Как найти массу соли в смеси растворов

“Только из союза двоих, работающих
вместе и при помощи друг друга, рождаются великие
вещи.”

Антуан Де Сент-Экзюпери

Математика многообразна и многогранна.
Существует ряд ситуаций в образовательном
процессе, когда при изучении какой-либо темы по
физике, химии, биологии и т.д. затрагиваются
понятия математики, например, существуют задачи,
которые решают как на уроках математики, так и на
уроках химии. Способы решения задач представляют
и учителя химии, и математики, но есть проблема:
математики знают математику, а химики — химию. И
не всегда способы совпадают.

В данной статье приводятся рекомендации по
решению химических задач на смешение растворов
разными способами: с помощью расчетной формулы,
“Правила смешения”, “Правила креста”,
графического метода, алгебраического метода.
Приведены примеры решения задач.

1. Основные химические понятия

Приведем некоторые указания к решению задач на
растворы.

Основными компонентами этого типа задач
являются:

а) массовая доля растворенного вещества в
растворе;

б) масса растворенного вещества в растворе;

в) масса раствора.

Предполагают, что:

а) все получившиеся смеси и сплавы являются
однородными;

б) смешивание различных растворов происходит
мгновенно;

в) объем смеси равен сумме объемов смешиваемых
растворов;

г) объемы растворов и массы сплавов не могут
быть отрицательными.

Определения и обозначения.

Массовая доля растворенного вещества в
растворе — это отношение массы этого вещества к
массе раствора.

где — массовая
доля растворенного вещества в растворе;

— масса
растворенного вещества в растворе;

— масса
раствора.

Следствия формулы (1):

Введем обозначения:

— массовая доля
растворенного вещества в первом растворе;

—
массовая доля растворенного вещества во втором
растворе;

—
массовая доля растворенного вещества в новом
растворе, полученном при смешивании первого и
второго растворов;

m₁(в-ва), m₂(в-ва), m(в-ва) — массы
растворенных веществ в соответствующих
растворах;

m₁(р-ра), m₂(р-ра), m(р-ра) — массы
соответствующих растворов.

Основными методами решения задач на смешивание
растворов являются: с помощью расчетной формулы,
“Правило смешения”, “Правило креста”,
графический метод, алгебраический метод.

Приведем описание указанных методов.

1.1. С помощью расчетной формулы

В наших обозначениях, получим формулу для
вычисления массовой доли вещества (?) в смеси.

1. Масса полученного при смешивании раствора
равна:

m(р-ра) = m₁(р-ра) + m₂(р-ра).

2. Определим массы растворенных веществ в
первом и втором растворах:

m₁(в-ва)= •m₁(р-ра), m₂(в-ва)=   •m₂(р-ра).

3. Следовательно, масса растворенного вещества
в полученном растворе вычисляется как сумма масс
веществ в исходных растворах:

m(в-ва) = m₁(в-ва) + m₂(в-ва) = •m₁(р-ра) + •m₂(р-ра).

4. Таким образом, массовая доля растворенного
вещества в полученном растворе равна:

или

или

где — массы
соответствующих растворов.

Замечание: При решении задач удобно
составлять следующую таблицу.

1.2. “Правило смешения”

Воспользуемся формулой (4):

тогда 

Отсюда

Таким образом, отношение массы первого
раствора к массе второго равно отношению
разности массовых долей смеси и второго раствора
к разности массовых долей первого раствора и
смеси.

Аналогично получаем, что при

Замечание: Формула (5) удобна тем, что на
практике, как правило, массы веществ не
отвешиваются, а берутся в определенном
отношении.

1.3. “Правило креста”

“Правилом креста” называют диагональную
схему правила смешения для случаев с двумя
растворами.

Слева на концах отрезков записывают исходные
массовые доли растворов (обычно слева
вверху-большая), на пересечении отрезков —
заданная, а справа на их концах записываются
разности между исходными и заданной массовыми
долями. Получаемые массовые части показывают в
каком отношении надо слить исходные растворы.

1.4. Графический метод

Отрезок прямой (основание графика)
представляет собой массу смеси, а на осях ординат
откладывают точки, соответствующие массовым
долям растворенного вещества в исходных
растворах. Соединив прямой точки на осях ординат,
получают прямую, которая отображает
функциональную зависимость массовой доли
растворенного вещества в смеси от массы
смешанных растворов в обратной пропорциональной
зависимости

Полученная функциональная прямая позволяет
решать задачи по определению массы смешанных
растворов и обратные, по массе смешанных
растворов находить массовую долю полученной
смеси.

