Как найти растворимость соли в граммах

Расчеты с участием понятия растворимости солей в рамках ЕГЭ

В ходе подготовки к ЕГЭ по химии постоянно приходится сталкиваться с понятием «раствор». Обычно под этим словом подразумевают абсолютно однородную на любом уровне, гомогенную смесь веществ. Растворы бывают самые разные по агрегатному состоянию, но в рамках экзаменов встречаем в основном растворы жидкие. Среда, в которой что-то растворяем, в таком случае будет жидкостью. Давайте введем сразу несколько понятий, которые пригодятся в дальнейшем.

Растворитель – жидкость, которая выполняет роль среды, в которой что-то растворяют. В рамках задач ЕГЭ и ДВИ практически всегда используют воду.

Растворенное вещество – вещество, которое добавили в растворитель, и оно с ним полностью смешалось. Может быть в любом агрегатном состоянии.

Растворимость – способность вещества смешиваться с растворителем. Также под растворимостью понимают массу вещества, которое может раствориться в определенной массе раствора при данных условиях.

Разбавленный раствор – раствор, содержание растворителя в котором значительно превышает содержание растворенного вещества. Например, 0,1%-ный раствор хлорида натрия.

Концентрированный раствор – раствор, содержание растворенного вещества в котором сопоставимо или превышает содержание растворителя. Например, 65%-ный раствор азотной кислоты.

Насыщенный раствор – раствор, в котором больше нельзя растворить такое вещество. Достигнут предел по растворимости.

Пересыщенный раствор – неустойчивая система, в которой содержание растворенного вещества превышает растворимость при данных условиях. На экзаменах не встречается.

В расчетных задачах ЕГЭ или ДВИ часто фигурирует растворимость тех или иных веществ. Она зависит от многих факторов. Например, природы растворителя и растворенного вещества. Очень важным фактором является температура. Для подавляющего большинства солей растворимость в воде больше при высокой температуре и меньше при низкой. Например, у хлорида калия при 80˚С растворимость равна 51,3 г/100 г воды, а при 0˚С уже станет 28 г/100 г воды. Растворимость является индивидуальной физико-химической характеристикой вещества. Итого можно отметить следующие факты, значимые для решения задач:

Растворимость вещества при определенных условиях является постоянной величиной и приведена в качестве справочного данного.
Растворимость при заданной температуре обычно приводится в формате массы растворенного вещества в 100 г чистого растворителя (воды). Не раствора, а именно чистого растворителя!
Горячий насыщенный раствор содержит больше растворенного вещества, чем холодный.
При охлаждении горячего насыщенного раствора из него начнет выпадать избыток растворенного вещества до достижения значения растворимости при более низкой температуре.
Избыток растворенного вещества может выпасть как в безводном состоянии, так и в виде кристаллогидрата. Во втором случае он уносит с собой часть растворителя.

Рассмотрим основные расчетные приемы с участием растворимости.

Задача №1

Растворимость хлорида калия при 0˚С равна 28 г/100 г воды. Вычислите массовую долю соли в таком растворе.

Решение:

Пусть было 28 г соли и 100 г воды. Тогда можно найти массу раствора:

m(p-pa) = m(соли) + m(воды) = 28 + 100 = 128 г

Вычислим массовую долю соли в растворе:

ω(соли) = m(соли)/m(p-pa)·100% = 28/128·100% = 21,88%

Ответ: 21,88%

Задача №2

Вычислите растворимость сульфата аммония при 20˚С, если массовая доля соли в его насыщенном растворе при данной температуре равна 42,86%. Плотность раствора равна 1,25 г/мл.

Решение:

Пусть было 100 мл раствора. Тогда можно вычислить его массу:

m(p-pa) = ρ(p-pa)·V(p-pa) = 1,25·100 = 125 г

Далее вычислим массу соли и воды в растворе:

m(соли) = m(p-pa)·ω(соли)/100% = 125·42,86%/100% = 53,58 г

m(воды) = m(p-pa) — m(соли) = 125 – 53,58 = 71,42 г

Растворимость соли на 100 г воды можно найти по пропорции:

53,58 г соли – 71,42 г воды

х г соли – 100 г воды

х = 53,58·100/71,42 = 75 г

Ответ: 75 г/100 г воды.

Задача №3

Насыщенный при 20˚С раствор нитрата бария массой 218 г нагрели до 60˚С. Вычислите массу соли, которую можно дополнительно растворить в горячем растворе, если растворимость нитрата бария при 20˚С равна 9 г/100 г воды, а при 60˚С – 20 г/100 г воды.

