вещества будет равна 10 %, или 0,1, то массовая доля растворителя
– 90 %, или 0,9.
Решим несколько задач.
Вычислим массовую долю (%) сахара в растворе,
в котором 250 г воды и 50 г сахара.
Из условия задачи известна масса сахара –
растворённого вещества – 50 г и масса воды – растворителя – 250 г. Вычислить
нужно массовую долю сахара. Массовую долю сахара следует находить по отношению
массы растворённого вещества к массе раствора.
Масса раствора складывается из массы
сахара и массы воды, то есть 300 г.
Найдём массовую долю сахара в растворе.
Для этого 50 грамм разделим на 300, получается приблизительно 0,167, или 16,7
%.
Перед посадкой семена томатов
дезинфицируют (протравливают) 1%-м раствором марганцовки. Какую массу такого
раствора можно приготовить из 0,15 г марганцовки?
В условии задачи нам даны массовая доля
марганцовки и масса марганцовки. Найти нужно массу раствора. Зная массу
растворённого вещества и его массовую долю в растворе, можно вычислить массу
раствора. Для этого нужно массу марганцовки разделить на массовую долю, то есть
0,15 г разделить на 0,01.
В медицине широко применяют так называемый
физиологический раствор, который представляет собой раствор поваренной
соли с массовой долей растворённого вещества 0,9 %. Рассчитаем массу соли и
воды, которые необходимо взять для приготовления 1200 г физиологического
раствора.
В условии задачи нам дана массовая доля
растворённого вещества – соли – 0,9 %, или 0,009, масса раствора – 1200 г.
Рассчитать нужно массу соли и воды. Для того, чтобы определить массу соли,
которую нужно взять для приготовления 1200 г физиологического раствора, следует
массу раствора умножить на массовую долю соли.
Определим массу воды, которую необходимо
взять для приготовления раствора. Для этого из массы раствора следует вычесть
массу соли.
Решим ещё одну задачу. Из 250 г 5 %-го раствора питьевой соды выпарили 80 г воды. Найдём
массовую долю соды в полученном растворе.
В условии задачи нам даны масса раствора и
массовая доля растворённого вещества в исходном растворе. А также масса воды,
которую выпарили. Сначала найдём массу питьевой соды, которая была в исходном
растворе, для этого массу раствора следует умножить на массовую долю, то есть
250 умножаем на 0,05, получается 12,5 г.
При выпаривании воды масса растворённого
вещества не изменяется, только уменьшается масса раствора. То есть масса
конечного раствора будет равна 170 г.
Найдём массовую долю питьевой соды в
полученном растворе. Для этого массу вещества разделим на массу полученного
раствора, то есть 12,5 г делим на 170, получаем приблизительно 0,074, или 7,4
%.
Решим более сложную задачу.
Какую массу молока 10%-й жирности и
пломбира 30%-й жирности необходимо взять для приготовления 100 г 20%-го новогоднего коктейля?
В
условии задачи нам даны массовая доля жира в молоке и массовая доля жира в
пломбире, а также масса коктейля и массовая доля жира в нём. Так как масса
конечного раствора (а в нашем случае – это масса коктейля) равна 100 г, пусть
масса молока равна х г, а масса пломбира – (100 – х) г, масса жира в молоке
будет равна 0,1х г, а масса жира в пломбире – 0,3 · (100 – х) г. Чтобы найти
массу жира в коктейле, нужно массу коктейля умножить на массовую долю жира в
нём, значит, 100 умножаем на 0,2, получается 20.
Составляем
следующее выражение, то есть складываем массы жира в молоке и пломбире. При этом
получится суммарная масса жира в коктейле. То есть, решая уравнение, получается
х, равный 50.
То
есть х – это и есть масса молока, а массу пломбира найдём по разности масс
коктейля и молока — также получается 50 г.
С растворами мы сталкиваемся регулярно, причём не только в химии, но и в обычной жизни. Например, чай с сахаром – самый что ни на есть раствор. Строго говоря, даже обычная вода, текущая из крана, – это раствор, потому что в ней растворены различные соли (загляните в чайник и убедитесь, что на стенках есть накипь. Это и есть соли, которые осели на стенках из воды). Растворы бывают концентрированными и разбавленными. В первых концентрация растворённого вещества велика (это когда вы в чашку чая насыпали 5 ложек сахара, во вторых – концентрация растворённого вещества мала (когда в чашу чая вы насыпали сахара совсем чуть-чуть). А вот характеристикой раствора является массовая доля растворённого вещества.
Массовая доля растворённого вещества в растворе – это отношение массы растворённого вещества к массе всего раствора.