Построим график зависимости массовой доли
растворенного вещества от массы смешанных
растворов. На одной из осей ординат откладывают
точку, соответствующую массовой доли , а на другой — . Обозначим на оси абсцисс
точки А и В с координатами (0,0) и (m₁ + m₂,0),
соответственно. На графике точка А(0,0)
показывает, что массовая доля всего раствора
равна , а точка В(m₁
+ m₂,0) — массовая доля всего раствора равна . В направлении от
точки А к точке В возрастает содержание в
смеси 2-го раствора от 0 до m₁+ m₂ и
убывает содержание 1-го раствора от m₁+ m₂
до 0. Таким образом, любая точка на отрезке АВ будет
представлять собой смесь, имеющую одну и ту же
массу с определенным содержанием каждого
раствора, которое влияет на массовую долю
растворенного вещества в смеси.

Замечание: Данный способ является наглядным
и дает приближенное решение. При использовании
миллиметровой бумаги можно получить достаточно
точный ответ.

1.5. Алгебраический метод

Задачи на смешивание растворов решают с
помощью составления уравнения или системы
уравнений.

2. Примеры решения задач

Задача 1. (№1.43, [1])

В 100 г 20%-ного раствора соли добавили 300 г её
10%-ного раствора. Определите процентную
концентрацию раствора.

Решение:

1. C помощью расчетной формулы



2. Графический



Ответ: 12,5%

3. Путем последовательных вычислений
• Сколько растворенного вещества содержится:

а) в 100 г 20%-ного раствора; [100•0,2 = 20(г)]

б) в 300 г 10%-ного раствора? [300•0,1 = 30(г)]

• Сколько вещества содержится в образовавшемся
  растворе?

20 г + 30 г = 50 г

• Чему равна масса образовавшегося раствора?

100 г + 300 г = 400 г

• Какова процентная концентрация полученного
  раствора?

(50/400)100 = 12,5(%)

Ответ: 12,5%




4. Алгебраический

Пусть х — процентная концентрация
полученного раствора. В первом растворе
содержится 0,2•100(г) соли, а во втором 0,1•300(г), а в
полученном растворе х•(100 + 300)(г) соли.
Составим уравнение:

0,2•100 + 0,1•300 = х•(100 + 300);

х = 0,125 (12,5%)

Ответ: 12,5%

Задача 2. u(№10.26, [1])

Смешали 10%-ный и 25%-ный растворы соли и получили 3
кг 20%-ного раствора. Какое количество каждого
раствора в килограммах было использовано?

Решение:

1. Алгебраический

а) C помощью уравнения:

Пусть х (кг) — масса 1-го раствора, тогда 3-х (кг)
-масса 2-го раствора.

0,1•х (кг) содержится соли в 1-ом растворе,

0,25•(3-х) (кг) содержится соли в 2-ом растворе,

0,2•3 (кг) содержится соли в смеси.

Учитывая, что масса соли в 1-ом и 2-ом растворах
равна массе соли в смеси, составим и решим
уравнение:

0,1•х + 0,25•(3-х) = 0,2•3;

0,15х = 0,15;

х = 1, 1кг-масса 1-го раствора

3 — х = 3 — 1 =2 (кг) — масса 2-го раствора.

Ответ: 1 кг, 2 кг.

б) С помощью системы уравнений

Пусть х (кг) — количество первого раствора, у (кг)
— количество второго раствора. Система уравнений
имеет вид:



Ответ: 1 кг, 2 кг.

2. Графический.



Ответ: 1кг, 2кг.

3. “Правило смешения”

 




4. “Правило креста”

Составим диагональную схему



Ответ: 1кг, 2кг.

Задача 3 ([2])

Сосуд емкостью 5 л содержит 2 л р%-ного (по объёму)
раствора соли. Сколько литров 20%-ного раствора
такой же соли надо налить в сосуд, чтобы
процентное содержание соли в сосуде стало
наибольшим?

Решение (графический способ)

Заметим, что по условию, объём второго раствора
не превышает трёх литров.

1. Ели р < 20, то для того, чтобы получить
   максимальную массовую долю вещества в растворе,
   необходимо добавить 3 л 20% — ного раствора соли;
2. Если р = 20, то при добавлении 2-го раствора,
   процентное содержание соли в растворе не
   изменится, следовательно, можно прилить от 0 л до 3
   л 20% — ного раствора соли;
3. Если р > 20, то при добавлении 2-го раствора,
   процентное содержание соли будет уменьшаться,
   т.е. прилить нужно 0 л.

Ответ: 3 л, если 0 < р < 20, [0,3], если р = 20, 0л, если 20
< р 100.

Задача 4 (работа 5, №2, [1])

В двух сосудах по 5л каждый содержится раствор
соли. Первый сосуд содержит 3л р% — ного раствора, а
второй — 4л 2р% — ного раствора одной и той же соли.
Сколько литров надо перелить из второго сосуда в
первый, чтобы получить в нем 10% — ный раствор соли?
При каких значениях р задача имеет решение?