Решение:

Вычислим массы соли и воды в изначальном растворе:

9 г соли – 109 г раствора

х г соли – 218 г раствора

х = 18 г

m₁(соли) = 18 г

m(воды) = m(p-pa) – m₁(соли) = 218 – 18 = 200 г

Далее вычислим, сколько соли может раствориться в имеющемся количестве воды при 60˚С:

20 г соли – 100 г воды

х г соли – 200 г воды

х = 40 г

m₂(соли) = 40 г

Найдем массу соли, которую можно дополнительно растворить в горячем растворе:

Δm = m₂(соли) — m₁(соли) = 40 – 18 = 22 г

Ответ: 22 г.

Задача №4

Рассчитайте массу безводной соли, которая получится при охлаждении до 10˚С насыщенного при 80˚С раствора дихромата аммония массой 430 г. Растворимость соли при 80˚С равна 115 г/100 г воды, а при 10˚С – 25,5 г/100 г воды.

Решение:

Вычислим массу соли и воды в исходном растворе:

115 г соли – 215 г раствора

х г соли – 430 г раствора

х = 230 г

m₁(соли) = 230 г

m(воды) = m(p-pa) – m₁(соли) = 430 – 230 = 200 г

Далее вычислим, сколько соли может раствориться в имеющемся количестве воды при 10˚С:

25,5 г соли – 100 г воды

х г соли – 200 г воды

х = 51 г

m₂(соли) = 51 г

Найдем массу соли, которая выпадет при охлаждении горячего раствора:

Δm = m₁(соли) – m₂(соли) = 230 – 51 = 179 г

Ответ: 179 г.

Задача №5

При охлаждении до 0˚С 31 г горячего насыщенного раствора сульфата меди (II) в осадок выпал медный купорос (CuSO₄·5H₂O). Определите массу образовавшегося кристаллогидрата, если растворимость сульфата меди (II) при 80˚С равна 55 г/100 г воды, а при 0˚С равна 15 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

Пусть масса осадка была х г. Тогда в его составе оказалось 0,64х г безводной соли. Вычислим массу безводной соли в изначальном растворе:

55 г соли – 155 г раствора

у г соли – 31 г раствора

у = 11

m₁(соли) = 11 г

При охлаждении часть безводной соли перешла в состав кристаллогидрата. Охлажденный раствор по растворимости должен соответствовать справочным данным. Можно записать это так:

(11 – 0,64х)/(31 – х) = 15/115

115·(11 – 0,64х) = 15·(31 – х)

1265 – 73,6х = 465 – 15х

800 = 58,6х

х = 13,65 г

Ответ: 13,65 г.

Источник

Областное
государственное бюджетное

профессиональное
образовательное учреждение

«Димитровградский
технический колледж»

МЕТОДИЧЕСКАЯ
РАЗРАБОТКА

«Методика
решения задач на растворимость»

Разработала:
к.т.н., доцент

Мухаметзянова Римма Газисовна

Димитровград
2022 г.

Содержание

1. Понятие растворимость………………………………………………………………………….3

2. Методика
решения задач на растворимость…………………………………8

Список литературы…………………………………………………………………………………………….10

Методика решения
задач на растворимость

1. Понятие растворимость

Задачи на растворимость, как правило, вызывают сложности, так как с
этой физической величиной в школе практически не работают. Поэтому мы
сначала разберемся, что такое растворимость.

Растворимостью называется способность вещества растворяться в
том или ином растворителе.

Растворимость различных веществ в воде колеблется
в широких пределах. Существуют вещества с неограниченной способностью
растворяться друг в друге (например, серная кислота и вода или этиловый спирт и
вода) и с ограниченной способностью. Если в 100 г воды при комнатной
температуре растворяется более 10 г вещества, то такое вещество принято
называть хорошо растворимыми; если растворяется менее 1 г вещества –
малорастворимым и, наконец, практически нерастворимым, если в раствор
переходит менее 0,01 г вещества. Абсолютно нерастворимых веществ не существует.

Мерой растворимости вещества служит концентрация
его насыщенного раствора. Поэтому численно растворимость может быть выражена
теми же способами, что и концентрация. Очень часто растворимость выражают
числом граммов вещества, растворяющихся в 100 г растворителя.
Насыщенный раствор получается, когда
дальнейшее растворение данного компонента в растворе прекращается. В насыщенном
растворе концентрация данного компонента максимальна при данных условиях.
Насыщенный раствор всегда должен находиться в равновесии с кристаллическим
компонентом (осадком).

Концентрация этого компонента в растворе и называется
его растворимостью.

Растворимость удобно выражать в моль/л, однако часто ее
выражают в процентах по массе, т. е. числом граммов растворенного вещества в
100 г насыщенного раствора.