Не забывайте, что масса раствора складывается из массы растворителя и растворённого вещества. Сразу разберём пример, чтобы стало понятно.
Пример 1.
У нас есть 200 г воды и 10 г сахара. Смешиваем воду и сахар и получаем раствор. Так вот масса раствора будет равна массе воды (здесь это растворитель) и сахара (растворённое вещество), то есть 200+10=210 г. Это очень важно, не упускайте этот момент из виду.
Теперь возвратимся к массовой доле. Она обозначается латинской буквой w и рассчитывается по простой формуле:
При этом помните, что
Удобнее выражать массовую долю в процентах, поэтому чаще используется такая формула:
Массовая доля растворенного вещества: задачи
Чтобы уяснить чётко, что же такое массовая доля вещества в растворе, потренируемся решать задачи по химии.
Пример 2.
Смешали 150 г воды и 20 г хлорида натрия NaCl. Определите массовую доля хлорида натрия в полученном растворе.
Решение:
Сначала найдём массу раствора. Она складывается из массы воды и хлорида натрия, то есть 150+20=170 г. Это и есть масса раствора. Теперь ищем массовую долю NaCl:
Ответ: в полученном растворе массовая доля хлорида натрия составляет 11,7%.
Пример 3.
Известно, что в 250 г раствора нитрата калия содержится 10 г нитрата калия. Определите массовую долю нитрата калия.
Решение:
Обратите внимание, что в условии уже дана масса раствора, это существенно облегчает задачу, поскольку можно сразу использовать формулу для определения массовой доли:
Ответ: массовая доля нитрата калия в этом растворе 4%.
Пример 4.
В учебниках по химии встречаются и обратные задачи, когда массовая доля известна и требуется найти массу растворённого вещества или раствора. Например, условие звучит так. Нужно приготовить раствор серной кислоты в воде массой 200 г с массовой долей серной кислоты 64%. Сколько потребуется серной кислоты.
Решение:
Давайте разберёмся. У нас должно получиться 200 г раствора, то есть масса раствора 200 г. Массовая доля – 64%. Теперь воспользуемся формулой:
С нашими условиями получается так:
64=mН2SO4/200*100%
Отсюда получаем, что mН2SO4=64*200/100=128 г.
Ответ: для приготовления раствора потребуется 128 г серной кислоты.
Пример 5.
Необходимо приготовить раствор сульфата меди с массовой долей 8%. Масса сульфата меди 12 г. Какова будет масса полученного раствора?
Решение:
Сразу берём формулу
и подставляем данные из условия: wCuSO4=8%, mCuSO4=12 г, тогда
8=12/mраствора*100%
Отсюда mраствора=12/8*100=150 г.
Ответ: масса полученного раствора составит 150 г.
Пример 6.
Ну и как обычно, заключительным будет сложный пример от репетитора по химии. Итак, химик взял 6 г гидроксида натрия, добавил воды и получил раствор с массовой долей гидроксида натрия 10%. Сколько воды он взял?
Решение:
Для начала давайте вспомним, что масса раствора складывается из массы растворённого вещества (гидроксид натрия) и растворителя (вода). Масса гидроксида известна из условия, а вот массу воды нужно найти, поэтому обозначим её Х. Тогда
И это действие было самым сложным. Теперь просто переходим к формуле расчёта массовой доли:
Подставим сюда данные из условия: wNaOH=10%, mNaOH=6 г, тогда
10=6/(6+X)*100%
Решаем:
10*(6+Х)=6*100
Х=54.
Ответ: химик для приготовления раствора взял 54 г воды.
Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.
ЗАДАЧИ на Вычисление массы
растворенного вещества
Вычисление массы растворенного вещества, содержащегося в определенной массе раствора с известной массовой долей; вычисление массовой доли вещества в растворе. Элемент ЕГЭ: 4.3.1. Расчёты с использованием понятий «растворимость», «массовая доля вещества в растворе».
Расчёты с использованием понятий «растворимость»,
«массовая доля вещества в растворе»
Раствор — это гомогенная система, состоящая из двух или более веществ, содержание которых можно изменять в определенных пределах без нарушения однородности. Растворы состоят из растворителя (например, воды) и растворенного вещества.
Массовой долей растворенного вещества (ω) называют отношение его массы m(В) к массе раствора m(p).
ω(В) = m(В) : m(p)
Это безразмерная величина, поэтому выражается в долях единицы (изменяется от 0 до 1), но иногда выражается в процентах (тогда изменяется от 0 до 100 %).
