Как найти массу соли в массе кристаллогидрата - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Кристаллогидраты — это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решетке молекулы воды.

Многие соединения (чаще всего соли) выкристаллизовываются из водных растворов в виде кристаллогидратов.

Например, медный купорос:

CuSO₄·5H₂O

Кристаллогидраты растворяются в воде, при этом протекают сложные физико-химические процессы, но, если говорить про конечный результат, вещество диссоциирует, а кристаллизационная вода отделяется и попадает в раствор. Условно процесс растворения можно записать в виде уравнения:

CuSO₄·5H₂O → CuSO₄ + 5H₂O

Но в ЕГЭ по химии лучше не записывать растворение кристаллогидрата, как химическую реакцию!

Названия кристаллогидратов, которые могут встретиться в ЕГЭ по химии:

CuSO₄·5H₂O — медный купорос, пентагидрат сульфата меди (II)

Na₂CO₃ × 10H₂O — кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия

ZnSO₄ × 7H₂O — цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка

Как решать задачи на кристаллогидраты?

Рассмотрим приемы, которые можно использовать при решении задач на кристаллогидраты, на примере.

1. В 300 мл воды растворили 7,6 г CuSO₄·5H₂O (медного купороса). Определите массовую долю CuSO₄ в образовавшемся растворе.

Для определения массы соли в составе кристаллогидрата по массе кристаллогидрата можно использовать два способа.

Первый способ.

В составе кристаллогидрата медного купороса на одну частицу кристаллогидрата приходится одна частица сульфата меди (II). На две частицы кристаллогидратов тогда приходится две частицы сульфата меди и т.д. Аналогично на 1 порцию (моль) частиц кристаллогидрата приходится 1 порция (1 моль) частиц сульфата меди (II).

То есть молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и сульфата меди (II) равно CuSO₄1:1

n(CuSO₄·5H₂O):n(CuSO₄) = 1:1

Или:

n(CuSO₄·5H₂O) = n(CuSO₄)

Находим молярные массы гидрата и сульфата меди (II):

М(CuSO₄·5H₂O) = 64 + 32 + 64 + 5·18 = 250 г/моль

М(CuSO₄) = 64 + 32 + 64 = 160 г/моль

Количество вещества кристаллогидрата:

n(CuSO₄·5H₂O) = m/M = 7,6/250 = 0,0304 моль

n(CuSO₄) = n(CuSO₄·5H₂O) = 0,0304 моль

Масса сульфата меди в составе кристаллогидрата:

m(CuSO₄) = M·n = 160 г/моль·0,0304 моль = 4,864 г

Второй способ.

Определим массовую долю сульфата меди в составе кристаллогидрата:

ω(CuSO₄) = М(CuSO₄)/М(CuSO₄·5H₂O) = 160 г/моль/250 г/моль = 0,64 или 64%

Тогда массу сульфата меди в образце кристаллогидрата массой 7,6 г можно определить, зная массовую долю сульфата меди:

m(CuSO₄) = ω(CuSO₄) · m(CuSO₄·5H₂O) = 0,64 · 7,6 г = 4,864 г

Масса исходной воды:

m(H₂O) = ρ·V = 1 г/мл · 300 мл = 300 г

Массу раствора сульфата меди (II) находим по принципу материального баланса: складываем все материальные потоки, которые пришли в систему, вычитаем уходящие материальные потоки.

m_р-ра(CuSO₄) = m(CuSO₄·5H₂O) + m(H₂O) = 7,6 г + 300 г = 307,6 г

Массовая доля сульфата меди (II) в конечном растворе:

ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m_р-ра(CuSO₄) = 4,864 г/307,6 г = 0,0158 или 1,58%

Ответ: ω(CuSO₄) = 0,0158 или 1,58%

2. Какую массу железного купороса (FeSO₄•7H₂O) надо взять, чтобы приготовить 1,25 л раствора сульфата железа с массовой долей 9%, если плотность этого раствора 1,086 г/мл?

Масса конечного раствора сульфата железа:

m_р-ра(FeSO₄) = ρ·V = 1,086 г/мл·1250 мл = 1357,5 г

Масса сульфата железа в этом растворе:

m(FeSO₄) = ω(FeSO₄) · m_р-ра(FeSO₄) = 1357,5 г · 0,09 = 122,175 г

n(FeSO₄) = m(FeSO₄)/M(FeSO₄) = 122,175 г/152 г/моль = 0,804 моль

Молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата FeSO₄•7H₂O и сульфата железо (II) равно FeSO₄1:1

n(FeSO₄•7H₂O):n(FeSO₄) = 1:1

Отсюда:

n(FeSO₄•7H₂O) = n(FeSO₄) = 0,804 моль

Масса кристаллогидрата:

m(FeSO₄•7H₂O) = n(FeSO₄•7H₂O) · M(FeSO₄•7H₂O) = 0,804 моль · 278 г/моль = 223,45 г

Ответ: m(FeSO₄•7H₂O) = 223,45 г

3. В растворе хлорида алюминия с ω(AlCl₃) = 2% растворили 100 г кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O. Вычислите, какой стала массовая доля AlCl₃ в полученном растворе, если объём раствора 1047 мл, а его плотность 1,07 г/мл.

Масса конечного раствора хлорида алюминия:

m_р-ра,2(AlCl₃) = ρ·V = 1,07 г/мл·1047 мл = 1120,29 г

Тогда масса исходного раствора хлорида аммония:

m_р-ра,1(AlCl₃) = m_р-ра,2(AlCl₃) – m(AlCl₃·6H₂O) = 1120,29 г – 100 г = 1020,29 г

Масса хлорида алюминия в исходном растворе:

m₁(AlCl₃) = ω₁(AlCl₃) · m_р-ра,1(AlCl₃) = 0,02 · 1020,29 г = 20,4 г

Массовая доля хлорида алюминия в кристаллогидрате:

ω(AlCl₃) = М(AlCl₃)/М(AlCl₃·6H₂O) = 133,5 г/моль/241,5 г/моль = 0,5528 или 55,28%

Масса хлорида алюминия в кристаллогидрате:

m_{в к/г}(AlCl₃) = ω(AlCl₃) · m(AlCl₃·6H₂O) = 100 г · 0,5528 = 55,28 г

Общая масса хлорида алюминия в конечном растворе:

m₂(AlCl₃) = m_{в к/г}(AlCl₃) + m₁(AlCl₃) = 55,28 г + 20,4 г = 75,68 г

Массовая доля хлорида алюминия в конечно растворе:

ω₂(AlCl₃) = m₂(AlCl₃)/m_р-ра,2(AlCl₃) = 75,68 г/1120,29 г = 0,068 или 6,8%

Ответ: ω₂(AlCl₃) = 0,068 или 6,8%

4. Вычислите массы FeSO₄·7H₂O (железного купороса) и воды, необходимые для приготовления 500 г раствора с массовой долей FeSO₄ 7%.

Ответ: m(FeSO₄·7H₂O) = 64 г; m(H₂O) = 436 г.

5. Вычислите объём воды и массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O (глауберовой соли), которые требуются для приготовления 500 г раствора с массовой долей Na₂SO₄ 15%.

Ответ: m(Na₂SO₄·10H₂O) = 170,45 г; V(H₂O) = 329,55 мл.

6. Какую массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо растворить в 400 мл воды, чтобы получить раствор с ω(Na₂SO₄) = 10%?

7. Нужно приготовить 320 г раствора с ω(CuSO₄) = 12%. Рассчитайте массу кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и массу раствора с ω₁(CuSO₄) = 8%, которые потребуются для приготовления заданного раствора.

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 22,86 г; m8% р-ра = 297,14 г.

8. Вычислите, какую массу кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O нужно растворить в 1 кг раствора хлорида алюминия с массовой долей AlCl₃ 2%, чтобы получить раствор с массовой долей AlCl₃ 3%.

Ответ: m(AlCl₃·6H₂O) = 19,2 г.