Пример 1. Растворимость хлорида натрия (поваренная соль) NaCl
в воде при комнатной температуре (20 °С) составляет 35,9 г в 100 г воды.
Рассчитать содержание соли в 10 г насыщенного раствора хлорида натрия.
(Обратите внимание: «в насыщенном растворе», а не «на 100 г воды»!!!
Растворимость выражается массой соли, которая может быть растворена в 100 г
воды с образованием насыщенного раствора.)

Решение:

Для решения задач такого типа, лучше всего использовать
таблицу, которая понятна абсолютно всем и определение массы соли и воды в 10
г насыщенного раствора хлорида натрия не вызывает никаких трудностей.

реагент	m _р.в	m _H₂_O	m _р_—_ра
NaCl	35.9	100	135.9
Х	У	10

Для определения неизвестных величин (Х и У)используем правило креста.

m _р.в = Х = = 2,64 г

m _H₂_O = У = = 7,36 г

Растворимость веществ в значительной степени
зависит от температуры. Для определения растворимости при разных температурах
используют справочные таблицы.

Проще всего растворимость веществ определяется
выпариванием определенного количества раствора и взвешиванием массы сухого
остатка.

Пример 2. Рассчитать растворимость нитрата калия в воде
при обычной температуре (20 °С), если при выпаривании 50 г насыщенного
раствора масса сухой соли оказалась равной 13,02 г.

Решение:
Масса нитрата калия в 100 г раствора m_р.в (KNO₃) = 13,02•100/50 = 26,04 г. Эта масса нитрата
калия приходится на m(Н₂О) = 100 – 26,04 = 73,96 г воды в насыщенном растворе. Для решения, составим
нашу таблицу и определим m _р.в

реагент	m _р.в	m _H₂_O	m _р_—_ра
KNO₃	26.04	73.96	100
Х	100	100+X

Откуда m _р.в= Х = 26,04•100/73,96 = 35,2 г.

Это и есть растворимость (S), т. е.
масса растворенного вещества в насыщенном растворе, приходящаяся на 100 г воды.

На различной растворимости веществ основан один
из способов их очистки – перекристаллизация. Очистка сводится к
растворению загрязненного вещества в подходящем растворителе при повышенной
температуре и последующему выделению кристаллов очищаемого вещества из
пересыщенного раствора при более низкой температуре.

Итак, растворимость
(s) показывает, сколько грамм вещества максимально можно
растворить в 100 г растворителя(воды). Мерой растворимости вещества при данных
условиях является его содержание в насыщенном растворе.

Для вычисления
массы безводного вещества в определенной массе насыщенного раствора можно
вывести формулу:

=>
=

m_р.в. = ∙ .

где : m_р.в. –
масса растворенного вещества, г

m_р-ля –
масса растворителя, г

Иногда
используют обозначение коэффициент
растворимости К_S.

В зависимости от
количества вещества, растворённого в определенном объеме растворителя, растворы
классифицируются следующим образом (схема 1):

Если в определенном объеме раствора при комнатной температуре
растворенное вещество содержится в малом количестве, то такой раствор
называют разбавленным, а при большом количестве — концентрированным.

Если растворять в воде поваренную соль NaCl, то при комнатной
температуре (20°C) может раствориться 35,9 г. соли на 100 г. воды. Сколько бы
мы ни перемешивали раствор с остатком нерастворенной соли, больше соли не
растворится – раствор будет насыщен этой солью при данной температуре.

Насыщенным называют такой раствор, в котором при данной температуре вещество
больше не растворяется.

Если же при этой температуре в 100 г. воды раствориться NaCl,
меньше, чем 35,9 г., то раствор будет ненасыщенным.

Ненасыщенным называют
такой раствор, в котором при данной температуре находится меньше растворяемого
вещества, чем в его насыщенном растворе.

При охлаждении насыщенного раствора возникает избыток
растворенного вещества, если оно не выпадет в осадок, то образуется
пересыщенный раствор.

Пересыщенным называют такой
раствор, в котором при данной температуре находится больше растворяемого
вещества, чем в его насыщенном растворе при тех же условиях.

Из некоторых веществ, сравнительно легко получить пересыщенные
растворы. К ним относятся, например, кристаллогидраты (КГ) – CuSO4·5H2O, FeSO4·7H2O
, Na2SO4·10H2O и др.

Процесс выделения вещества путем испарения или охлаждения его
насыщенного раствора называется перекристаллизацией.
Перекристаллизация используется для очистки веществ.