Обозначение ω(В) аналогично обозначению ω(р. в-ва) или ω(в-ва);
обозначение m(В) аналогично обозначению m(р. в-ва) или m(в-ва);
обозначение m(р) аналогично обозначению m(р-ра),
где р-ра – сокращение слова «раствора», а р. в-ва и в-ва – сокращения слов «растворенного вещества».
Обратите внимание также на следующие обозначения:
m(в) — масса безводного вещества;
m(р-ля) — масса растворителя.
Соотношения между величинами, характеризующими раствор
Следует учитывать, что любой способ выражения содержания растворенного вещества в растворе дается в расчете на безводное вещество, даже если для приготовления раствора использован кристаллогидрат. Если для приготовления растворов используют не безводное вещество, а его кристаллогидрат, B • nH20, то масса растворителя (воды) рассчитывается по формуле: m(H20) = m(р) – m(кр.), где m(кр.) — масса кристаллогидрата, в граммах. Следует учитывать, что количество (моль) кристаллогидрата равно количеству (моль) безводного вещества, т.е. m(кр.) : М(кр.) = m(в) : М(в).
Молярная концентрация характеризует количество растворенного вещества, выраженное, в молях, содержащееся в 1 л раствора. Молярная концентрация вычисляется по формуле С = v / V, где С — молярная концентрация (измеряется в моль/л), v — количество вещества, V — объем раствора, измеренный в литрах. Часто размерность молярной концентрации обозначают символом М. Например, раствор с концентрацией 1 М (одномолярный раствор) содержит 1 моль растворенного вещества в 1л раствора, 0,1 М (децимолярный раствор) — 0,1 моль растворенного вещества в 1 л раствора и т. д.
Титр (Т) определяет массу растворенного вещества (в г), содержащуюся в 1 мл раствора: T = m / V.
Растворимость характеризует способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Растворимость обозначается символом S, она равна концентрации насыщенного при данной температуре раствора. Чаще всего растворимость измеряют числом граммов вещества, способных раствориться в 100 г растворителя при данной температуре. Важно не путать растворимость с массовой долей вещества в растворе, так как растворимость показывает, сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 г растворителя, а массовая доля — сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 г раствора. Растворимость веществ зависит от температуры. Растворимость твердых веществ при повышении температуры, как правило, увеличивается, растворимость газов — уменьшается.
Приготовление растворов. Способы приготовления растворов: 1) Разбавление раствора водой; 2) Выпаривание воды из раствора; 3) Сливание двух растворов; 4) Выпадение кристаллов.
Способы приготовления растворов в задачах на Вычисление массы растворенного вещества
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ с использованием понятий «растворимость»,
«массовая доля вещества в растворе»
Задача № 1.
Приготовить 400 г водного раствора с массовой долей хлорида натрия в нём 5 %.
Правильный ОТВЕТ: m(NaCl) = 20 г, m(H2O) = 380 г.
Смотреть РЕШЕНИЕ задачи в тетради
Задача № 2.
Найти массовую долю растворённого вещества (в %) в растворе, полученном при смешивании 450 г воды и 50 г сахара.
Правильный ОТВЕТ: ω(сах.) = 10%.
Смотреть РЕШЕНИЕ задачи в тетради
Задача № 3.
Вычислите молярную концентрацию 4%-ного раствора поваренной соли, плотность которого равна 1,027 г/мл.
Правильный ОТВЕТ: C(NaCl) ≈ 0,7 моль/л.
Смотреть РЕШЕНИЯ заданий в тетради
Задача № 4.
Найдите массовую долю гидроксида натрия в растворе, молярная концентрация которого равна 3,08 моль/л, а плотность 1,12 г/мл.
Правильный ОТВЕТ: ω(NaOH) = 11%.
Смотреть РЕШЕНИЯ заданий в тетради
Задача № 5.
При 25 °С растворимость хлорида калия в воде составляет 25 г соли на 100 г воды. Вычислите массовую долю соли в насыщенном растворе и его молярную концентрацию, если плотность насыщенного раствора равна 1,132 г/мл.
Правильный ОТВЕТ: ω(KCl) = 20%, С(KCl) = 3,04 моль/л.
Смотреть РЕШЕНИЯ заданий в тетради
Задача № 6.
Массовая доля соли в растворе, насыщенном при температуре 40 °С, равна 35%. При охлаждении 300 г этого раствора до температуры 10 °С в осадок выпадает 45 г соли. Определите растворимость соли при 10 °С.
Правильный ОТВЕТ: S10°С = 30,77 г.
Смотреть РЕШЕНИЯ заданий в тетради
Задачи с ответами
на Вычисление массы растворенного вещества
Задача № 7.
Масса нитрата калия, которую следует растворить в 150 г раствора с массовой долей этой соли 10% для получения раствора с массовой долей 12%, равна ______. (Записывайте ответ с точностью до десятых.)