Решение

Найдем, при каких значениях р задача имеет
решение. По условию задачи 5-ти литровый сосуд
содержит 3л первого раствора, следовательно, к
нему можно прилить от 0 до 2л второго раствора.

Имеем, Решая
неравенство, получаем

Ответ:

3. Заключение

Данные рекомендации предназначены учителям
математики, желающим организовать элективные
курсы, как в девятых, так и в десятых и
одиннадцатых классах. Цель создаваемых курсов:
научить учащихся пользоваться математическим
аппаратом при решении химических задач.

Список литературы

1. Галицкий и др. Сборник задач по алгебре для 8-9
   классов: Учебное пособие для учащихся шк. и
   классов с углубл. изуч. математики / М.Л. Галицкий,
   А.М. Гольдман, Л.И. Звавич.-2-е изд. — М.:
   Просвещение,1994. — 271с.
2. Сборник задач по математике для поступающих в
   вузы: Учебное пособие/ П.Т.Дыбов, А.И.Забоев, А.С.
   Иванов и др.; Под ред. А.И. Прилепко. — М.:Высш. школа,
   1983. — 239 с.
3. Ерыгин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по
   химии: Учебное пособие для студентов пед. ин-тов
   по биол. и хим. спец. — М.: Просвещение,1989. — 176с.
4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для
   поступающих в вузы: Учебное пособие. — 2-е изд..
   исправ. и доп. — М.: Высш. школа, 1993. — 302 с.

Масса образовавшейся соли

К 25 граммам серной кислоты (H2SO4) прилили 25 грамм гидроксида калия (KOH), содержащего 2% примесей. Найдите массу образовавшейся соли.

Решение задачи

Запишем уравнение реакции нейтрализации раствора гидроксида калия (KOH) раствором серной кислоты (H₂SO₄):

Используя формулу нахождения массовой доли растворенного вещества:

выразим массу вещества:

Найдём массу вещества гидроксида калия (KOH):

m
(вещества KOH) = 25 ∙ 0,98 = 24,5
(г).

Если раствор 98-процентный
(известно, что примеси составляют 2% поэтому: 100% — 2% = 98%), то массовая
доля  гидроксида калия (KOH) в нем 0,98.

Учитывая, что молярные массы гидроксида калия (KOH) и серной кислоты (H₂SO₄) соответственно равны 56 г/моль и 98 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), по уравнению реакции рассчитаем, сколько грамм серной кислоты (H₂SO₄) нужно для нейтрализации 1,192 г гидроксида калия (KOH):  

на
нейтрализацию 112 г KOH
нужно 98 г H₂SO₄

на
нейтрализацию 24,5 г KOH
нужно х г H₂SO₄

Откуда:

Это означает, что серная кислота (H₂SO₄) находится в избытке и
дальнейшие расчеты производим по недостатку, то есть по гидроксиду калия (KOH).

Учитывая, что молярная масса сульфата калия (К₂SO₄) равна 174 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), по уравнению реакции найдём массу образовавшейся соли:

112
г KOH нужно для
образования 174 г соли

24,5
г KOH нужно для
образования а г соли

Откуда масса образовавшейся соли:

Масса образовавшейся соли равна 38,1 грамм.

Ответ:

масса образовавшейся соли равна
38,1 грамм.

Задачи на растворы.

Задача №1.Смешали 200 г воды и 50 г гидроксида натрия. Определить массовую долю вещества в растворе.

Задача №2.Определить массу соли и объем дистиллированной воды, необходимых для получения 230г 12% поваренной раствора.

Задача №3. 180г 15%-ного раствора хлорида бария выпарили до массы раствора 145г. Какова стала процентная концентрация раствора?

Задача №4. Смешали 250г 30% и 150г 20% растворов серной кислоты. Выразите содержание вещества в процентах в приготовленном растворе.

Задача №5. Определите массу и концентрацию раствора, который нужно добавить к 13г 8% раствора, чтобы получить 40г 14% раствора.

Задача №6. Определить массу 10% раствора карбоната натрия, который нужно добавить к 1020г 2%-ного раствора, чтобы получить 3%-ный раствор.

Задача №7. Определить массу 7%-ного раствора соли, в котором необходимо растворить ещё 20г этой соли, чтобы получить 12 %-ный раствор.

Самостоятельная работа.

Задача 1. Рассчитайте массы 10 и 50%-ных растворов гидроксида калия, необходимых для приготовления 400г 25%-ного раствора.

Задача 2. Определить массу 20%-ного раствора соли, который нужно добавить к 40г 10%-ного раствора той же соли, чтобы получить 17%-ный раствор.

Рассмотрим несколько способов решения задач на приготовление растворов.

Раствор состоит из двух частей: растворенного вещества и растворителя.

Чаще всего растворителем является вода. Массовая доля растворённого вещества зависит от содержания вещества в растворе и может быть выражена в процентах или долях.