9. Сколько граммов кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить к 100 мл раствора сульфата натрия с массовой долей Na₂SO₄ 8% и плотностью 1,07 г/мл, чтобы удвоить массовую долю Na₂SO₄ в растворе?

Ответ: m(Na₂SO₄·10H₂O) = 30,6 г.

10. Какую массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса) нужно растворить в 1 кг раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 5%, чтобы получить раствор с массовой долей CuSO4 10%?

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 92,6 г.

11. Вычислите массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса), необходимую для приготовления 5 л раствора с массовой долей CuSO₄ 8% (плотность раствора 1,084 г/мл)? Рассчитайте молярную концентрацию CuSO₄ в этом растворе.

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 677,5 г; c(CuSO₄) = 0,54 моль/л.

12. Массовая доля кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата натрия (Na₂SO₄·xH₂O) составляет 55,9%. Определите формулу кристаллогидрата. Вычислите массовую долю сульфата натрия в растворе, полученном при
растворении 80,5 г данного кристаллогидрата в 2 л воды.

Ответ: Na₂SO₄·10H₂O; ω(Na₂SO₄) = 1,7%.

13. К раствору сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 10% добавили 13,9 г кристаллогидрата этой соли. Получили раствор массой 133,9 г, с массовой долей FeSO₄ 14,64%. Определите формулу кристаллогидрата.

14. После растворения 13,9 г кристаллогидрата сульфата железа(II) (FeSO₄·xH₂O) в 86,1 г воды массовая доля FeSO₄ в растворе оказалась равной 7,6%. Определите формулу кристаллогидрата.

15. При охлаждении 200 мл раствора сульфата магния с ω(MgSO₄) = 24% (плотность раствора 1,270 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата MgSO₄·7H₂O массой 61,5 г. Определите массовую долю MgSO₄ в оставшемся
растворе.

Ответ: ω₂(MgSO₄) = 12,73%.

16. При охлаждении 400 мл раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 25% (плотность раствора 1,19 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O массой 50 г. Определите массовую долю CuSO₄ в оставшемся растворе.

17. При охлаждении 500 г раствора сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 35% выпало в осадок 150 г кристаллогидрата FeSO₄·7H₂O. Определите массовую долю FeSO₄ в оставшемся растворе.

18. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 8,4 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

19. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

20. К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

21. Нитрид натрия массой 8,3 г растворили в 490 г 20%-ного раствора серной кислоты. К полученному раствору добавили 57,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю кислоты в конечном растворе. Учитывать образование только средних солей.

22. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

23. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 37,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 20%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

24. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 20%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 292 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

25. При растворении 25 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O) в воде был получен 20%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате прокаливания порошка алюминия массой 2,16 г с оксидом железа(III) массой 6,4 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

26. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

27. Свинцовый сахар ((CH₃COO)₂Pb × 3H₂O) массой 37,9 г растворили в воде и получили 10%-ный раствор соли. К этому раствору добавили 7,8 г цинка и после завершения реакции добавили еще 156 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

28. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

29. При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

30. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 200 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Ответ: w(NaOH) = 3,8%

31. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 16%. К этому раствору добавили 26 г цинка и после завершения реакции ещё 320 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

32. Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

Ответ: w(Na₂CO₃) = 6%

Задачи на состав и определение формулы кристаллогидратов:

Вычислите массовую долю бария в кристаллогидрате гидроксида бария, в котором число атомов водорода в 1,8 раз больше числа атомов кислорода.
Имеется смесь равных масс гептагидрата гидрофосфата натрия и дигидрата дигидрофосфата натрия. Сколько в это смеси приходится атомов кислорода на один атом фосфора?
Число атомов водорода, равное числу Авогадро, содержится в 21,9 г кристаллогидрата ацетата цинка. Установите формулу кристаллогидрата.
В некоторой порции пентагидрата сульфата меди содержится 0,25 моль воды. Вычислите массу этой порции кристаллогидрата.
В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится число электронов, равное числу Авогадро?
Вычислите число атомов и число электронов 14г гептагидрата сульфата никеля (II).
Рассчитайте массу атомов водорода, содержащихся в 143 моногидрата ацетата меди.
В некоторой порции кристаллогидрата сульфата желез (III) число атомов кислорода в 15 раз больше числа Авогадро, а число атомов железа точно соответствует числу Авогадро. Выведите формулу кристаллогидрата.
В 0,250 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой беводной соли равна 59,5. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 28,83%. Вычислите относительную молекулярную массу кристаллогидрата.
В кристаллогидрате, образованном средней солью металла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0%. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кристаллогидрата.
В кристаллогидрате, образованном солью бескислородной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите массу кислорода, содержащегося в 1.00 г этого кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата ацетата магния находится 9,632∙10²³ атомов углерода и 3,371∙10²⁴ атомов водорода. Вычислите число атомов кислорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816∙10²³ атомов углерода и 8,428∙10²³ атомов кислорода. Вычислите число атомов водорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.

14. В 0,250 моль дигидрата ацетата металла 2А-группы содержится 1,535∙10²⁵ электронов. Установите, какой металл входит в состав кристаллогидрата.

Задачи на реакции с участием кристаллогидратов:

Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5,0 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,03 г/см3). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.
Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л углекислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.
К сульфиду калия массой 3,30 г, находящемуся в водном растворе, добавили 0,02 моль гексагидрата хлорида меди. Вычислите массу образовавшегося осадка.
При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.
Какую массу медного купороса необходимо добавить к 150 г 12%-ного раствора гидроксида натрия, чтобы щёлочь полностью прореагировала?
7,5 г медного купороса (пентагидрат сульфата меди) растворили в 142,5 воды. К полученному раствору добавили 150 мл 10 %-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,1 г/мл). Определить состав полученного раствора в массовых процентах.
Какую массу декагидрата карбоната натрия необходимо растворить в 130 г 10%-ного раствора хлорида алюминия, чтобы полностью осадить гидроксид алюминия? Определить состав раствора (в массовых процентах) после отделения осадка.

8. В 1 л воды растворили 57,2 г кристаллической соды (декагидрат карбоната натрия). Через полученный раствор пропустили 1,12 л углекислого газа. Найти массовые доли веществ в полученном растворе.

Задачи на материальный баланс и растворы с участием кристаллогидратов:

Медный купорос массой 12,5 г; растворили в 87,5 мл воды. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
В 200 г раствора сульфата меди (II) с массовой долей соли 4% растворили 50 г медного купороса. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
В 5 л воды растворили дигидрат хлорида бария массой 250 г. Вычислите массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
В 135,6 г воды растворили глауберову соль массой 64,4 г. Рассчитайте массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
Необходимо приготовить 2 л 0,1 М водного раствора сульфата меди (II). Какая масса медного купороса потребуется для этого?
Выпарили досуха 0,5 л 15-процентного раствора сульфата натрия (плотность 1,14 г/см³). Вычислите массу полученных кристаллов, учитывая, что соль выделяется в виде кристаллогидрата — декагидрата сульфата натрия.
До какого объема надо разбавить 500 мл 20-процентного раствора хлорида натрия (плотность 1,152 г/мл), чтобы получить 4,5-процентный раствор плотностью 1,029 г/мл?
Смешали 500 мл 32 — процентного раствора азотной кислоты плотностью 1,2 г/мл и один литр воды. Вычислите массовую долю (в %) азотной кислоты в полученном растворе.
Рассчитайте объем 25% раствора сульфата цинка (плотность 1,3 г/мл), который необходимо разбавить водой для получения 0,5 М раствора этой соли объемом 4л.
Декагидрат карбоната натрия массой 0,05 кг растворили в воде объемом 0,15 л. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
В воде объемом 0,157 м³ растворили медный купорос массой 43 кг. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате равна 64%. Какую массу кристаллогидрата нужно взять для приготовления 150 г 50%-го раствора соли?
В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
В каком объеме воды следует растворить 0,3 моль пентагидрата сульфата меди (II) для получения 12%-го раствора?
Рассчитайте, сколько г FeSO₄×7H₂O и воды потребуется для приготовления 200 мл 18 мас % раствора сульфата железа (II) с плотностью 1,19 г/мл.
Кристаллогидрат фосфата натрия Nа₃РО₄×12Н₂О количеством вещества 1 моль растворили в 75 моль воды. Плотность получившегося раствора оказалась равной 1,098 г/мл. Вычислите молярную концентрацию ионов натрия в этом растворе.
В 225 г 25,5%-го раствора бромида кальция растворили гексагидрат бромида кальция массой 50,0 г. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
К 2% раствору хлорида алюминия добавили 100 г кристаллогидрата АlСl₃∙6Н₂О. Найдите концентрацию полученного раствора, объем которого составил 1047 мл, а плотность 1,07 г/мл.
Сколько граммов кристаллогидрата СuSО₄∙5Н₂О и какой объем раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,045 г/мл, надо взять для приготовления 400 мл раствора сульфата меди, содержащего 7 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,06 г/см³?
Сколько граммов кристаллогидрата Nа₂СО₃∙10 Н₂О надо добавить к 400 мл раствора карбоната натрия, содержащего 5 мас.% Na₂СО₃ и имеющего плотность 1,05 г/см , чтобы получить 16 мас.% раствор, плотность которого 1,17 г/см ?
Какой объем 5% раствора сульфата натрия надо взять, чтобы растворение в нем 150 г кристаллогидрата Nа₂SO₄∙10Н₂О привело к образованию 14% раствора? Плотности растворов Nа₂SО₄ равны, соответственно, 1,044 и 1,131 г/мл.
Алюмокалиевые квасцы КАl(SО₄)₂∙12Н₂О количеством вещества 10 ммоль растворили в 10 моль воды. Вычислите массовые доли сульфата калия и сульфата алюминия в образовавшемся растворе.
В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
Какую массу кристаллогидрата сульфата хрома (III), кристаллизующегося с 18 молекулами воды, можно получить из 80 мл раствора с концентрацией сульфата хрома 0,8 моль/л?

Источник

Кристаллогидраты

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 88.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 88.

Выделить растворённое вещество из раствора можно путём выпаривания воды. В некоторых случаях образуются гидраты в кристаллическом виде или кристаллогидраты. Они содержат молекулы воды, которые называются кристаллизационной водой.

Общее описание

Кристаллогидраты образуются благодаря взаимодействию катионов кристаллической решётки вещества с молекулами воды. Это возможно, если связь между катионами и анионами кристалла более слабая.

К кристаллогидратам в первую очередь относятся соли. Типичными кристаллогидратами являются природные минералы – гипс, карналлит, алебастр, бура. Также кристаллогидраты образуют кислоты и основания.

Рис. 1. Кристаллогидраты.

Название вещества зависит от количества молекул воды. Для этого используют приставки, обозначающие число:

1 – моно;
2 – ди;
3 – три;
4 – тетра;
5 – пента;
6 – гекса;
7 – гепта;
8 – окта;
9 – нона;
10 – дека.

Рис. 2. Строение молекулы кристаллогидрата.

Например, кристаллогидрат FeSO₄, содержащий одну молекулу воды, называется моногидрат сульфата железа (II). Если в кристаллогидрате семь молекул воды, он называется гептагидрат сульфата железа (II).

Вода из кристаллогидрата в большинстве случаев удаляется ступенчато. Например, при нагревании медного купороса, он переходит в тригидрат, затем в моногидрат. При нагревании до 250°С медный купорос полностью обезвоживается до сульфата меди (II).

Формула кристаллогидрата состоит из двух частей. Сначала записывается формула вещества. Через точку (знак умножения) указывается количество молекул воды. Например, ZnSO₄ ∙ 7H₂O, CuSO₄ ∙ H₂O, Na₂CO₃·10H₂O, H₂SO₄ · H₂O.

Рис. 3. Пентагидрат сульфата меди (II) и сульфат меди (II).

Расчёт массы вещества

При прокаливании кристаллогидраты разлагаются на сухое вещество и воду. Чтобы вычислить массовую долю вещества используется следующая формула:

ω_{(сух. в-ва)} = m_{(сух. в-ва)} / m_(кр-та).

Для расчёта массовой доли воды применяется схожая формула:

ω₍_H2_O) = m₍_H2_O) / m_(кр-та).

Рассмотрим решение задачи с применением формулы.

Необходимо вычислить массовую долю кристаллизационной воды в тригидрате нитрата меди (II) (Cu(NO₃)₂ ∙ 3H₂O).

Решение:

Сначала запишем молярные массы воды и нитрата меди (II):

M (Cu(NO₃)₂) = 187,5 г/моль;
M (H₂O) = 18 г/моль.

В 1 моле кристаллогидрата содержится 1 моль нитрата меди (II) и 3 моль воды, поэтому получаем по формуле m = n ∙ M массу воды и массу соли в кристаллогидрате:

m (H₂O) = 3 ∙ 18 = 54 г;
m (Cu(NO₃)₂) = 1 ∙ 187,5 = 187,5 г.

Высчитаем общую массу вещества:

m (Cu(NO₃)₂ ∙ 3H₂O) = 187,5 + 54 = 241,5 г.

Остаётся вычислить массовую долю воды:

ω_(H2O) = m_(H2O) / m_(кр-та) = 54 / 241,5 = 0,22 или 22 %.

Ответ: массовая доля воды в тригидрате нитрата меди (II) 22 %.

Некоторые вещества невозможно обезводить без разложения. Например, соединение BeC₂O₄·H₂O устойчиво только в форме кристаллогидрата.

Что мы узнали?

Кристаллогидратами называются вещества, содержащие молекулы воды за счёт их притяжения катионами кристаллической решётки. В формуле кристаллогидратов, а также в названии вещества указывается количество воды. Например, CuSO₄ ∙ H₂O – моногидрат сульфата меди (II). Если известны массы воды и сухого вещества, можно вычислить их массовую долю.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 88.

А какая ваша оценка?

Источник

Расчеты с участием кристаллогидратов и их свойства

При подготовке к экзаменам по химии, будь то ЕГЭ или ДВИ, мы неизбежно встречаемся с кристаллогидратами. Давайте разберемся, что это такое. Начнем с процесса кристаллизации. Когда мы охлаждаем горячий насыщенный раствор какой-либо соли, то ее растворимость начинает снижаться. Условному избытку соли некуда деваться, поэтому он выпадает в осадок. В зависимости от условий (скорость охлаждения, чистота раствора, тип вещества), при которых мы проводим процесс, осадок может получиться аморфным или кристаллическим. Иногда могут получиться крупные сформированные кристаллы правильной формы. Такие кристаллы часто содержат в себе не только растворенное вещество, но и молекулы растворителя. Эти молекулы встроены в решетку кристалла и не удаляются оттуда без внешних воздействий. Такие кристаллические вещества называют кристаллосольватами (solvent – растворитель). Если растворителем была вода, как в большинстве экзаменационных заданий, то будет кристаллогидрат. Отметим основные особенности и свойства кристаллогидратов.

1) Состав кристаллогидратов в большинстве случаев вполне определен и выражается отношением числа формульных единиц соли (или иного соединения) и кристаллизационной воды. Например, запись Fe₂(SO₄)₃·9H₂O означает, что в составе таких кристаллов на 1 моль кристаллогидрата приходится 1 моль безводного сульфата железа (III) и 9 моль кристаллизационной воды:

n(Fe₂(SO₄)₃) = n(Fe₂(SO₄)₃·9H₂O)

n(H₂O крист.) = 9n(Fe₂(SO₄)₃·9H₂O)

2) При растворении в воде кристаллогидрата образуется просто водный раствор самой соли. Говорить о растворе кристаллогидрата по этой причине не совсем верно. Будет раствор соли. Также важно отметить, что фраза «при растворении в воде кристаллогидрата Х был получен 10%-ный раствор» означает именно 10%-ный раствор относительно безводной соли, а не кристаллогидрата. Будьте внимательны!

3) В названии кристаллогидратов отражают само вещество и количество и молекул воды. Например, кристаллы Fe₂(SO₄)₃·9H₂O можно назвать нонагидрат сульфата железа (III) или сульфат железа (III) девятиводный (редко). По тому же принципу Cu(NO₃)₂·3H₂O – тригидрат нитрата меди (II), NiSO₄·7H₂O – гептагидрат сульфата никеля, Ba(OH)₂·8H₂O – октагидрат гидроксида бария. Также существуют тривиальные названия для некоторых кристаллогидратов. Например, CuSO₄·5H₂O – медный купорос, FeSO₄·7H₂O – железный купорос, KAl(SO₄)₂·12H₂O – алюмокалиевые квасцы и т.д.

4) При нагревании кристаллогидраты разлагаются. Возможно два варианта: обезвоживание или гидролиз. В рамках ЕГЭ и ДВИ может встретиться первый вариант. Приведем пару примеров:

CuSO₄·5H₂O = CuSO₄ + 5H₂O

MgSO₄·7H₂O = MgSO₄ + 7H₂O

При более сильном нагревании разложение может пойти дальше, зависит от свойств самой безводной соли. В таком случае можно записать суммарное уравнение процесса:

4Fe(NO₃)₂·9H₂O = 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ + 36H₂O

5) (на ЕГЭ пока не встречалось) При образовании кристаллогидрата он забирает часть воды из раствора на собственное формирование. Например, если при охлаждении сформировалось 0,2 моль CuSO₄·5H₂O, то раствор при этом потерял 1 моль воды:

n(H₂O крист.) = 5n(CuSO₄·5H₂O) = 5·0,2 = 1 моль

Справедливо и то, что при растворении кристаллогидрата вся его кристаллизационная вода перейдет в раствор.

Рассмотрим несколько задач с участием кристаллогидратов. Все из них будут полезны при подготовке к ДВИ, а многие и для ЕГЭ. Тем более, что формулировка задания 33 постоянно меняется и пополняется новыми идеями)

Задача №1

Неизвестный кристаллогидрат нитрата меди (II) содержит 22,31% воды по массе. Установите формулу кристаллогидрата.

Решение:

Пусть формульная единица кристаллогидрата содержит х молекул кристаллизационной воды. Тогда его формула будет Cu(NO₃)₂·xH₂O. Молярная масса такого вещества будет равна:

M(Cu(NO₃)₂·xH₂O) = 64 + 14·2 + 16·6 + 18х = 188 + 18х г/моль

Выразим массовую долю воды в кристаллогидрате:

ω(H₂O) = M(xH₂O)/M(Cu(NO₃)₂·xH₂O)·100% = 22,31%

ω(H₂O) = 18х/(188 + 18х)·100% = 22,31%

18х/(188 + 18х) = 0,2231

18х = 41,94 + 4,016х

х = 3

Ответ: Cu(NO₃)₂·3H₂O

Задача №2

Массовая доля протонов в кристаллогидрате хлорида марганца равна 50%. Установите формулу кристаллогидрата.

Решение:

Пусть формульная единица кристаллогидрата содержит х молекул кристаллизационной воды. Тогда его формула будет MnCl₂·xH₂O. Молярная масса такого вещества будет равна:

M(MnCl₂·xH₂O) = 55 + 35,5·2 + 18х = 126 + 18х г/моль

В составе атома марганца содержится 25 протонов, хлора – 17, кислорода – 8, водорода – 1. Тогда в составе одной формульной единицы будет:

N(p) = 25 + 17·2 + 10х = 59 + 10х

На 1 моль кристаллогидрата приходится (59 + 10х) моль протонов. Их масса будет равна:

m(p) = n(p)·M(p) = 59 + 10х г

Выразим массовую долю воды в кристаллогидрате:

ω(р) = m(p)/m(MnCl₂·xH₂O)·100% = 50%

ω(p) = (59 + 10х )/( 126 + 18х)·100% = 50%

(59 + 10х )/( 126 + 18х) = 0,5

59 + 10х = 63 + 9х

х = 4

Ответ: MnCl₂·4H₂O

Задача №3

Отношение количеств электронов в безводном сульфате натрия и его кристаллогидрате равно 7:17. Установите формулу кристаллогидрата.

Решение:

Пусть формульная единица кристаллогидрата содержит х молекул кристаллизационной воды. Тогда его формула будет Na₂SO₄·xH₂O. В составе атома натрия содержится 11 электронов, серы – 16, кислорода – 8, водорода – 1. Тогда в составе одной формульной единицы будет:

N(e) = 11·2 + 16 + 8·4 + 10x = 70 + 10x

В формульной единице сульфата натрия будет 70 электронов. Тогда составим уравнение:

70/(70 + 10х) = 7/17

1190 = 490 + 70х

х = 10

Ответ: Na₂SO₄·10H₂O

Задача №4

Навеску кристаллогидрата перхлората магния разделили на две равные части. Первую нагревали в вакууме до постоянной массы, затем растворили полученную безводную соль в 50 мл воды, что привело к образованию раствора с массовой долей соли 4,27%. Вторую часть растворили 50 мл воды что привело к образованию раствора с массовой долей соли 4,183%. Установите формулу кристаллогидрата.

Решение:

Пусть было х г безводной соли. Вычислим массу соли в первом растворе:

ω(Mg(ClO₄)₂) = m(Mg(ClO₄)₂)/m(р-ра)·100%

m(p-pa) = m(H₂O доб.) + m(Mg(ClO₄)₂)

m(H₂O доб.) = ρ·V = 50 г

х/(50 + х))·100% = 4,27%

х/(50 + х) = 0,0427

х = 2,135 + 0,0427х

х = 2,23

m(Mg(ClO₄)₂) = 2,23 г

Далее вычислим массу воды во втором растворе:

m(р-ра Mg(ClO₄)₂) = m(Mg(ClO₄)₂)/ω(Mg(ClO₄)₂)·100%

m(р-ра Mg(ClO₄)₂) = 2,23/4,183%·100% = 53,31 г

m(H₂O общ.) = m(p-pa) — m(Mg(ClO₄)₂) = 53,31 – 2,23 = 51,08 г

Поскольку часть воды в растворе происходит от исходного кристаллогидрата, ее можно найти по разности:

m(H₂O крист.) = m(H₂O общ.) — m(H₂O доб.) = 51,08 – 50 = 1,08 г

Далее вычислим количества безводной соли и кристаллизационной воды:

n(Mg(ClO₄)₂) = m(Mg(ClO₄)₂)/M(Mg(ClO₄)₂) = 2,23/223 = 0,01 моль

n(H₂O крист.) = m(H₂O)/M(H₂O) = 1,08/18 = 0,06 моль

Пусть формульная единица кристаллогидрата содержит х молекул кристаллизационной воды. Тогда его формула будет Mg(ClO₄)₂·xH₂O. Найдем отношение количеств соли и воды:

n(H₂O крист.)/n(Mg(ClO₄)₂) = х/1 = 0,06/0,01 = 6

х = 6

Ответ: Mg(ClO₄)₂·6H₂O

Задача №5

При охлаждении до 0˚С 150 г горячего насыщенного раствора сульфата меди (II) в осадок выпало 42,38 г медного купороса. Определите растворимость сульфата меди (II) при 80˚С. Растворимость сульфата меди (II) при 0˚С равна 18,3 г/100 г воды.

Решение:

Выразим массовую долю сульфата меди в составе медного купороса:

ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m(CuSO₄·5H₂O)·100% = М(CuSO₄)/М(CuSO₄·5H₂O)·100%

ω(CuSO₄) = 160/250·100% = 64% или 0,64

Далее вычислим массу безводной соли в составе выпавшего в осадок кристаллогидрата:

m(CuSO₄) = m(CuSO₄·5H₂O)·ω(CuSO₄) = 42,38·0,64 = 27,12 г

Пусть в исходном растворе было х г безводной соли. Тогда будет справедлива следующая запись:

(х – 27,12)/(150 – 42,38) = 18,3/118,3

Решим уравнение:

118,3(х – 27,12) = 18,3·107,62

118,3х – 3208,3 = 1969,4

х = 43,8

Вычислим, сколько в горячем растворе было воды:

m(Н₂О) = m(р-ра) — m(CuSO₄) = 150 – 43,8 = 106,2 г

Определим растворимость безводной соли на 100 г воды:

S(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m(Н₂О)·100 = 43,8/106,2·100 = 41,2 г на 100 г воды

Ответ: 41,2 г/100 г воды.

Источник

Алгоритм решения задач на приготовление растворов с использованием кристаллогидратов

Кристаллогидраты — это твердые вещества, содержащие в своем составе воду, входящую в состав кристалла в виде целых молекул. Формулу кристаллогидрата записывают, указывая количество молекул кристаллизационной воды, приходящейся на одну единицу вещества. Например, СuSО₄ ^. 5Н₂О кристаллогидрат сульфата меди²; Nа₂SО₄ ^. 10Н₂О — кристаллогидрат сульфата натрия (декагидрат сульфата натрия)³. Некоторые вещества могут образовывать несколько кристаллогидратов. Например:
СоС1₂ ^. 6Н₂О — розово-красные кристаллы (устойчив до t = 49 °С);
СоС1₂ ^. 4Н₂О — красные кристаллы (устойчив до t = 58 °С);
СоС1₂ ^. 2Н₂О — сине-фиолетовые кристаллы (устойчив до t = 90 °С);
СоС1₂ ^. Н₂О — темно-синие кристаллы (устойчив до t = 140 °С);
СоС1_{2 (безводн.)} — бледно-синего цвета (устойчив до t плавл.= 724 °С).

Причем содержание воды в них зависит не только от влажности окружающей среды, но и от температуры. При ее повышении кристаллогидраты часто теряют воду, даже находясь, в равновесии с ней (под слоем воды). Так для хлорида кобальта приведены температуры, выше которых данный кристаллогидрат теряет воду.

При растворении кристаллогидрата образуется самый обычный раствор, где растворенным веществом будет безводная соль, а кристаллизационная вода смешается с водой раствора.

При решении задач с использованием кристаллогидратов следует учитывать кристаллизационную воду, поступающую в раствор.

Задача 1.
Определить массу медного купороса СuSО₄ ^. 5Н₂О, который необходимо добавить к 300 г 2%-ного (масс.) раствора СuSО4 в воде для получения 5% -ного раствора.
Дано:
масса исходного раствора: m_{исх р-ра} = 300 г;
массовая доля СuSО₄ в исходном р-ре: (СuSО₄)_{в исх р.ре} = 2%;
массовая доля СuSО₄ в конечном р-ре: (СuSО₄)_{в кон р.ре} = 5%.
Найти:
массу добавленного кристаллогидрата: m(СuSО₄ ^. 5Н₂О)_{довавл.} = ?
Решение:
Отобразим условие задачи в виде рисунка:

Алгоритм решения будет выглядеть следующим образом:

1. Искомой величиной является масса кристаллогидрата СuSО₄ ^. 5Н₂О. Обозначим ее величиной «а». Тогда масса полученного раствора составляет:

m_{кон. р-ра} = m_{исх. р-ра} + m_{крист. гид}. = (300 + а)

2. Так как кристаллогидрат состоит не из чистой соли, определим массу СuSО4

в «а» г СuSО₄ ^. 5Н₂О. Удобнее всего это сделать, используя молярную массу кристаллогидрата.

М(СuSО₄ ^. 5Н₂О) = (СuSО₄) + 5 .М(Н2О) =
= 64 + 32 + 4 х 16 + 5 х ( 2 х 1 + 16) = 160 + 90 = 250 г/моль.

Составляем пропорцию:

250 г СuSО₄ ^. 5Н₂О содержит 160 г СuSО₄ (по молярной массе)
а mСuSО₄ ^. 5Н₂О содержит х г СuSО₄ (по условию)

(масса чистого СuSО₄ в а г кристаллогидрата).

3. Теперь определим массу чистого СuSО₄ в исходном и конечном растворах.

Масса чистого СuSО₄ в полученном растворе складывалась из суммы масс СuSО₄ в исходном растворе и чистого СuSО₄ в кристаллогидрате. Отсюда имеем математическое уравнение:

Решая это уравнение, получим: а = 15 г.

Величиной «а» мы обозначали массу кристаллогидрата.

m(СuSО₄ ^. 5Н₂О) = 15г.

Ответ: необходимо добавить 15 г СuSО₄ ^. 5Н₂О.

Комментарии:
¹ При приготовлении растворов часто приходится использовать не чистые вещества, а их кристаллогидраты.
² Бытовое и промышленное название — медный купорос.
³ Бытовое и промышленное название — глауберова соль.

Источник

Задача

Определить массу кристаллогидрата Na₂CO₃? 10H₂O и воды, которые необходимо взять для приготовления раствора массой 540 г. с массовой долей карбоната натрия 15%.

1. Запишите условие задачи с помощью общепринятых обозначений.

Дано:

m _р-ра = 540г

ω (Na₂CO₃) = 30%

m (Na₂CO₃? 10H₂O) = ?

m(Н₂О) = ?

Решение:

1. Определите массу карбоната натрия Na₂CO₃, содержащегося в 540 г. раствора

m _в-ва = ω₁· m _р-ра /100%

m (Na₂CO₃) = 15% ? 540 г. /100% = 81 г.

2. Сделайте пересчет рассчитанной массы на кристаллогидрат. Для этого рассчитайте молярные массы Na₂CO₃ и Na₂CO₃? 10H₂O

М (Na₂CO₃) = 106 г/моль

М (Na₂CO₃? 10H₂O) = 286 г/моль

Отсюда по формуле m = n? M найдите массы Na₂CO₃ и Na₂CO₃? 10H₂O, приняв количество вещества n равным 1 моль

m (Na₂CO₃) = 106 г.

m (Na₂CO₃? 10H₂O) = 286 г.

3. Вычислите массу кристаллогидрата, составив отношение:

в 286 г. Na₂CO₃? 10H₂O содержится 106 г. Na₂CO₃,

а в х г. Na₂CO₃? 10H₂O —————— 81 г. Na₂CO₃

х = 286? 81/ 106 = 219 г. – масса Na₂CO₃? 10H₂O, необходимая для приготовления раствора.

4. Вычислите массу воды:

m(Н₂О) = m _р-ра – m _в-ва

m(Н₂О) = 540 – 219 = 321 г.

5. Запишите ответ:

Ответ: для приготовления раствора потребуется 219 г. Na₂CO₃? 10H₂O и 321 г. воды

I. Расчеты по формулам

В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится число электронов, равное числу Авогадро?

В некоторой порции пентагидрата сульфата меди содержится 0,25 моль воды. Вычислите массу этой порции кристаллогидрата.

В некоторой порции кристаллогидрата сульфата желез (III) число атомов кислорода в 15 раз больше числа Авогадро, а число атомов железа точно соответствует числу Авогадро. Выведите формулу кристаллогидрата.

Вычислите число атомов и число электронов в 14 г гептагидрата сульфата никеля (II).

Имеется смесь равных масс гептагидрата гидрофосфата натрия и дигидрата дигидрофосфата натрия. Сколько в это смеси приходится атомов кислорода на один атом фосфора?

Рассчитайте массу атомов водорода, содержащихся в 143 г моногидрата ацетата меди.

Вычислите массовую долю бария в кристаллогидрате гидроксида бария, в котором число атомов водорода в 1,8 раз больше числа атомов кислорода.

В 0,25 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой безводной соли равна 59,5. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 28,83%. Вычислите относительную молекулярную массу кристаллогидрата.

В 2 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой безводной соли равна 26. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 0,468. Вычислите молярную массу кристаллогидрата.

В кристаллогидрате, образованном средней солью металла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0%. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кристаллогидрата.

В кристаллогидрате, образованном солью бескислородной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите массу кислорода, содержащегося в 1.00 г этого кристаллогидрата.

В некоторой порции кристаллогидрата ацетата магния находится 9,632•10²³ атомов углерода и 3,371•10²⁴атомов водорода. Вычислите число атомов кислорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.

В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816*10²³ атомов углерода и 8,428*10²³ атомов кислорода. Вычислите число атомов водорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.

В 0,25 моль дигидрата ацетата металла 2А-группы содержится 1,535*10²⁵ электронов. Установите, какой металл входит в состав кристаллогидрата.

Какую массу кристаллогидрата сульфата хрома (III), кристаллизующегося с 18 молекулами воды, можно получить из 80 мл раствора с концентрацией сульфата хрома 0,8 моль/л?

Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25%-го раствора фторида калия?

II. Задачи на растворы

Определите массовую долю сульфата железа (II) в растворе, полученном при растворении 55,6 г семиводного кристаллогидрата в 344,4 г воды.

Определите количество воды, в котором надо растворить 27,8 г семиводного сульфата железа (II), чтобы получить насыщенный при 50 °С раствор сульфата железа (II) (растворимость соли при этой температуре 48,6 г в 100 г воды).

Определите количество кристаллогидрата MgС1₂*6H₂О, которое нужно растворить в 159,4 г воды, чтобы получить 10%-ный раствор хлорида магния.

Какую массу кристаллогидрата сульфата натрия (кристаллизуется с 10 молекулами воды) можно получить при выпаривании 400 мл 12%-ного раствора плотностью 1,12 г/мл?

4,48 г дигидрата хлорида бария растворили в 15,52 мл воды. К полученному раствору прибавили 4 мл раствора сульфата калия (плотность 1,08 г/мл) с концентрацией 0,32 моль/л. Как изменилась массовая доля хлорида бария в растворе?

Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном смешением 0,04 моль нонагидрата нитрата хрома (III) и 1 моль воды.

Алюмокалиевые квасцы КА1(SО₄)₂*12Н₂О количеством вещества 10 ммоль растворили в 10 моль воды. Вычислите массовые доли сульфата калия и сульфата алюминия в образовавшемся растворе.

Кристаллогидрат фосфата натрия Nа₃РО₄*12Н₂О количеством вещества 1 моль растворили в 75 моль воды. Плотность получившегося раствора оказалась равной 1,098 г/мл. Вычислите молярную концентрацию ионов натрия в этом растворе.

В 300 г раствора фосфата натрия с концентрацией 0,32 моль/л (пл. 1,05 г/мл) растворили 25 г кристаллогидрата фосфата натрия (кристаллизуется с 12 молекулами воды). Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.

В 225 г 25,5%-го раствора бромида кальция растворили гексагидрат бромида кальция массой 50 г. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.

В каком объеме воды следует растворить 0,3 моль пентагидрата сульфата меди (II) для получения 12%-го раствора?

В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10%?

Из какой массы 25%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?

Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

В 20 г 5%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате равна 64%. Какую массу кристаллогидрата нужно взять для приготовления 150 г 50%-го раствора соли?

Сколько граммов кристаллогидрата А1Сl3*6Н2О необходимо растворить в 1000 г 2 мас.% раствора AlС1₃, чтобы получить 3% раствор?

Для приготовления насыщенного при 50°С раствора СuSO4 было взято 74,8 г Н2О. После охлаждения раствора до 25 °С выпало 15.23 г кристаллогидрата СuSО4*5Н2О, а концентрация СuSО₄ в растворе стала равной 18,23 мас.%. Определите концентрацию (в мас.%) исходного раствора СuSО₄, насыщенного при 50 °С.

При охлаждении 300 г насыщенного при 40°С раствора FеSО4 (растворимость соли 40,1 г в 100 г воды) до 20°С выпал кристаллогидрат FeSО₄*7Н₂О, а концентрация FеSО₄ в растворе стала равной 20,82 мас.%. Определите массу выпавшего кристаллогидрата.

Растворимость сульфата натрия при 20°С равна 19,2 г Nа₂SО₄ в 100 г воды. Найдите, какую массу кристаллогидрата Nа2SО_4*10Н2О надо добавить к 200 г раствора Na2SO4, содержащего 10 мас.% растворенного вещества, для получения насыщенного при 20°С раствора.

К 2 мас.% раствору хлорида алюминия добавили 100 г кристаллогидрата А1С1₃*6Н₂О. Найдите концентрацию полученного раствора, объем которого составил 1047 мл, а плотность равна 1,07 г/мл.

Сколько граммов кристаллогидрата СuSО4*5Н₂О и какой объем раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО4 и имеющего плотность 1,045 г/мл, надо взять для приготовления 400 мл раствора сульфата меди, содержащего 7 мас.% СuSО4 и имеющего плотность 1,06 г/см³?

Сколько граммов кристаллогидрата Nа₂СО3*10 Н₂О надо добавить к 400 мл раствора карбоната натрия, содержащего 5 мас.% Na₂СОз и имеющего плотность 1,05 г/см , чтобы получить 16 мас.% раствор, плотность которого 1,17 г/см ?

Какой объем 5% раствора сульфата натрия надо взять, чтобы растворение в нем 150 г кристаллогидрата Nа₂SO₄*10Н₂О привело к образованию 14% раствора? Плотности растворов Nа₂SО4 равны, соответственно, 1,044 и 1,131 г/мл.

Для приготовления насыщенного при 50°С раствора нитрата никеля было взято 100 г Н₂О. После охлаждения раствора до 25°С выпало 152 г кристаллогидрата Ni(NО3)₂*6Н₂О, а концентрация нитрата никеля в растворе стала равной 50 мас.%. Определите концентрацию исходного раствора Ni(NО₃)₂, насыщенного при 50°С.

Из раствора, содержащего 40% FeSO₄, при охлаждении выпало 50 г его кристаллогидрата (FeSО₄*7Н₂О), а концентрация FеSО₄ в оставшемся растворе стала равна 20% . Найдите массу исходного раствора.

Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л углекислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.

К сульфиду калия массой 3,3 г, находящемуся в водном растворе, добавили 0,02 моль гексагидрата хлорида меди. Вычислите массу образовавшегося осадка.

III. Установление формулы кристаллогидрата

Относительная молекулярная масса кристаллогидрата сульфата железа (II) равна 278. Установите формулу этого кристаллогидрата.

Массовая доля воды в кристаллогидрате ацетата цинка равна 16,4%. Установите формулу кристаллогидрата.

Массовая доля кислорода в кристаллогидрате нитрата железа (III) равна 0,713. Установите формулу кристаллогидрата.

В смеси, в которой количества веществ хлорида натрия и кристаллогидрата бромида натрия равны, массовая доля поваренной соли составляет 29,6%. Установите состав кристаллогидрата бромида натрия.

Число атомов водорода, равное числу Авогадро, содержится в 21,9 г кристаллогидрата ацетата цинка. Установите формулу кристаллогидрата.

Чтобы получить смесь оксида хрома (III) и кристаллогидрата сульфата хрома (III) с равными массовыми долями этих двух соединений, пришлось взять количество вещества оксида в 4,71 раза больше количества вещества кристаллогидрата. Установите состав кристаллогидрата.

Определите состав кристаллогидрата сульфата натрия, если известно, что при нагревании 80,5 г кристаллогидрата до 300°С масса испарившейся воды составила 45 г. Какова концентрация в массовых процентах раствора, полученного при растворении 80,5 г данного кристаллогидрата в 2 л воды?

К 200 г раствора Zn(NО3)2, содержащего 20 мас.% растворенного вещества, добавили 40 г кристаллогидрата этой соли. Концентрация Zn(NО3)2 в полученном растворе стала равной 27,27 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

При охлаждении 250 г насыщенного при 70°С раствора йодида бария (растворимость 246,6 г соли в 100 г воды) до 0°С выпало 164,7 г кристаллогидрата, а концентрация ВаI₂в растворе стала равной 62,5 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

При охлаждении 300 г насыщенного при 60°С раствора нитрата меди (растворимость соли 181,7 г в 100 г воды) до 25⁰С выпало 75 г кристаллогидрата нитрата меди, а концентрация Сu(NО3)2; в растворе стала равной 60,1 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

К раствору хлорида марганца, содержащему 20% МnС1₂, добавили 41,3 г кристаллогидрата этой соли. Полученный раствор имеет массу 180 г и содержание хлорида марганца, равное 30 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

К 500 г раствора хлорида меди, содержащего 15 мас.% СиС1₂, добавили 153,4 г кристаллогидрата этой соли. Концентрация СиС1₂ в полученном растворе стала равной 30 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

При охлаждении 200 г насыщенного при 40°С раствора Na3РO₄ (растворимость соли 23,3 г в 100 г воды) до 25°С выпало 40,92 г кристаллогидрата, а концентрация Na3РО4 в растворе стала равной 12,66 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

К раствору ацетата свинца, содержащему 15% Рb(СН3СОО)₂, добавили 20 г кристаллогидрата этой соли. Полученный раствор имеет массу 150 г и содержание ацетата свинца 24,43 мас.%. Установите формулу кристаллогидрата.

Алгоритм решения будет выглядеть следующим образом:

m_{кон. р-ра} = m_{исх. р-ра} + m_{крист. гид}. = (300 + а)

2. Так как кристаллогидрат состоит не из чистой соли, определим массу СuSО4

в «а» г СuSО₄ ^. 5Н₂О. Удобнее всего это сделать, используя молярную массу кристаллогидрата.

М(СuSО₄ ^. 5Н₂О) = (СuSО₄) + 5 .М(Н2О) =
= 64 + 32 + 4 х 16 + 5 х ( 2 х 1 + 16) = 160 + 90 = 250 г/моль.

Составляем пропорцию:

250 г СuSО₄ ^. 5Н₂О содержит 160 г СuSО₄ (по молярной массе)
а mСuSО₄ ^. 5Н₂О содержит х г СuSО₄ (по условию)

(масса чистого СuSО₄ в а г кристаллогидрата).

3. Теперь определим массу чистого СuSО₄ в исходном и конечном растворах.

Решая это уравнение, получим: а = 15 г.

Величиной «а» мы обозначали массу кристаллогидрата.

m(СuSО₄ ^. 5Н₂О) = 15г.

Ответ: необходимо добавить 15 г СuSО₄ ^. 5Н₂О.

Кристаллогидраты. Решение расчётных задач.

Помелина Людмила Геннадьевна, учитель химии ГБОУ СОШ № 151

Познавательные задачи:

Показать актуальность выбранной темы

Расширить знания учащихся о кристаллогидратах

Использовать алгебраический метод решения задач

(межпредметная связь с математикой, на экзаменах ЕГЭ решаются подобные задачи)

Для успешной сдачи экзамена в формате ЕГЭ необходимо научиться решать задачи по теме «Растворы», но с применением кристаллогидратов.

Кристаллогидраты — кристаллы, содержащие молекулы воды.

Кристаллогидраты – это те же растворы, поэтому можно рассчитывать массовую долю растворённого вещества

Типичными кристаллогидратами являются многие природные минералы, например, гипс CaSO₄·2H₂O, карналлит MgCl₂·KCl·6H₂O.

Медный купорос CuSO₄·5H₂O ,

железный купорос FeSO₄·7H₂O,

кристаллическая сода Na₂CO₃·10H₂O.

Кристаллизационная вода уходит из кристаллов при прокаливании.

Например,медный купорос CuSO₄·5H₂O – голубые кристаллы, а при прокаливании получается белый порошок.

Номенклатура.

Количество воды указывается названием греческих числительных:

2 – дигидрат

3 – тригидрат

4 – тетра, 5 –пента и.т.д.

Например, Na₂CO₃·10H₂O – декагидрат карбоната натрия

Вводим обозначения:

Молярная массакристаллогидрата M_к.г.

Масса кристаллогидрата m_к.г.

Молярная масса безводной соли M_б.в

Масса безводной соли m_б.в.

Массовая доля безводной соли в кристаллогидратеW =M_б.в. : M_к.г.

Массабезводной солиm_б.в.=m_к.г. · W

Масса воды в кристаллогидрате m_H₂_O=m_к.г.· W(_H₂_O₎

Масса кристаллогидрата m_{к.г. =}m_б.в. : W_б.в

Массовая доля растворённого вещества

ω(Омега) = m_р.в. / mр-ра

m_{р.в =}mр-ра ·ω mр-ра = m_р.в/ ω

Нахождение массовой доли соли вкристаллогидрате

Задача №1

Определите массовую долю сульфата меди (II)CuSO₄ в медном купоросе CuSO₄·5H₂O

Алгоритм решения

Найти молярные массы безводной соли, т.е.CuSO₄ и кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O

М(CuSO₄)= 160 г/ моль

М(CuSO₄·5H₂O) =160+90= 250 г/ моль

Определить массовую долю безводной соли

W =M_б.в. : M_к.г.= 160 :250 = 0,64; 64%

Ответ: 64%

Теперь необходимо научиться переводить любую массу кристаллогидрата в массу безводной соли.

Задача№2

Сколько грамм безводной соли сульфата меди CuSO₄ находится в 200 г её кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O

Алгоритм решения.

Найти массовую долю безводной соли

W =М_б_.в./М_к_.г.= 160 г/ моль : 250 г/ моль = 0,64; 64 %

По массовой доле определить массу m_б.в.

m_б.в.=m_к.г. · W= 200 · 0,64 = 128 г Ответ: 128 г

Нахождение массовой доли и массы воды в кристаллогидрате

Задача №1

Определите массовую долю воды в железном купоросеFeSO₄·7H₂O

Алгоритм решения.

Найти молярные массы воды иFeSO₄·7H₂O

М(H₂O)= 18г/ моль

М(FeSO₄·7H₂O) =152+ 18 * 7= 152 +126 =278 г/ моль

Определить массовую долю воды

W =М_H₂_O_./М_к_.г.= 18 · 7 г/ моль : 278 г/ моль = 0,453; 45,3%

Ответ: 45,3%

Задача №2

Сколько грамм воды находится в 1 кг кристаллогидратаFeSO₄·7H₂O

Алгоритм решения.

Определить массовую долю воды

W (_H₂_O₎ =m_H₂_O:М_к.г.= 18*7: 278 = 0,453

По массовой доле воды определить массу воды от данной массы кристаллогидратаFeSO₄·7H₂O

m_H₂_O= m_к.г.· W(_H₂_O₎ = 1000 г · 0,453 = 453 г

Ответ:453 г

Приготовление раствора

Задача №1 Сколько г. кристаллической соды Na₂CO₃·10H₂O и воды надо взять, чтобы приготовить 572 г 10 % раствора карбоната натрия Na₂CO₃

Алгоритм решения.

Найти массу безводной соли в 10% растворе

ω =10 %; 0,1 m_р.в.= mр-ра * ω= 572 * 0,1 = 57,2 г ₌m_б.в.