В справочниках по химии можно найти информация о растворимости
различных веществ (в основном неорганические соединения) в воде при различной
температуре от 0°C до 100°C , единица измерения растворимости

[ г/100 мл.] или [г/100 г воды]

Формула	Растворимость веществ в воде
0°C	10°C	20°C	30°C	40°C	50°C	60°C	70°C	80°C	90°C	100°C
Al(NO₃)₃	60	66,7	73,9	81,8	88,7		106		132	153	160
AlCl₃	43,9	44,9	45,8	46,6	47,3		48,1		48,6		49
NH3	88,5	70	56	44,5	34	26,5	20	15	11	8	7
MgCl₂	52,9	53,6	54,6	55,8	57,5		61		66,1	69,5	73,3
MgSO₄	22	28,2	33,7	38,9	44,5		54,6		55,8	52,9	50,4
KCl	28	31,2	34,2	37,2	40,1		45,8		51,3	53,9	56,3
NaCl	35,7	35,8	35,9	36,1	36,4		37,1		38	38,5	39,2
ZnCl₂	342	353	395	437	452		488		541		614
AgNO₃	122	167	216	265	311		440		585	652	733
NaNO₃	73	80,8	87,6	94,9	102		122		148		180

2. Методика
решения задач на растворимость.

Пример 3.
Сколько граммов нитрата калия выкристаллизуется из 105 г насыщенного при 60 °С
раствора, если охладить его до 0 °С? Коэффициенты растворимости соли при
указанных температурах соответственно равны 110 и 13 г в 100 г Н₂О.

Решение:
Коэффициент
растворимости – это
масса вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 г воды с образованием
насыщенного раствора.

Составим таблицу

Температура/реагент	m _р.в	m _H₂_O	m _р_—_ра
	Х		105
	110	100	210
	13	100	113

Рассчитаем
содержание соли при 60 °С из пропорции:

=
=> Х=

=55 г.

Рассчитаем содержание
растворённого нитрата калия при 0 °С из пропорции:

=
=> Х=

=12,08 г.

Таким образом, при охлаждении
раствора нитрата калия в осадок выпадет

m_oc_адка
(KNO₃)=
55 – 12,08 = 42, 98 г.

Пример 4. Определите коэффициент растворимости медного купороса,
если известно, что массовая доля сульфата меди в насыщенном растворе при данной
температуре равна 17,2%.

Решение:

1. Пусть имеется 100 г насыщенного раствора.
Определяем массу сульфата меди в этом растворе:

m(CuSO₄) = m(раствора) * w(CuSO₄) = 100 * 0,172 = 17,2 г.

2.   Определяем массу медного
купороса m(КГ), соответствующую 17,2 г сульфата меди:           m(КГ)
=    М(КГ) = * 250 = 26,9 г.

3.
Определяем
объем воды, который надо добавить к 26,9 г медного купороса, чтобы получить 100
г насыщенного раствора:

m(Н₂О) = m(раствора)
– m(КГ) = 100 – 26,9 = 73,1 г.

V(Н₂О)
= 73,1 мл = 0,0731 л.

4.
Рассчитываем
коэффициент растворимости:

S = = = 368 г/л.

Ответ: S(CuSO₄∙5Н₂О)
= 368 г/л.

Пример 5. Растворимость соли при 60^оС
— 40 г в 100 г воды, а при 20^оС — 12 г в 100 г воды. Определите
массу соли, выпадающей при охлаждении 300 г раствора, насыщенного при 60^оС,
до 20^оС.

Решение:

1.
Определяем массу воды в
300 г раствора, насыщенного при 60 ^оС, составляя пропорцию:

реагент	m _р.в	m _H₂_O	m _р_—_ра
		Х	300
60 ^оС,	40	100	140

Х = = 214,3 г

2.
Определяем массу раствора,
насыщенного при 20 ^оС, и содержащего 214,3 г воды:

реагент	m _р.в	m _H₂_O	m _р_—_ра
		214,3	У
20 ^оС,	12	100	112

У = = 240 г.

3.
Определяем массу осадка:

m(осадка) = m(насыщ. р-ра при 60 ^оС)
– m(насыщ. р-ра при 20 ^оС)

= 300 – 240 = 60 г
Ответ: m(осадка) = 60 г.

Список литературы

1. Глинка Н. JI. Общая химия: Учебное пособие для вузов /под ред. А.
И. Ермакова,

изд. 29-е, исправленное — М.: Интеграл-Пресс, 2002. —[221 стр.]

2. Справочные таблицы на Info Tables.ru (Растворимость
веществ в воде при

различной температуре от 0° до 100°C).

Источник

Растворимость (Р, χ или k_s) – это характеристика насыщенного раствора, которая показывает, какая масса (или объем для газов) растворенного вещества может максимально раствориться в 100 г растворителя. Размерность растворимости — г/ 100 г воды. Поскольку мы определяем массу соли, которая приходится на 100 г воды, в формулу растворимости добавляем множитель 100:

здесь m_р.в. – масса растворенного вещества, г

m_р-ля – масса растворителя, г

Иногда используют обозначение коэффициент растворимости k_S.

Задачи на растворимость, как правило, вызывают сложности, так как эта физическая величина для школьников не очень привычна.

Как же решать задачи на растворимость? Я использую два способа. Давайте их рассмотрим на фрагменте задачи из реального ЕГЭ по химии 2019 года, где впервые появились задачи с упоминанием растворимости.

«Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната натрия к 400 мл воды.»

Первый способ.

Растворимость не показывает реальное количество соли или количество воды. Это всего лишь способ выражения концентрации в насыщенных растворах, величина, которая показывает, как соотносятся масса растворенного вещества и масса воды (или другого растворенного вещества)! Например, в условии задачи растворимость карбоната натрия 31,8 г на 100 г воды означает, что для растворения каждых 31,8 г соли необходимо 100 г воды. Зато из этих данных можно определить массовую долю растворенного вещества. Рассмотрим этот эталонный раствор, в котором содержится 31,8 г соли и 100 г воды. Массовая доля соли в таком растворе составляет:

ω_р.в. = m_р.в./m_р-ра = 31,8 г/131,8 г = 0,2413 или 24,13%

Но в нашем, реальном растворе, который получается при растворении карбоната натрия в 400 г воды, массовая доля соли такая же!

Зная массу воды и массовую долю соли, мы без труда составим уравнение и определим массу соли в реальном растворе:

ω_р.в. = m_р.в./(m_р.в.+ m_р-ра)

0,2413 = m_р.в./(m_р.в.+ 400)

m_р.в. = 127,2 г

Получается, масса нитрата натрия в реальном растворе равна 127,2 г.

Второй способ.

Используя все тот же эталонный раствор, мы можем составить пропорцию, чтобы определить массу соли в реальном растворе.

На 100 г воды приходится 31,8 г соли (по условию)

на 400 г воды будет приходиться х г соли (в реальном растворе)

Определяем х из пропорции:

х = 400 г · 31,8 г/100 г = 127,2 г нитрата натрия.

Но будьте осторожны! Пропорции можно составить далеко не для всех величин. Но соотносить массу воды и массу растворенного вещества при неизменной концентрации (массовой доле) растворенного вещества можно и иногда очень удобно. Также пропорциональны масса раствора и масса растворенного вещества, масса воды и масса раствора и т.д.

Задача 1. Массовая доля вещества в насыщенном растворе равна 24% при некоторой температуре. Определите коэффициент растворимости этого вещества при данной температуре.

Решение:

Для определения растворимости вещества примем массу раствора равной 100 г. Тогда масса соли равна:

m_р.в. = m_р-ра⋅ω_р.в. = 100⋅0,24 = 24 г

Масса воды равна:

m_воды = m_р-ра – m_р.в. = 100 — 24 = 76 г

Определяем растворимость:

χ = m_р.в./m_р-ля⋅100 = 24/76⋅100 = 31,6 г вещества на 100 г воды.

Ответ: χ = 31,6 г

Еще несколько аналогичных задач:

2. Массовая доля соли в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 28,5%. Определите коэффициент растворимости вещества при этой температуре.

Решение:

Примем массу раствора равной 100 г. Тогда масса соли равна:

m_р.в. = m_р-ра⋅ω_р.в. = 100⋅0,285 = 28,5 г

Масса воды равна:

m_воды = m_р-ра – m_р.в. = 100 — 28,5 = 71,5 г

Определяем растворимость:

χ = m_р.в./m_р-ля⋅100 = 28,5/71,5⋅100 = 39,86 г вещества на 100 г воды.

Ответ: χ = 39,86 г вещества на 100 г воды.

3. Определите коэффициент растворимости нитрата калия при некоторой температуре, если массовая доля соли при этой температуре равна 0,48.

4. Какая масса воды и соли потребуется для приготовления 500 г насыщенного при некоторой температуре раствора нитрата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 63,9 г соли в 100 г воды?

5. Коэффициент растворимости хлорида натрия при некоторой температуре составляет 36 г соли в 100 г воды. Определите молярную концентрацию насыщенного раствора этой соли, если плотность раствора 1,2 г/мл.

Ответ: 5,49М

6. Какая масса соли и 5% раствора её потребуется для приготовления 450г насыщенного при некоторой температуре раствора сульфата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 439г/1000г воды?

7. Какая масса нитрата бария выделится из раствора, насыщенного при 100ºС и охлаждённого до 0ºС, если во взятом растворе было 150мл воды? Коэффициент растворимости нитрата бария при температурах 0ºС и 100ºС равен соответственно 50г и 342г в 100г воды.

8. Коэффициент растворимости хлорида калия при 90ºС равен 500г/л воды. Сколько граммов этого вещества можно растворить в 500г воды при 90ºС и какова его массовая доля в насыщенном растворе при этой температуре?

9. В 500г воды растворено при нагревании 300г хлорида аммония. Какая масса хлорида аммония выделится из раствора при его охлаждении до 50ºС, если коэффициент растворимости соли при этой температуре равен 50г/л воды?

Рассмотрим несколько примеров решения задач на растворимость из реальных ЕГЭ по химии.

10. Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната натрия к 400 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора сульфата железа(III). К раствору во второй колбе добавили 300 г раствора азотной кислоты, также взятой в избытке. При этом, объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 2 раза больше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю нитрата натрия в конечном растворе во второй колбе.

Первый этап.

Определяем массу карбоната натрия, который растворится в 400 мл воды:

На 100 г воды приходится 31,8 г соли (по условию)

на 400 г воды будет приходиться х г соли (в реальном растворе)

Определяем х из пропорции:

х = 400 г · 31,8 г/100 г = 127,2 г нитрата натрия.

n(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃)/M = 127,2 г/106 г/моль = 1,2 моль

Массовая доля карбоната натрия в этом растворе:

ω(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃)/m_р-ра = 127,2 г/(127,2 г + 400 г) = 0,2413 или 24,13%

Далее раствор карбоната натрия разделили на две порции. Как решать задачи с порциями (частями)? Очень просто. Во всем исходном растворе и в порциях (частях), которые мы отделили от основного раствора, кое-что не меняется. Давайте порассуждаем, что именно.

Меняется ли масса раствора? Без сомнения, мы же разделяем раствор на части.

Меняется ли масса растворенного вещества? Также без сомнения — часть вещества попадет в одну порцию, часть в другую.

А меняется ли массовая доля растворенного вещества? Или соотношение массы растворенного вещества и воды, или другое соотношение? Конечно, не изменяется, ведь раствор — это гомогенная система, в которой вещество распределено равномерно.

Второй этап.

В первой колбе протекает реакция:

3Na₂CO₃ + Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄

Это типичный пример реакции необратимого гидролиза.

Во второй колбе протекает реакция:

Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O

Пусть в первой колбе выделилось х моль углекислого газа. Количество вещества газов соотносится также, как объемы газов. Поэтому можно сказать, что во второй колбе выделится 2х моль углекислого газа.

Получается, что в первой колбе в реакцию вступает х моль карбоната натрия, а во второй колбе 2х моль карбоната натрия. Общее количество вещества карбоната натрия известно, получаем уравнение:

х + 2х = 1,2

Отсюда х = 0,4 моль.

Во второй колбе количество и масса карбоната натрия:

n₂(Na₂CO₃) = 2х = 0,8 моль

m₂(Na₂CO₃) = n₂(Na₂CO₃)·M = 0,8 моль·106 г/моль = 84,8 г

Масса раствора карбоната во второй колбе (массовая доля соли в исходном растворе и в двух колбах не изменяется):

m_р-ра,2(Na₂CO₃) = m₂(Na₂CO₃)/ω = 84,8 г / 0,2413 = 351,47 г

Масса углекислого газа, который выделился во второй реакции:

m₂(CO₂) = n₂(CO₂)·M(СО₂) = 0,8 моль·44 г/моль = 35,2 г

Масса нитрата натрия во второй колбе:

m₂(NaNO₃) = n₂(NaNO₃)·M(NaNO₃) = 1,6 моль·85 г/моль = 136 г

Масса конечного раствора во второй колбе:

m_р-ра,2 = m_р-ра,2(Na₂CO₃) + m_р-ра(HNO₃) — m(CO₂) = 351,47 г + 300 г — 35,2 г = 616,27 г

Массовая доля нитрата натрия в конечно растворе во второй колбе:

ω₂(NaNO₃) = m₂(NaNO₃)/m_р-ра,2 = 136 г/616,27 г = 0,2207 или 22,07%

Ответ: ω(NaNO₃) = 22,07%

11. Растворимость безводного сульфида натрия при некоторой температуре составляет 15,6 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 289 г насыщенного раствора сульфида натрия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора хлорида алюминия. К раствору во второй колбе добавили 100 г соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 1,5 раза больше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе во второй колбе.

3Na₂S + 2AlCl₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 6NaCl

Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S

Ответ: ω(NaCl) = 13,336%

12. Растворимость безводного хлорида алюминия при некоторой температуре составляет 53,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 306,8 г насыщенного раствора хлорида алюминия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора карбоната калия. К раствору во второй колбе добавили 300 г раствора аммиака, также взятого в избытке. При этом, масса осадка, выпавшего во второй колбе, оказалась в 3 раза больше массы осадка, выпавшего в первой колбе. Определите массовую долю хлорида аммония в конечном растворе во второй колбе.

2AlCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 6KCl

AlCl₃ + 3NH₃∙H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

Ответ: ω(NH₄Cl) = 19,9255%

13. Растворимость безводного карбоната аммония при некоторой температуре составляет 96 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната аммония к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели. К раствору во второй колбе добавили 250 г соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

(NH₄)₂CO₃ + 2NaOH = 2NH₃ + 2H₂O + Na₂CO₃

(NH₄)₂CO₃ + 2HCl = 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O

Ответ: ω(NH₄Cl) = 26,62%

14. Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества карбоната натрия к 200 мл воды, разделили на две части. К первой части прилили избыток соляной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. Ко второй части насыщенного раствора добавили 222 г 25%-ного раствора хлорида кальция. Определите массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O

Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃ + 2NaCl

Ответ: ω(CaCl₂) = 3,1%

15. Растворимость безводного сульфата железа(II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 326 г насыщенного раствора сульфата железа(II). Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора хлорида бария. При этом образовалось 46,6 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 50 г 34%-ного раствора аммиака. Определите массовую долю аммиака в конечном растворе во второй колбе.

FeSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + FeCl₂

FeSO₄ + 2NH₃∙H₂O = Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

Ответ: ω(NH₃) = 3,11%

16. Растворимость безводного сульфата алюминия при некоторой температуре составляет 34,2 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата алюминия к 300 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора аммиака. При этом образовалось 15,6 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 320 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе во второй колбе.

Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃∙H₂O = 2Al(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄

Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH = 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂SO₄

Ответ: ω(Na₂SO₄) = 14,48%

17. Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор карбоната натрия массой 395,4 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора нитрата кальция. При этом образовалось 50 г осадка. Ко второй части насыщенного раствора добавили 252 г 30%-ного раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.

Na₂CO₃ + Ca(NO₃)₂ = CaCO₃ + 2NaNO₃

Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O

Ответ: ω(HNO₃) = 6,14%

18. Растворимость безводного сульфата железа(II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата железа(II) к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора гидроксида натрия. При этом образовалось 18 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 870 г 15%-ного раствора нитрата бария. Определите массовую долю нитрата бария в конечном растворе во второй колбе.

FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

FeSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄ + Fe(NO₃)₂

Ответ: ω(Ba(NO₃)₂) = 5,24%

19. Растворимость безводного сульфида натрия при некоторой температуре составляет 15,6 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфида натрия к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора соляной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. К раствору во второй колбе добавили 450 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). Определите массовую долю хлорида меди(II) в конечном растворе во второй колбе.

Na₂S + 2HCl = H₂S + 2NaCl

Na₂S + CuCl₂ = CuS + 2NaCl

Ответ: ω(CuCl₂) = 4,54%

21. Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества хлорида кальция к 160 мл воды, разлили на две колбы. В первую колбу добавили избыток раствора карбоната натрия. При этом выпал осадок массой 30 г. Во вторую колбу добавили 595 г 40%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе.

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl

CaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl + Ca(NO₃)₂

Ответ: ω(AgNO₃) = 11,2%

22. Растворимость безводного гидрокарбоната натрия при некоторой температуре составляет 12,6 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 450,4 г насыщенного раствора гидрокарбоната натрия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора гидроксида бария. При этом образовалось 39,4 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 245 г 20%-ного раствора серной кислоты. При этом образовалась средняя соль. Определите массовую долю серной кислоты в конечном растворе во второй колбе.

NaHCO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃ + NaOH + H₂O

2NaHCO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2CO₂ + 2H₂O

Ответ: ω(H₂SO₄) = 5,57%

23. Растворимость хлорида алюминия при некоторой температуре составляет 53,4 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор хлорида алюминия массой 767 г разлили по двум колбам. В первую колбу добавили избыток раствора нитрата серебра, при этом выпало 344,4 г осадка. Во вторую колбу добавили 960 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю хлорида натрия в растворе, образовавшемся во второй колбе.

AlCl₃ + 3AgNO₃ = 3AgCl + Al(NO₃)₃

AlCl₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaCl

Ответ: ω(NaCl) = 14,83%

24. Растворимость безводного сульфата железа(II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата железа(II) к 400 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора аммиака. При этом образовалось 27 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 780 г 20%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в конечном растворе во второй колбе.