; W%любого чистого вещества равна 100%. W% воды равна нулю, то есть, вещества в чистой воде нет. При этом сумма веществ в исходных растворах равна содержанию вещества в конечном растворе.

Первый способ последовательный.

Решается с оформлением данных и использованием формул.

1) ; 2) ; 3)

Если дается объем раствора, его надо пересчитать на массу. m(р-ра)= V×ρ.

Если надо рассчитать объем раствора, сначала рассчитывается масса, а затем объем.

Если не известна масса раствора, и масса вещества, но известна массовая доля, (например она = 20%),

тогда масса раствора выражается через X; m(р-ра) = X;====m(в-ва) = m(р-ра) × W в данном случае m (в-ва) = X× 0,2

Второй способ алгебраический.

Исходим из того, что массы веществ исходных растворов равны массе вещества конечного раствора. При этом масса вещества рассматривается как произведение массы раствора и массовой доли вещества в растворе. (W, удобнее выразить от единицы в долях).

m(р-ра)1×w+ m( р-ра)2×w =m(р-ра)3 ×w

Третий способ диагональный или метод креста.

В данном случае массовые доли располагаются следующим образом: слева сверху самая большая из приведённых в условии, под ней самая маленькая, в центре средняя, по диагонали вычитаем от большей массовой доли меньшую, записываем результат. Параллельно массовым долям на расстоянии от диагонали указываем соответствующие массы растворов.

НАПРИМЕР: в правой части диагонали получились три % отношения, мы выбираем наиболее удобное, так как при расчете любого отношения получим одинаковый результат. W берется в процентах.

100%		10	m(р-ра)100%
	20%		+
10%		80	m(р-ра) 10%
		90	m(ра-ра) 20%

Примеры решения задач

а) На приготовление растворов

Задача №1.Смешали 200 г воды и 50 г гидроксида натрия. Определить массовую долю вещества в растворе.

1 способ

Дано:	Решение
m(H2O)= 200г m(NaOH)= 50г	т(р-ра) =m(в-ва) +m(H2O) m(р-ра) = 50+ 200 = 250
w% =?	Ответ:ω=20%

2 способ РЕШЕНИЕ

1	0	Х
	+	=

50 × 1+200×0=250×Х; 50=250Х; Х= 0,2 или 20%

Дано:

m(H2O)200г————0%	Предполагаем значение Х 0Х
m(в-ва)50г ————-100%
m(р-ра)250г————x%

3 способ РЕШЕНИЕ

100%		Х	___50г
	Х%		+
			Ответ: ω=20%
0%		100-Х	___200
		100	250

Задача №2.Определить массу соли и объем дистиллированной воды, необходимых для получения 230г 12% поваренной раствора.

1 способ

Дано:	Решение
m(р-ра)=230г W% =12%	V= m×ρ; ρ(H2O)=1г⁄л отсюда m(H2O)=V(H2O m(H2O)= m(р-ра) – m(H2O); m(H2O) =230 – 27,6 =202,4г V(H2O) =m(H2O) Ответ. m(в-ва)=27,6г, V(H2O)=202,4мл
m(в-ва)-?, V(H2O)-?	Ответ: m(в-ва)=27,6г; V(H2O)= 202,4мл

2 способ. РЕШЕНИЕ

1	0	0,12
	+		=
В-ВО		ВОДА		Р-Р

x×1+(230-x)×0=230×0,12; x=27,6; m(H₂O)= 230-27,6=202,4г

3 способ

Дано:

m(р-ра)230г____________12%
m(в-ва)x________________100%
m(H2O)230-x____________ 0%

РЕШЕНИЕ

100%		12	___Хг
	12%		+
			Ответ: m(в-ва)=27,6г; V(H2O)= 202,4мл
0%		88	___230-Х
		100	230

б) На смешивание растворов

Задача №1. Смешали 250г 30% и 150г 20% растворов серной кислоты. Выразите содержание вещества в процентах в приготовленном растворе.

2 Способ РЕШЕНИЕ

0,3	0,2	Х
	+		=
Р-Р		Р-Р		Р-Р

250×0,3 +150×0,2 = 400×x;

75+30 = 400x; x=0,26 или 26%

Ответ. W% = 26%

3 Способ

Дано:	Предполагаем значение Х 30×20
m(р-ра №1)250г ———30%
m(р-ра №2)150г———-20%
m(р-ра №3)400г———-x%

РЕШЕНИЕ

30%		Х-20	______250г	Ответ. W% = 26%
	Х%		+
20%		30-Х	______150
		10	400

Задача №2. Определите массу и концентрацию раствора, который нужно добавить к 13г 8% раствора, чтобы получить 40г 14% раствора.