Правильный ОТВЕТ: 3,4 г.
Задача № 8.
Плотность 10% -ного раствора хлорида калия составляет 1,063 г/мл. Определите массу (г) хлорида калия, который содержится в 750 мл такого раствора.
Правильный ОТВЕТ: 75,0 г.
Задача № 9.
Рассчитайте массовую долю (%) нитрата натрия в растворе, полученном при смешивании 250 г 10%-ного и 750 г 15%-ного растворов этой соли.
Правильный ОТВЕТ: 13,75 %.
Задача № 10.
Найдите массовую долю гидроксида натрия в растворе, молярная концентрация которого равна 3,08 моль/л, а плотность 1,12 г/мл.
Правильный ОТВЕТ: ω(NaOH) = 11%.
Задача № 11.
В 125 г воды растворили 25 г азотной кислоты. Вычислите титр образовавшегося раствора, если его плотность равна 1,095 г/мл.
Правильный ОТВЕТ: T(HNO3) = 0,182 г/мл.
Задача № 12.
Титр раствора сульфата аммония равен 0,223 г/мл, а его плотность — 1,115 г/мл. Рассчитайте массовую долю сульфата аммония в данном растворе и молярную концентрацию раствора.
Правильный ОТВЕТ: ω((NH4)2SO4) = 20%, C((NH4)2SO4) = 1,689 моль/л.
(с) В учебных целях использованы цитаты из пособий: «Химия / Н. Э. Варавва, О. В. Мешкова. — Москва, Эксмо (ЕГЭ. Экспресс-подготовка)» и «Химия : Новый полный справочник для подготовки к ЕГЭ / Е.В. Савинкина. — Москва, Издательство АСТ».
Вы смотрели Справочник по химии «ЗАДАЧИ на Вычисление массы растворенного вещества, содержащегося в определенной массе раствора с известной массовой долей; вычисление массовой доли вещества в растворе». Выберите дальнейшее действие:
- Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
«Методика решения задач на растворимость и
массовую долю вещества в растворе».
Выполнена учителем химии МБОУ СОШ № 18 г.
Ногинска Московской области Ломать Светланой Петровной.
1. Растворимость
– это способность вещества растворяться в воде или
другом растворителе. Количественно растворимость определяют коэффициентом
растворимости или просто растворимостью вещества.
Растворимость вещества X
(s)
– это масса вещества, которая может раствориться при данных условиях в 100г
растворителя с образованием насыщенного раствора:
S=
m(x)
/ m(H2O)
× 100 (г).
Массовая доля безводного
вещества Х в насыщенном растворе связана с его растворимостью соотношением:
W(X)
= s / s
+100
Для вычисления массы безводного
вещества в определенной массе насыщенного раствора можно вывести формулу:
W(x) = m(x) / m(р–ра)
=> m(x) / m(р–ра)=
s / s + 100 ; откуда
m (x) = (s / s + 100 ) ∙
m(р–ра).
Пример 1. Определите,
какая масса нитрата бария может раствориться в воде объемом 500 мл при 300С.
Растворимость нитрата бария при данной температуре составляет 14,2 г.
Решение:
Плотность воды составляет
1 г/мл, поэтому
m(Н2О)
= 500 ∙ 1 = 500 г.
Определяем массу нитрата
бария.
По формуле:
s = m(Ba(NO3)2) / m(H2O) ∙ 100 =>
ð m(Ba(NO3)2)
= s ∙ m(H2O) / 100 = 14,2 ∙ 500 / 100 = 71г.
Ответ:
m(Ba(NO3)2)
=71 г.
Пример 2. Массовая
доля хлорида аммония в насыщенном растворе при 300С
. равна 29,5%. Определите растворимость NH4Cl
при данной температуре.
Решение:
1. Вычисляем
массу соли в растворе массой 100г:
m(NH4Cl)
= m(р-ра)
∙ w(NH4Cl)
= 100 ∙ 0,295 = 29,5 г.
2.
Находим массу воды в растворе массой 100
г:
m(H2O)
= m(р-ра)
– m(NH4Cl)
= 100 -29,5 =70,5 г
3.
Определяем растворимость NH4Cl.
S30
= m(NH4Cl) / m(H2O) ∙ 100 = 29,5 / 70,5 ∙ 100 = 41,84 г.
Ответ:
S30
= 41,84 г.
Пример 3. Вычислите,
какая масса нитрата калия выпадет в осадок, если 100
г . насыщенного при температуре
700С раствора KNO3
охладить до температуры 00С. .