FeSO₄ + 2NH₃∙H₂O = Fe(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

FeSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + FeCl₂

Ответ: ω(BaCl₂) = 5,255%

25. Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество хлорида кальция к 300 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора нитрата серебра. При этом образовалось 143,5 г осадка. К раствору во второй колбе добавили 1272 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе во второй колбе.

CaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl + Ca(NO₃)₂

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCl

Ответ: ω(Na₂CO₃) = 1,43%

26. Растворимость безводного сульфита натрия при некоторой температуре составляет 25,2 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфита натрия к 300 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток концентрированной азотной кислоты. При этом выделился бурый газ. К раствору во второй колбе добавили 300 г раствора соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом, объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался равен объёму газа, выделившемуся из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе во второй колбе.

Na₂SO₃ + 2HNO₃ = Na₂SO₄ + 2NO₂ + H₂O

Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + SO₂ + H₂O

Ответ: ω(NaCl) = 8,92%

27. Растворимость безводного сульфита натрия при некоторой температуре составляет 25,2 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 250,4 г насыщенного раствора сульфита натрия. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора сульфата алюминия. К раствору во второй колбе добавили 200 г разбавленного раствора серной кислоты, также взятой в избытке. При этом, объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе. (Учитывать образование только средних солей).

3Na₂SO₃ + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O = 3SO₂ + 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄

Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O

Ответ: ω(Na₂SO₄) = 5,54%

Источник

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Как определить растворимость

Что такое растворимость? Возьмите щепотку поваренной соли и бросьте ее в стакан воды. Перемешайте. Количество соли начнет быстро уменьшаться, через несколько секунд она исчезнет. Разумеется, она никуда не делась – просто перешла в раствор. Добавьте новую порцию, перемешайте. С нею произойдет то же самое. Это значит, что поваренная соль (хлорид натрия) растворима в воде. А насколько хорошо она растворима? Как вообще можно определить растворимость вещества?

Инструкция

Налейте в стакан ровно 100 граммов воды (100 мл) и начните при перемешивании насыпать туда точные навески соли. Вы увидите, что легко растворится и 5 граммов хлористого натрия, и 10, и 15, и 20. По принятым у химиков правилам, хорошо растворимым считается то вещество, 10 и более граммов которого растворяется в 100 граммах воды при нормальных условиях. Соответственно, если растворяется 1 грамм и менее, то это – малорастворимое вещество. Если же растворяется совсем малое количество вещества – менее 0,01 грамма, оно считается практически нерастворимым. Например, сульфат бария или бромид серебра.

Продолжите опыт. Вы заметите, что новые порции хлорида натрия растворяются все медленнее и медленнее, несмотря на интенсивное перемешивание. И, наконец, растворение прекращается, когда в 100 граммах воды находится 35,9 грамма хлористого натрия. Это значит, что раствор стал насыщенным, то есть новые порции вещества в нем при нормальных условиях уже не растворяются.

Таким образом, растворимость можно определить опытным путем, поочередно добавляя к воде строго отмеренные навески вещества и перемешивая.

Остается ли растворимость все время постоянной? Нет. И это тоже легко проверить опытным путем. Начните нагревать насыщенный раствор хлорида натрия, постепенно присыпая к нему новые количества соли. Вы увидите, что растворимость, хоть и понемногу, повышается. Например, при 50-и градусах в 100 граммах воды растворяется 36,8 граммов соли, при 80-и градусах – 38,1 грамма, а в кипящей воде растворяется уже 39,4 грамма соли.

Это лишь частный пример. У некоторых веществ растворимость с повышением температуры резко возрастает, у некоторых, напротив, уменьшается. Растворимость газов же с повышением температуры уменьшается, поскольку их молекулам при таких условиях легче покидать раствор.

Существуют «таблицы растворимости», в которых вещества, образуемые разными анионами и катионами, четко подразделены на хорошо растворимые, мало растворимые и практически нерастворимые. Их можно с успехом использовать, например, для проверки предположения, протечет ли реакция до конца (если одним из продуктов реакции будет малорастворимое или практически нерастворимое соединение).

Источники:

Таблица растворимости
растворимость поваренной соли

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

Расчеты с участием понятия растворимости солей в рамках ЕГЭ

Рекомендуемые сообщения

Ссылка на комментарий

Ссылка на комментарий

Ссылка на комментарий

Ссылка на комментарий

Ссылка на комментарий

Ссылка на комментарий

Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Войти

Как определить растворимость