2 способ РЕШЕНИЕ

0,08	х	0,14
	+		=
Р-Р		Р-Р		Р-Р

13×0,08 + 27x =40×0,14; 1,04 + 27x = 5,6; 27x =5,6 – 1,04; 27x =4,56; ×= 0,169 или16,9%

Ответ. W% = 16,9%

3Спосб

Дано:

m(р-ра1)13г———8%	Предполагаем значение Х 148
m(р-ра2)40-13——x%
m(р-ра3)40г——-14%

РЕШЕНИЕ

Х%		6	____27г	(× — 8)×27 =6×40; 27x -216 =240; 27x =240-216; 27x =456; x =16,9% Ответ: W% = 16,9%
	14%		+
8%		Х-14	_____13г
		Х-8	40г

в) На упаривание

Задача №1. 180г 15%-ного раствора хлорида бария выпарили до массы раствора 145г. Какова стала процентная концентрация раствора?

2Способ РЕШЕНИЕ

0,15	0	Х
	—		=
Р-Р		вода		Р-Р

180×0,15 – (35×0) =145×x; 27 =145x; x= 0,186 или 18,6%; Ответ. W% = 18,6%

3 способ

Дано:

m(р-ра1)180г—-15%	Предполагаем значение Х 15 0
m(воды)180-145г—0%
m(р-ра3)145г——-x

РЕШЕНИЕ

Х%		15	______145г	Ответ: ω=18,6%
	15%		+
0%		Х-15	______35
		Х	180

г) Действия с одним известным раствором

Задача №1. Определить массу 10% раствора карбоната натрия, который нужно добавить к 1020г 2%-ного раствора, чтобы получить 3%-ный раствор.

1Способ

Дано:	Решение
m(р-ра) = 1020г W%(1) =2% W%(2) =10% W%(3) =3%	1.рассчитаем массу вещества в 2-х%-ном растворе m(в-ва) =1020×0,02 = 20,4г 2.выразим массу 10%-ного раствора через х m10%-ного р-ра =х тогда m(в-ва) =Х× 0,1 3.выразим массу 3-х%-ного раствора m 3-х%-ного =1020 + Х m(в-ва) =(1020+Х) × 0,03 ∑m(в-в) исходных растворов = m(в-ва) конечного раствора 20,4 + 0,1Х = (1020+Х)× 0,03; 20,4 +0,1Х = 30,6 +0,03Х; 0,1Х – 0,03Х =30,6- 20,4; 0,07Х =10,2; Х = 145,7(10%) m 3%-ного р-ра = 1020+145,7 = 1165,7г Ответ. m 10% = 145,7г
m 10%-?

2Способ РЕШЕНИЕ.

0,02	0,1	0,03
	+		=
Р-Р		Р-Р		Р-Р

1020×0,02 +Х×0,1 =(1020 +Х)×0,03

20,4 + 0,1Х =30,6 + 0,03Х; 0,1Х – 0,03Х =10,2; Х = 145,7г.

3Способ

Дано:

m(р-ра1)1020г ———-2%	Предполагаем значение Х 0Х
m (р-ра2)Хг ————-10%
m(р-ра3)1020+Х———3%

РЕШЕНИЕ

10%		1	____Хг
	3%		+
			Ответ:145г
2%		7	_____1020г
		8	1020+Х

Задача №2. Определить массу 7%-ного раствора соли, в котором необходимо растворить ещё 20г этой соли, чтобы получить 12 %-ный раствор.

1 Способ

Дано:	Решение
m(в-ва)=20г W%=7% W%=12%	m 7%=Х тогда m(в-ва)=Х×0,07 m 12% =Х+ 20 тогда m(в-ва) =(Х+ 20) ×0,12 ∑m(в-в) исходных растворов = m(в-ва) конечного раствора 20 + 0,07Х=(Х+20)×0,12 17,6 =0,05Х; Х =352г
m7%- ?	Ответ:m 7% = 352г

2 Способ РЕШЕНИЕ.

1	0,07	0,12
	+		=
В-во		Р-Р		Р-Р

20 + 0,07Х = (20+Х)× 0,12; Х = 352г

3 Способ

Дано:

m(в-ва)20г——100%
m(р-ра)Хг——— 7%
m(р-ра)20+Х——12%

РЕШЕНИЕ

100%		5	______20г
	12%		+
			Ответ:352г
7%		88	_____Х
		93	20+Х

Задача №3. Определить массу 20%-ного раствора соли, который нужно добавить к 40г 10%-ного раствора той же соли, чтобы получить 17%-ный раствор.

1Способ

Дано:	Решение
m(р-ра) = 40г W%= 10% W% = 20% W% =17%	m(в-ва) = 40× 0,1 =4г m(20%) =Х тогда m(в-ва) =Х×0,2 m(17%)= 40 +Х тогда m(в-ва) =(40 + Х) × 0,17 ∑m(в-в) исходного раствора = m(в-в) нового раствора 4 + 0,2Х =(40+Х)× 0,17 4+ 0,2Х =6,8 + 0,17Х; 0,2Х – 0,17Х =6,8 – 4; 0,03Х = 2,8; Х =93,3г
m(20%) = ?	Ответ: m 20% = 93,3г

2Способ РЕШЕНИЕ.