Растворимость нитрата калия составляет 138г при t0=700
и 13,3г при t0
ρ=00C.
Решение:
1. Находим
массу соли в насыщенном растворе массой 100 г при 700С.
По формуле: s70
= m70(KNO3)
/ m(H2O)
∙ 100 = m70(KNO3)
/ (m(р-ра)
– m70(KNO3))
∙100 => m70(KNO3)
= (s70
∙ (m(р-ра)
– m70(KNO3))
/ 100 = 138 ∙ ( 100 – m70(KNO3))
/ 100 ; отсюда m70(KNO3)
= 57, 98 г.
2. Находим
массу воды в насыщенном растворе массой 100 г:
m(H2O)
= m(р-ра)
– m70(KNO3)
= 100 – 57,98 = 42,02 г.
3. Находим
массу соли, выпавшей в осадок:
m(
осадка KNO3)
= m70(KNO3)
– m0(KNO3)
= 57,98 – 5,59 = 52,39 г.
Ответ: m(осадка
KNO3)
= 52,39 г.
2. Массовая
доля растворенного вещества – это отношение массы
растворенного вещества к общей массе раствора:
W(раств.в-ва)
= m(раств.в-ва)
/ m(р-ра)
( в долях единицы), откуда
m(раств.в-ва)
= m(р-ра)
∙ w(раств.в-ва);
W(раств.в-ва)
= m(раств.в-ва)
/ m(р-ра)
∙ 100% ( в процентах).
Эта формула указывает
массу безводного вещества, содержащегося в 100 г раствора. Раствор состоит из
растворенного вещества и растворителя.
m(р-ра)
= m(раств.в-ва)
+ m(H2O)
W(раств.в-ва)
= m(раств.в-ва)
/ (m(раств.в-ва)
+ m(H2O))/
Массу раствора можно
выразить через объем раствора (V)и
его плотность (ρ): m(р-ра) = V ∙ ρ. Откуда:
W(раств.в-ва)
= m(раств.в-ва)
/ V ∙ ρ ;
m(раств.в-ва)
= V
∙ ρ ∙ w(раств.в-ва).
Пример 1. Определите
массовую долю (%) соли в растворе, полученном при растворении 50 г соли в 200 г
воды.
Решение:
W(соли)
= m(соли)
/ (m(соли)
+ m(H2O)
= 50 / (50+ 200) = 0,2 или 20%
Ответ: W(соли)
=0,2 или 20%.
Пример 2. Вычислите
массу гидроксида калия в растворе объемом 600 мл и плотностью 1,082 г/мл, если
массовая доля гидроксида калия составляет 10% .
Решение:
W(KOH)
= m(KOH)
/ V∙
ρ;
m(KOH)
= w(KOH)
∙ V
∙ ρ
= 0,1 ∙ 600 ∙ 1,082 = 64,92 (г).
Ответ:
m(KOH)
= 64,92 (г).
Пример 3. Какую
массу воды надо прибавить к раствору гидроксида натрия массой 150 г с массовой
долей 10%, чтобы получить раствор с массовой долей 2%?
Решение:
m2(р-ра)
= m1(р-ра)
+ m
(воды)
w2(NaOH)
= m(NaOH)
/ m2
(р-ра) = m1(р-ра)
∙ w1(NaOH)
/ (m1(р-ра)
+ m(H2O));
0,02 = 150 ∙ 0,1 / (150 +
m(H2O);
m(H2O)
= 600г.
Ответ:
m(Н2О)
=600 г.
Пример 4. Какую
массу раствора с массовой долей уксусной кислоты 40% надо прибавить к 500 г
воды для получения раствора с массовой долей уксусной кислоты 15%?
Решение:
W2(CH3COOH)
= m(р-ра)
∙ m1(CH3COOH)
/ (m(р-ра)
+ 500;
0,15 = m(р-ра)
∙ 0,4 / (m(р-ра) +500 ;
m(р-ра)
= 300 г.
Ответ:
m(р-ра)
= 300 г.
Пример 5. Какой
объем раствора с массовой долей гидроксида калия 50% ( плотностью 1,538 г/ мл)
требуется для приготовления 3 л раствора гидроксида калия с массовой долей 6% (
плотностью 1,048 г/мл)?
Решение:
W2
(KOH)
= V1
∙ ρ1
∙ w1(KOH)
/ V2
∙ ρ2 ;
0,06 = 0,5 ∙ 1,538 ∙ V1
/ 3000 ∙ 1,048;
0,06 ∙ 3000 ∙ 1,048 = 0,5
∙ 1,538 ∙ V1
;
V1
= 245,3 мл.
Ответ:
V1
= 245,3 мл.