Найти массовую долю безводной соли

W =М_б_.в./М_к_.г.= 106 106 +180) = 0,37

Масса кристаллогидрата

m_{к.г. =}m_б.в. : W_б.в = 57,2:0,37 = 154,6 г

Масса воды m_H₂_O₌572 – 154,6 = 417,4г

Ответ: 417,4г

Задача№2Вычислите массу воды, в которой необходимо растворить 56,2 г кристаллогидратаCoSO₄ ·7 H₂O для получения 12,5 % раствора сульфата кобальта (II)

Дано:

Решение

m_{к.г. = 56,2 г}

ω = 12,5% ; 0,125

M_б.в(CoSO₄ )= 155 г/моль

M_{к.г. (}CoSO₄ ·7 H₂O) = 281 г/моль

W =М_б_.в./М_к_{.г =}155 : 281 = 0,552

Масса m_б.в._{. =}m_к.г · W_б.в=56,5·0,552 = 31,19 г

Масса раствора mр-ра = m_{р. в}/ ω =

31,19 : 0,125=249г

m(H₂O) = mр-ра — m_к.г = 249 – 56,2 = 192,8 г

Найти:

m(H₂O)

Ответ:m(H₂O)= 192,8 г

Задача для самостоятельного решения

Какую массу кристаллогидратаCu(NO₃)₂. 3 H₂O нужно растворить в воде объёмом 300 мл для получения раствора с массовой долей нитрата меди 5 %

Ответ: 20,57 г.

Приготовление более концентрированных растворов

Задача №1

Сколько грамм глауберовой соли Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить к 80 г 5% раствора, чтобы увеличить концентрацию солиNa₂SO₄ в 2 раза

Алгоритм решения.

М_б_.в(Na₂SO₄) = 142 г/ моль , М_к_.г(Na₂SO₄·10H₂O) = 322 г/ моль

Найти массовую долю безводной соли в кристаллогидрате

W =М_б_.в.:М_к_.г= 142: 322 = 0,44

Найти массу безводной соли в 5% растворе соли

ωр-ра₁=5 %; 0,05

m_р.в.1= mр-ра₁ * ω р.в₁ = 80· 0,05 = 4 г

Выбираем неизвестное

X – это масса г.добавляемого кристаллогидрата, тогда масса безводной соли будет меньше.m_б.в.=m_к.г. · Wб.в = x· W= x·0,44

Новая концентрация раствора равна 10% , 0,1

Масса 2 раствора увеличится mр-ра₂ = mр-ра₁ + m_{к.г. добав.}= 80 +X

Составляем уравнение с одним неизвестным, пользуясь формулой

ωр.в₂=m_р.в.2 / mр-ра₂

0,1 = 4 +x·0,44/80 +X

РешаемX= 11,76 г

Ответ: глауберовой соли Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить 11,76 г

Задача 2

Сколько грамм кристаллогидрата медного купороса надо добавить, чтобы из 20 % раствора массой 240 г получить 30 % раствор.

Дано:

Решение

mр-ра₁ = 240 г

ωр-ра₁ =20%; 0,2

ωр-ра₂= 30 %; 0,3

М_б_.в(CuSO₄) = 160 г/ моль

М_к_.г(CuSO₄·5H₂O) =250 г/ моль

W =M_б.в. : M_к.г.= 160 :250 = 0,64; 64%

m_р.в.1= mр-ра₁·ω р.в₁= 240 · 0,2 = 48 г =m_б.в.

X – это масса г.добавляемогокристаллогидрата, тогда масса безводной соли будет меньше.

m_б.в.=m_к.г. · Wб.в = x· W= x·0,64

m_р.в.2=m_р.в.1+x·0,64(добавка) = 48+x·0,64

Новая концентрация раствора равна 30% , 0,3

Масса 2 раствора увеличится:

mр-ра₂ = mр-ра₁ + m_{к.г. добав.}=240 +X

Составляем уравнение с одним неизвестным, пользуясь формулой

ωр.в₂=m_р.в.2 / mр-ра₂

0,3 = 48+x·0,64 /240 + X

X = 70,6 г

Найти:

m_к.г_.(CuSO₄·5H₂O)

Ответ: кристаллогидрата медного купороса надо добавить 70,6 г

Задача для самостоятельного решения

Сколько грамм железного купороса FeSO₄·7H₂O необходимо добавить к 280 г15% раствора, чтобы увеличить концентрацию солиFeSO₄ в 1,5 раза. (65,2 г)

Какую массу медного купороса CuSO₄·5H₂O и какой объём 7% раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,05 г/ мл) нужно взять для приготовления 2 л. 20 % раствора (плотность раствора ∫ = 1,1 г/ мл)

( 502г и 1617 мл)

Смешали 400 мл 2 % раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,0 г/ мл) и 300 мл 30 % раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,12 г/ мл). К полученному раствору добавили 75 г медного купороса CuSO₄·5H₂O. Найдите концентрацию полученного раствора. (19,3 %)

4. К 700 мл 5 % раствора сульфата меди (II) (плотность раствора ∫ = 1,05 г/ мл) добавили 25 г медного купороса CuSO₄·5H₂O. После этого раствор упарили до объёма 300 мл (плотность раствора ∫ = 1,1 г/ мл). Найдите концентрацию полученного раствора.

(15,98 %)

Литература.

О.C. Габриелян, П.В. Решетов, И.Г. Остроумов Задачи по химии и способы их решения. М.: Дрофа, 2004.

Крутецкая Е.Д. Решение усложнённых и комбинированных задач по химии. Рабочая тетрадь.- СПбАППО, 2006.

В, Б. Воловик, Е.Д. Крутецкая Общая и неорганическая химия: Вопросы, упражнения, задачи, тесты. Пособие для средней школы. – СПб: СМИО Пресс,2014.

Приложение

Название	Формула
систематическое	Тривиальное (техническое)
Декагидрат карбоната натрия	Сода техническая	Na₂CO₃·10H₂O

Пентагидрат сульфата меди (II)	Медный купорос	CuSO₄·5H₂O
Гептагидрат сульфата железа (II)	Железный купорос	FeSO₄·7H₂O
Декагидрат сульфата натрия	Глауберова соль	Na₂SO₄·10H₂O
Гептагидрат сульфата магния	Горькая (английская соль)	MgSO₄·7H₂O
Дигидрат сульфата кальция	гипс	CaSO₄· 2H₂O

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/223551-metodicheskaja-razrabotka-kristallogidraty-re

Задача 3. Медный купорос (CuSO4·5H2O) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

Источник: Я сдам ЕГЭ. Типовые задания. А.А. Каверина, стр. 210.

Решение:
1. Посчитаем количество веществ сульфата меди (II) в растворе и железа:

M(CuSO4) = 160 г/моль
M(CuSO4·5H2O) = 250 г/моль.

n(CuSO4·5H2O) = 12,5/250 = 0,05 моль
n(CuSO4) =n(CuSO4·5H2O) = 0,05 моль

m(CuSO4 в исходном растворе) = 0,05·160 = 8 г.
n(Fe) = 5,6/56 = 0,1 моль.

2. Запишем уравнение реакции сульфата меди (II) с железом:

	CuSO4	+	Fe	&nbsp →	FeSO₄	+	Cu
Было:	0,05 моль		0,1 моль		—		—
Стало:	—		0,05 моль		0,05 моль		0,05 моль

3. Рассчитаем исходное количество сульфида натрия:
n(Na2S) = 117·0,1/78 = 0,15 моль

	FeSO₄	+	Na2S	&nbsp →	FeS	+	Na2SO4
Было:	0,05 моль		0,15 моль		—		—
Стало:	—		0,15-0,05 = 0,1 моль		0,05 моль		0,05 моль

Так как сульфат железа (II) в недостатке, в растворе останется 0,1 моль сульфида натрия.
m(Na2S) = 0,1·78 = 7,8 г.

4. Рассчитаем массу итогового раствор:
m(итогового р-ра) = m(исх. р-ра CuSO4) + m(железа, которое перешло в раствор) + m(р-ра Na2S) — m(Cu) — m(FeS)

m(исх. р-ра CuSO4) = 8/0,2 = 40 г.
m(железа, которое перешло в раствор) = 0,05·56 = 2,8 г.
m(ра-ра Na2S) = 117 г (по условию)
m(Cu) = 0,05·64 = 3,2 г.
m(FeS) = 0,05·88 = 4,4 г.

m(итогового р-ра) = 40 + 2,8 + 117 — 3,2 — 4,4 = 152,2 г.

w(Na2S) = 7,8/152,2 = 0,0512 или 5,1%.

Ответ: w(Na2S) = 5,1%.

Источник