0,1	0,2	0,17
	+		=
Р-Р		Р-Р		Р-Р

40× 0,1 + 0,2Х = (40 +Х) × 0,17; 4 +0,2Х = 6,8 + 0,17Х; 0,03Х =2,8; Х =93,3г

3Способ Дано:

m(р-ра)40г——10%
m(р-ра)Х ——-20%
m(р-ра)40+Х—17%

РЕШЕНИЕ

20%		7	______Хг	Ответ:93,3г
	17%		+
10%		3	_____40
		10	40+Х

Задача №4. Рассчитайте массы 10 и 50%-ных растворов гидроксида калия, необходимых для приготовления 400г 25%-ного раствора.

1Способ РЕШЕНИЕ.

Дано:	Решение
m(р-ра)=400г W% =25% W% =10% W% =50%	m(в-ва) = 400 ×0,25 =100г m(р-ра 10%) = Х тогда m(в-ва) =0,1Х m(р-ра50%) =400-Х тогда m(в-ва) =(400-Х)× 0,5 = 200 – 0,5Х ∑веществ исходных растворов =массе вещества в новом растворе. 0,1Х+ 200 – 0,5Х = 100 100 = 0,4Х; Х = 250г(это 10%) m(20%) =400 – 250 =150г Ответ: m 10% =250г, m 50% = 150г
m(10%)=? m(50%)=?

2Способ РЕШЕНИЕ.

0,1	0,5	0,25
	+		=
Р-Р		Р-Р		Р-Р

0,1Х + (400-Х)× 0,5 = 400 × 0,25; 0,1х + 200 – 0,5х =100; х = 250Г(10%); 400-250=150(50%)

3Способ Дано:

m(р-ра)400г—-25%
m(р-ра)Хг ——10%
m(р-ра)400- Х—50%

РЕШЕНИЕ

50%		15	____400-Х	400 – 250 = 150(50%) Ответ: m 10% =250г, m 50% = 150г
	25%		+
10%		25	____Хг
		40	400г

д) Расчёты с использованием кристаллогидратов

Задача №1. К 200г 20%-ного раствора сульфата меди прибавили 50г медного купороса. Определите массовую долю растворённого вещества полученного раствора.

2Способ РЕШЕНИЕ.

0,64	0,2	Х
	+		=
Медный купорос		Р-Р		Р-Р

CuSO₄ 5H₂O

Mr(CuSO₄ 5H₂O)= 160+90= 250

W%(CuSO₄)=160/250 =0,64

50 × 0,64 + 200×0,2 =250Х; 32+40=250Х; 72=250Х; Х=0,288 или 28,8%

Ответ. W%(CuSO₄)=28,8%

3Способ Дано:

m(крист. гид.)50——64%	Предполагаем значение Х 64 Х 20
m(р-ра)200г————20%
m(р-ра)250г————Х%

РЕШЕНИЕ

64%		Х-20	____50г	(Х-20)×250=44×50 250Х-5000=2200 250Х =7200; Х=28,8% Ответ:ω=28,8%
	Х%		+
20%		64-Х	____200
		44	250

е) Расчёты с использованием молярной концентрации

Задача №1.Каким объёмом воды нужно разбавить 500мл 0,5М раствор глюкозы, чтобы получить физиологический 0,1М-ый раствор?

Дано:

V(воды)Хл———0М
V(р-ра)0,5л——-0,5М
V(р-ра)0,5+Х——0,1М

РЕШЕНИЕ

0,5М		0,1	____0,5л
	0,1М		+
			Ответ:V(воды)= 2л
0М		0,4	____Хл
		0,5	0,5+Х

Или 0,5М/0М также как 0,1М/0,4М; 0,4 больше 0.1 в 4 раза тогда V(H₂O) больше V0,5М раствора тоже в 4 раза отсюда 0,5 × 4 = 2

ж) Не стандартные задачи

Задача №1.Смешали два раствора массой 8кг и 2кг, получили 12%-ный раствор. Потом смешали те же растворы одинаковой массы и получили 15%-ный раствор. Рассчитать концентрации исходных растворов.

Составим математическое выражение. Выразим концентрацию через Х и У

_________________________. ____________________________________.

-6У = -1,2 6Х = 0,6

У =0,2 или 20% Х =0,01 или 10%

Задача №2. В свежих грибах 92% воды, а в сухих 8% воды, сколько сухих грибов можно получить из 23кг свежих?

1. W% грибов в свежих грибах 100 – 92% = 8%

2. W% грибов в сухих грибах100 – 8% =92%

0,08	0	0,92
	—		=
Свежие грибы		Вода		Сухие грибы

23×0,08 -0 =(23-Х)×0,92; 1,84 =21,16 -0,92Х; 0,92Х =19,32; Х= 21кг(это вода)

Масса сухих грибов =23 -21 =2кг.

Ответ m сухих грибов=2кг

Задача №3. В каком отношении надо смешать 5% и70%-ные растворы азотной кислоты, чтобы получить 20%-ный раствор?

70%		15г	Надо смешать 5% и70%-ные растворы азотной кислоты 50/15 или 5/3 тогда получим 20% раствор. Ответ. 5: 3
	20%
5%		50г

з) Расчёты, связанные с растворимостью и кристаллизацией Задача

Задача №1.Массовая доля хлорида меди (2) в насыщенном при t=20грС растворе этой соли равна 42,7%. Определите коэффициент растворимости хлорида меди(2), при данной t.

Коэффициент растворимости – это растворимость вещества в 100граммах воды, при данной t. Чтобы его рассчитать, надо определить содержание соли и воды в 42,7%-ном растворе.

1.Рассчитаем содержание воды и вещества в растворе.

100 -42,7 =57,3г(воды)

2.Рассчитаем, сколько соли растворяется в 100г воды.

Ответ. коэффициент растворимости=74,5г

Задача №2. Насыщенный при 60°C раствор соли в количестве 20кг был охлаждён снегом, какое количество соли выпало в осадок, если при 60°C растворимость соли составляет110г, а при 0°C -13,1г. Рассчитайте выход продукта в процентах.

60°C к.р.——110г	0°C к.р.——-13,1г
m(р-ра)20кг=20000г ——- 1.Приготовим стандартный раствор 100+110=210 2.Рассчитаем массу вещества в 20000г р-ра 3.Ррассчитаем массу воды 20000 -10476,2 = 9523,8г	———↓ ? 4.Рассчитаем массу вещества растворённого в 9523,8г воды при 0°C. 5.Рассчитаем массу осадка 10476,2 – 1247,6 =9228,6г 6.Выразим массу ↓ в %-тах

Ответ. η = 88,1%

Задача №3. При перекристаллизации соли, растворимость которой при 100°C =48,6г, а при 20°C=16,45г, было получено при охлаждении в интервале указанных температур 0,5кг вещества. Сколько было взято соли и воды для перекристаллизации?

100°C К. Р.——-48,6Г	20°C к.р. ————16,45г
m(в-ва)—?, m(воды)—-? ———— 2.Рассчитаем массу вещества 3.Расчитаем массу воды	———m↓ 500г 1.Рассчитаеммассу стандартного осадка. m ↓= 48,6 -16,45 =32,15г.

Ответ m(в-ва)= 755,73г, m(воды)= 1555г.

Задача №4. Растворимость хлората калия при 70°C =30,2г, а при 30°C =10,1г в 100г воды. Сколько граммов вещества выделится из 70г насыщенного при 70°C раствора, если его охладить до 30°C?

70°C к.р.———30,2г	30°C к.р. ————10,1г
m(р-ра)= 70г ————— 1.Рассчитаем массу стандартного раствора 100+30,2=132,2г 2.Рассчитаем массу вещества в 70г раствора 3.Рассчитаем массу воды 70- 16,24 = 53,76г	———↓ -? 4.Рассчитаем массу вещества для 53,76г воды при 30°C 5.Рассчитаем массу осадка 16,24 – 5,43 = 10,81г

Или можно массу осадка рассчитать через воду

m↓ = 30,2- 10,1 =20,1

Ответ m(в-ва)= 10,8г

Задача №5. При н.у. в воде массой 100г растворяется хлороводород объёмом 50,5л. При t= 50°C и нормальном давлении коэффициент растворимости хлороводорода равен 59,6г. Насыщенный при t = 0°C раствор соляной кислоты массой 40г нагрет до t=50°C. Определите массу полученного раствора.

50°C к.р. ——-59,6г	0°Cг к.р.———-50,5л
m(р-ра)—-? 5.Рассчитаем массу вещества растворившегося в 22г воды 6.Ррассчитаем массу раствора 22 + 13,1 = 35,1г	———— m(р-ра)=40г 1.Переведем объём в массу М(НСI)=36,5г/моль 2.Рассчитаем массу стандартного раствора 100+82,3=182,3г 3.Рассчитаем массу воды в 40г раствора 4.Рассчитаем массу вещества 40 – 22 = 18г

Ответ m(р-ра)= 35,1г

Или можно через стандартные массы растворов

1.Рассчитаем стандартные массы растворов

50°C; 100+59,6=159,6г

0°C; 100+82,3=182,3

Алгоритм нахождения массы растворенного вещества и массы воды, необходимые для приготовления раствора.

Задача.

Вычислить
массу соли и воды, необходимые для
приготовления 40 г раствора NаСl
с массовой долей 5%.

1.
Запишите условие задачи с помощью
общепринятых обозначений

Дано:

m _р-ра
= 40г

ω = 5%

m (NаСl)
— ?

m (Н₂О)
— ?

Решение:

1. Рассчитайте
массу растворенного вещества по формуле:

m _в-ва=
ω ∙
m _р-ра/100%

m
(NаСl)
= 5% · 40г/100% = 2г

2. Найдите массу
воды по разности между массой раствора
и массой растворенного вещества:

m _р-ля
= m _р-ра
– m _в-ва

m
(Н₂О)
= 40г – 2г = 38 г.

3.
Запишите
ответ.

Ответ: для
приготовления раствора необходимо
взять 2г соли и 38г воды.

Алгоритм нахождения массовой доли растворенного вещества при разбавлении (упаривании) раствора

Задача

К
15% раствору, масса которого 80г, добавили
30г воды. Какой стала массовая доля
растворённого вещества в полученном
растворе?

1. Запишите условие
задачи с помощью общепринятых обозначений.

Дано:

ω₁
= 15%

m_р-ра1=80г

m(Н₂О)
= 30г

ω₂-?

Решение:

1. В результате
разбавления (упаривания) раствора масса
раствора увеличилась (уменьшилась), а
вещества в нём осталось столько же.

Рассчитайте массу
растворённого вещества, преобразуя
формулу:

ω = m _в-ва
/m _р-ра
∙ 100%

m _в-ва
= ω₁·
m_р-ра1
/100%

m
_в-ва
= 15% · 80г = 12г

2. При разбавлении
раствора общая масса его увеличивается
(при упаривании — уменьшается).

Найдите массу
вновь полученного раствора:

m
_р-ра2
= m
_р-ра1 +
m(H₂O)

m _р-ра2
= 80г + 30г=110г

3. Рассчитайте
массовую долю растворённого вещества
в новом растворе:

ω₂
= m _в-ва /
m _р-ра2
∙ 100%

ω₂
= 12г/ 110г· 100% = 10,9%

4. Запишите ответ

Ответ:
массовая доля растворенного вещества
в растворе при разбавлении равна 10,9%

Алгоритм решения задач по «правилу креста»

Для получения
раствора с заданной массовой долей (%)
растворенного вещества путем смешивания
двух растворов с известной массовой
долей растворенного вещества пользуются
диагональной схемой («правило креста»).

Сущность этого
метода состоит в том, что по диагонали
из большей величины массовой доли
растворенного вещества вычитают меньшую.

a с – в / с / в а – с

где а – большая, в – меньшая, с – искомая массовая доля (%) растворенного вещества в растворе

Разности (с-в) и
(а-с) показывают, в каких соотношениях
нужно взять растворы а и в, чтобы получить
раствор с.

Если
для разбавления в качестве исходного
раствора используют чистый растворитель,
например, Н₂0,
то концентрация его принимается за 0 и
записывается с левой стороны диагональной
схемы.

Задача

Для
обработки рук хирурга, ран, послеоперационного
поля используется йодная настойка с
массовой долей 5%. В каком массовом
соотношении нужно смешать растворы с
массовыми долями йода 2,5% и 30%, чтобы
получить 330 г йодной настойки с массовой
долей йода 5%?

1. Запишите условие
задачи с помощью общепринятых обозначений.

Дано:

ω₁
= 30%

ω₂
= 2,5%

ω₃
= 5%

m₃
= 330г

m₁
= ?

m₂
= ?

Решение:

1. Составьте
«диагональную схему». Для этого
запишите массовые доли исходных растворов
друг под другом, по левую сторону креста,
а в центре заданную массовую долю
раствора.

2,5

/

5

/

30

2.
Вычитают из бóльшей массовой доли
меньшую (30–5=25; 5–2,5=2,5) и находят результаты.

Записывают найденные
результаты с правой стороны диагональной
схемы: при возможности сокращают
полученные числа. В данном случае 25 в
десять раз больше, чем 2,5, то есть вместо
25 записывают 10, вместо 2,5 пишут 1.

30 2,5 (1)

/

5

/

2,5 25 (10)

Числа
(в данном случае 25 и 2,5 или 10 и 1)называют
массовыми числами. Массовые числа
показывают, в каком соотношении необходимо
взять исходные растворы, чтобы получить
раствор с массовой долей йода 5%.

3. Определите массу
30% и 2,5% раствора по формуле:

m
_р-ра
= число частей · m₃/
сумму массовых частей

m₁(30%)
= 1· 330г /1+10 = 30г

m₂(2,5%)
= 10 · 330г/ 1+10 = 300г

4. Запишите ответ.

Ответ:
для приготовления 330 г раствора с массовой
долей йода 5% необходимо смешать 300 г
раствора с массовой долей 2,5% и 30 г с
массовой долей 30%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #