Задачи на растворы по уравнению с массовой долей вещества

ПОДГОТОВКА К ЭКЗАМЕНУ

«Вычисление массы растворенного вещества, содержащегося в определенной массе раствора с известной массовой долей»

Алгоритмы решения задач:

Пример 1. Вычисление массовой доли растворенного вещества

Определите массовую долю нитрата калия в растворе, полученном растворением 50 г нитрата калия в 200 г воды.

ω(в-ва) = m(в-ва) / m(р-ра)*100 (%).

m(р-ра) = m(в-ва) + m(Н 2 О) = = 50 (г) + 200 (г) = 250 г.

ω(KNO 3 ) = = 50 (г) / 250 (г) * 100 (%) = 20 %.

Ответ. ω(KNO 3 ) = 20 %.

Пример 2. Вычисление массы растворенного вещества

Вычислите массу гидроксида калия в растворе объемом 600 мл и плотностью 1,082 г/мл, если массовая доля гидроксида калия составляет 10 %.

V(р-ра) = 600 мл, ρ = 1,082 г/мл, ω(KОН) = 10 %, или 0,1.

m(р-ра) = ρ*V(р-ра) = = 1,082 (г/мл)*600 (мл) = 649,2 г.

m(KОН) = 649,2 (г)*0,1 = 64,92 г.

Ответ. m(KОН) = 64,92 г.

Пример 3. Смешивание растворов с разными концентрациями одного вещества Смешали 300 г раствора с массовой долей хлорида натрия 20 % и 500 г раствора того же вещества с массовой долей 40 %. Вычислите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

m1 *ω1 + m2 *ω2 = m3 *ω3 ,

где m1 , m2 , m3 – массы растворов.

300 (г)*0,2 + 500 (г)*0,4 = = 800 (г)*ω3 ,

60 (г) + 200 (г) = 800 (г)*ω3 , 260 (г) = 800 (г)*ω3 ,

ω3 = 260 (г) / 800 (г) = 0,325, или 32,5 %.

Ответ. ω3 (NaCl) = 32,5 %.

Пример 4. Разбавление водой

ω2 = 0, т.к. в воде не содержится вещество, находящееся в первом растворе.

Какую массу воды надо добавить к раствору гидроксида натрия массой 150 г с массовой долей 10 %, чтобы получить раствор с массовой долей 2 %?

ω1 = 10 %, или 0,1, ω2 = 0,

m1 *ω1 + m2 *ω2 = m3 *ω3 .

150 (г)*0,1 + m2 *0 = = (150 (г) + m2 )*0,02,

15 (г) + 0 = 3 (г) + 0,02m2 ,

m2 = 12 (г) / 0,02 = 600 г.

Ответ. m(Н 2 О) = 600 г.

Пример 5. Концентрирование (добавление твердого вещества)

ω2 = 100 %, или 1, т.к. добавляемое вещество чистое.

Какую массу хлорида бария надо добавить к раствору хлорида бария массой 150 г с массовой долей 10 %, чтобы получить раствор с массовой долей 25 %?

ω1 = 10 %, или 0,1, ω2 = 100 %, или 1, ω3 = 25 %, или 0,25.

m1 *ω1 + m2 *ω2 = m3 *ω3 .

150 (г)*0,1 + m2 *1 = = (150 (г) + m2 )*0,25,

15 (г) + 1*m2 = 37,5 (г) + 0,25m2 ,

m2 = 22,5 (г) / 0,75 = 30 г.

Ответ. m(BaCl 2 ) = 30 г.

Пример 6. Упаривание раствора (частичное выпаривание воды)

Вычислите массовую долю хлорида натрия в растворе, если из 200 г 30 %-го раствора испарилось 50 г воды.

ω1 = 30 %, или 0,3, m2 = 50 г, ω2 = 0.

m1 *ω1 + m2 *ω2 = m3 *ω3 .

200 (г)*0,3 + 50 (г)*0 = = 150 (г)*ω3 ,

60 (г) = 150 (г)*ω3 , ω3 = 60 (г) / 150 (г) = 0,4, или 40 %.

Ответ. ω3 (NaCl) = 40 %

1. Какая масса карбоната натрия (в граммах) потребуется для приготовления 0,5 л 13%-го раствора плотностью 1,13 г/мл?

а) 73,45; б) 50; в) 72; г) 75.

2. Из раствора хлорида бария массой 100 г с массовой долей соли 3 % выпарили 25 г воды и до- бавили в него 15 г соли. Массовая доля соли (в %) в полученном растворе равна:

а) 12; б) 15; в) 18; г) 20.

3. Смешали 120 г раствора серной кислоты с массовой до лей 20 % и 40 г 50%-го раствора того же вещества. Определите массовую долю кислоты (в %) в полученном растворе.

а) 25; б) 27,5; в) 27; г) 29,5.

4. Какая масса азотной кислоты (в граммах) содержится в 1 л ее 20%-го раствора с плотностью 1,05 г/мл?

а) 105; б) 63; в) 210; г) 176.

5. Какая масса соли (в граммах) вводится в организм человека при вливании 353 г 0,85%-го физиологического раствора?

а) 3; б) 6; в) 4; г) 2 г.

6. К 180 г 8%-го раствора хлорида натрия добавили 20 г NaCl. Найдите массовую долю (в %) хлорида натрия в образовавшемся растворе.

а) 17,2; б) 17,4; в) 18; г) 12,7.

7. К раствору хлорида кальция массой 140 г с массовой долей соли 5 % добавили 10 г этой же соли. Определите массовую долю (в %) хлорида кальция в полученном растворе.

а) 13,1; б) 14; в) 11,3; г) 25.

8. Какую массу соли (в граммах) надо добавить к 60 г раствора с массовой долей этой соли 10 %, чтобы получить раствор с массовой долей 40 %?

а) 15; б) 22; в) 17; г) 30.

9. Смешали 200 г 15%-го раствора нитрата хрома(III) и 300 г 20%-го раствора той же соли. Вычислите массовую долю (в %) ни- трата хрома(III) в полученном растворе.

а) 24; б) 18; в) 17,9; г) 18,1.

10. Из 150 г раствора хлорида натрия с массовой долей 5 % выпарили 10 г воды и добавили 5 г той же соли. Вычислите массовую долю (в %) соли в полученном растворе.

а) 8,4; б) 8,6; в) 9; г) 11,2.

11. Смешали 200 г 5%-го и 400 г 12,5%-го растворов серной кислоты. Найдите массу кислоты в полученном растворе (в граммах).

а) 60; б) 98; в) 49; г) 58.

12. При растворении 16 г гидроксида натрия получили 10%- й раствор. Определите массу (в граммах) взятой для этого воды.

а) 126; б) 144; в) 151; г) 164.

13. К 200 г 10%-го раствора ни- трата калия добавили некоторую порцию нитрата калия и получи- ли 20%-й раствор. Найдите массу (в граммах) добавленной порции твердого вещества. а) 2,5; б) 5; в) 25; г) 15.

14. Найдите массу воды (в граммах), которую нужно добавить к 300 г 8%-го раствора сульфата натрия для получения 5%-го раствора.

а) 90; б) 45; в) 18; г) 180.

15. Какая масса раствора (в граммах) получится при упаривании 200 г 5%-го раствора гидроксида калия до 20%-го раствора?

а) 10; б) 45; в) 100; г) 50.

16. 92 мл 10%-го раствора серной кислоты (плотность 1,066 г/мл) полностью нейтрализовали 40%-м раствором гидроксида натрия. Найдите массу затраченного на нейтрализацию раствора гидроксида натрия (в граммах).

а) 10; б) 55; в) 20; г) 30.

17. Определите, какую массу гидроксида калия (в граммах) нужно добавить к 150 г 20%-го раствора гидроксида калия для получения 40%-го раствора.

а) 5; б) 50; в) 56; г) 78.

18. К 200 г 8%-го раствора хлорида натрия добавили 50 г воды. Вычислите массовую долю (в %) соли в образовавшемся растворе.

а) 6,4; б) 6,5; в) 6,1; г) 6,2.

19. Определите массу воды (в граммах), которую надо добавить к 20 г 70%-го раствора уксусной кислоты для получения 5%-го раствора уксуса.

а) 260; б) 130; в) 26; г) 258.

20. Определите массу сахара (в граммах), необходимую для приготовления 0,5 кг 45%-го раствора.

а) 245; б) 225; в) 345; г) 500.

21. Вычислите массовую долю соляной кислоты (в %) в растворе, полученном при растворении 11,2 л (н.у.) хлороводорода в 1 л воды.

а) 1,3; б) 1,6; в) 1,8; г) 3,6.

22. Вычислите массу 40%-го раствора уксусной кислоты (в граммах), которую необходимо добавить к 500 г воды для получения 15%-го раствора.

а) 29; б) 32; в) 48; г) 300.

23. Массовая доля соли в морской воде составляет 3,5 %. Найдите массу соли (в граммах), которая останется после выпаривания 5 кг морской воды.

а) 175; б) 170; в) 167; г) 163.

24. Смешали 250 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 16 % и 300 мл раствора (ρ = 1,2 г/мл) с массовой долей того же вещества 20 %. Рассчитайте массу гидроксида натрия (в граммах) в полученном растворе:

а) 120; б) 112; в) 11; г) 115.

25. Какова масса поваренной соли (в граммах), которую следует растворить в 250 г раствора этой соли с массовой долей 10 % для получения раствора с массовой долей 18 %?

а) 22; б) 42,4; в) 24,4; г) 44.

26. К 50 г раствора хлорида кальция с массовой долей 3,5 % добавили 5 г этой же соли и 20 г воды. Определите массовую долю (в %) соли в полученном растворе.

а) 6; б) 7; в) 8; г) 9.

27. Какая масса серной кисло ты (в граммах) содержится в 0,6 л ее 40%-го раствора с плотностью 1,3 г/мл?

а) 63; б) 26; в) 60; г) 312.

28. Найдите массу хлорида натрия (в граммах), который необходимо растворить в 50 г воды для приготовления раствора с массовой долей соли 20 %.

а) 20; б) 12,5; в) 5; г) 24.

29. К 350 г водного раствора этанола с массовой долей 20 % добавили 120 мл спирта (плотность 0,8 г/мл). Рассчитайте массу спирта (в граммах) в полученном растворе.

а) 167; б) 156; в) 166; г) 170.

30. Из 50 г раствора хлорида натрия с массовой долей 2 % выпарили 10 г воды и добавили 5 г этой же соли. Определите массовую долю соли (в %) в полученном растворе.

а) 6,3; б) 13,3; в) 8,9; г) 9,4

Ответы. 1–а, 2–г, 3–б, 4–в, 5–а, 6–а, 7–в, 8–г, 9–б, 10–б, 11–а, 12–б, 13–в, 14–г, 15–г, 16–в, 17–б, 18–а, 19–а, 20–б, 21–в, 22–г, 23–а, 24–б, 25–в, 26–г, 27–г, 28–б, 29–в, 30–б.

4.3.1. Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе».

Раствором называют гомогенную смесь двух или более компонентов.

Вещества, смешением которых получен раствор, называют его компонентами.

Среди компонентов раствора различают растворенное вещество, которое может быть не одно, и растворитель. Например, в случае раствора сахара в воде сахар является растворенным веществом, а вода является растворителем.

Иногда понятие растворитель может быть применимо в равной степени к любому из компонентов. Например, это касается тех растворов, которые получены смешением двух или более жидкостей, идеально растворимых друг в друге. Так, в частности, в растворе, состоящем из спирта и воды, растворителем может быть назван как спирт, так и вода. Однако чаще всего в отношении водосодержащих растворов традиционно растворителем принято называть воду, а растворенным веществом — второй компонент.

В качестве количественной характеристики состава раствора чаще всего используют такое понятие, как массовая доля вещества в растворе. Массовой долей вещества называют отношение массы этого вещества к массе раствора, в котором оно содержится:

где ω(в-ва) – массовая доля вещества, содержащегося в растворе (г), m(в-ва) – масса вещества, содержащегося в растворе (г), m(р-ра) – масса раствора (г).

Из формулы (1) следует, что массовая доля может принимать значения от 0 до 1, то есть составляет доли единицы. В связи с этим массовую долю можно также выражать в процентах (%), причем именно в таком формате она фигурирует практически во всех задачах. Массовая доля, выраженная в процентах, рассчитывается по формуле, схожей с формулой (1) с той лишь разницей, что отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора умножают на 100%:

Для раствора, состоящего только из двух компонентов, могут быть соответственно рассчитаны массовые доли растворенного вещества ω(р.в.) и массовая доля растворителя ω(растворителя).

Массовую долю растворенного вещества называют также концентрацией раствора.

Для двухкомпонентного раствора его масса складывается из масс растворенного вещества и растворителя:

Также в случае двухкомпонентного раствора сумма массовых долей растворенного вещества и растворителя всегда составляет 100%:

Очевидно, что, помимо записанных выше формул, следует знать и все те формулы, которые напрямую из них математически выводятся. Например:

Также необходимо помнить формулу, связывающую массу, объем и плотность вещества:

а также обязательно нужно знать, что плотность воды равна 1 г/мл. По этой причине объем воды в миллилитрах численно равен массе воды в граммах. Например, 10 мл воды имеют массу 10 г, 200 мл — 200 г и т.д.

Для того чтобы успешно решать задачи, помимо знания указанных выше формул, крайне важно довести до автоматизма навыки их применения. Достичь этого можно только прорешиванием большого количества разнообразных задач. Задачи из реальных экзаменов ЕГЭ на тему «Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе»» можно порешать здесь.

Примеры задач на растворы

Пример 1

Рассчитайте массовую долю нитрата калия в растворе, полученном смешением 5 г соли и 20 г воды.

Решение:

Растворенным веществом в нашем случае является нитрат калия, а растворителем — вода. Поэтому формулы (2) и (3) могут быть записаны соответственно как:

Из условия m(KNO₃) = 5 г, а m(Н₂O) = 20 г, следовательно:

Пример 2

Какую массу воды необходимо добавить к 20 г глюкозы для получения 10%-ного раствора глюкозы.

Решение:

Из условий задачи следует, что растворенным веществом является глюкоза, а растворителем — вода. Тогда формула (4) может быть записана в нашем случае так:

Из условия мы знаем массовую долю (концентрацию) глюкозы и саму массу глюкозы. Обозначив массу воды как x г, мы можем записать на основе формулы выше следующее равносильное ей уравнение:

Решая это уравнение находим x:

т.е. m(H₂O) = x г = 180 г

Пример 3

150 г 15%-ного раствора хлорида натрия смешали со 100 г 20%-ного раствора этой же соли. Какова массовая доля соли в полученном растворе? Ответ укажите с точностью до целых.

Решение:

Для решения задач на приготовление растворов удобно использовать следующую таблицу:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

где m_р.в., m_р-ра и ω_р.в. — значения массы растворенного вещества, массы раствора и массовой доли растворенного вещества соответственно, индивидуальные для каждого из растворов.

Из условия мы знаем, что:

Вставим все эти значения в таблицу, получим:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

150 г100 г15%20%искомая величина

Нам следует вспомнить следующие формулы, необходимые для расчетов:

Начинаем заполнять таблицу.

Если в строчке или столбце отсутствует только одно значение, то его можно посчитать. Исключение — строчка с ω_р.в., зная значения в двух ее ячейках, значение в третьей рассчитать нельзя.

В первом столбце отсутствует значение только в одной ячейке. Значит мы можем рассчитать его:

Аналогично у нас известны значения в двух ячейках второго столбца, значит:

Внесем рассчитанные значения в таблицу:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

22,5 г20 г150 г100 г15%20%искомая величина

Теперь у нас стали известны два значения в первой строке и два значения во второй строке. Значит мы можем рассчитать недостающие значения (m_(3)р.в. и m_(3)р-ра):

Внесем рассчитанные значения в таблицу, получим:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

22,5 г20 г42,5 г150 г100 г250 г15%20%искомая величина

Вот теперь мы вплотную подобрались к расчету искомой величины ω_(3)р.в.. В столбце, где она расположена, известно содержимое двух других ячеек, значит мы можем ее рассчитать:

Пример 4

К 200 г 15%-ного раствора хлорида натрия добавили 50 мл воды. Какова массовая доля соли в полученном растворе. Ответ укажите с точностью до сотых _______%

Решение:

Прежде всего следует обратить внимание на то, что вместо массы добавленной воды, нам дан ее объем. Рассчитаем ее массу, зная, что плотность воды равна 1 г/мл:

Если рассматривать воду как 0%-ный раствор хлорида натрия, содержащий соответственно 0 г хлорида натрия, задачу можно решить с помощью такой же таблицы, как в примере выше. Начертим такую таблицу и вставим известные нам значения в нее:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

200 г50 г15%0%искомая величина

В первом столбце известны два значения, значит можем посчитать третье:

Во второй строчке тоже известны два значения, значит можем рассчитать третье:

Внесем рассчитанные значения в соответствующие ячейки:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

200 г50 г250 г15%0%искомая величина

Теперь стали известны два значения в первой строке, значит можем посчитать значение m_(3)р.в. в третьей ячейке:

1-й раствор

2-й раствор

3-й раствор

30 г0 г30 г200 г50 г250 г15%0%искомая величина

Теперь можем рассчитать массовую долю в третьем растворе:

Выполнение заданий высокого уровня сложности

При обучении школьников способам решения задач очень большое значение придаю применению алгоритмов. Я считаю, что вначале нужно уверенно овладеть небольшим числом стандартных приемов, получить представление о возможных типах задач. Это позволит ученику выйти на творческий уровень в своем дальнейшем химическом образовании и самообразовании.

Одно из заданий высокого уровня сложности (оно входит в третью часть экзаменационной работы – задание С4) проверяет умение производить расчеты по уравнениям реакций, происходящих в растворах.

В учебной литературе недостаточно подробно объясняются особенности решения таких задач. Поэтому мы с учениками вначале разбираем все моменты, на которые нужно обратить внимание, записываем алгоритмы в общем виде, рассматриваем решение задач каждого типа, затем отрабатываем умения на самостоятельном решении целого ряда подобных задач.

Прежде всего ученик должен усвоить понятие о массовой доле растворенного вещества, или, иначе, процентной концентрации раствора. Эта величина показывает отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

_р.в-во = m_р.в-во / m_р-р.

m_р.в-во = m_р-р•_р.в-во,

m_р-р = m_р.в-во / _р.в-во.

Если в условии задачи указан объем раствора с определенной плотностью, то прежде всего находят массу раствора:

m_р-р = V_р-р•_р-р,

затем – массу растворенного вещества:

m_р.в-во = m_р-р•_р.в-во.

Количество вещества находят по массе растворенного вещества:

= m_р.в-во / М.

Рассмотрим некоторые типы задач с расчетами по уравнениям реакций, происходящих в растворах.

• Нахождение массовых долей веществ в растворе после реакции.

При решении таких задач прежде всего нужно найти количества вещества реагентов. Если задача на избыток и недостаток, то количества вещества продуктов реакции находят по веществу, которое дано в недостатке.

Один из важных моментов – это нахождение массы раствора после реакции (массы полученного раствора, m_{р-р получ}). Если какое-либо вещество взаимодействует с веществом, находящимся в растворе, то складывают массу вещества и массу раствора; в случае, когда оба реагирующих вещества даны в виде растворов, складывают массы двух растворов. Если в результате реакции образуется осадок или газ, то из полученной суммы вычитают массу вещества, ушедшего из раствора в виде осадка или газа:

При решении задач на избыток и недостаток нужно помнить о том, что в растворе после реакции будет находиться в растворенном виде не только продукт реакции, но и вещество, которое было дано в избытке.

Чтобы найти количество вещества, которое не прореагировало – избытка, нужно от исходного количества вещества отнять количество прореагировавшего вещества:

_изб = _исх – _прор.

Затем найти его массу и массовую долю в растворе, полученном после реакции.

Задача 1. 4,8 г магния растворили в 200 мл 12%-го раствора серной кислоты ( = 1,05 г/мл). Найти массовую долю соли в полученном растворе.

_р-р(H₂SO₄) = 1,05 г/мл,

_р.в-во(H₂SO₄) = 12 %.Найти: _р.в-во(MgSO₄ ).

(Мg) = m / M = 4,8 (г) / 24 (г/моль) = 0,2 моль.

m_р-р(H₂SO₄) = V_р-р• = 200 (мл)•1,05 (г/мл) = 210 г.

m_р.в-во(H₂SO₄) = m_р-р•_р.в-во = 210•0,12 = 25,2 г.

_р.в-во(H₂SO₄) = m/M = 25,2 (г) / 98 (г/моль) = 0,26 моль.

В недостатке – Mg. Следовательно:

(MgSO₄) = 0,2 моль,

(H₂) = 0,2 моль.

m_р.в-во(MgSO₄) = M• = 120 (г/моль)•0,2 (моль) = 24 г.

m(H₂) = M• = 2 (г/моль)•0,2 (моль) = 0,4 г.

_р.в-во(MgSO₄) = m_р.в-во(MgSO₄) / m_{р-р получ} = 24 (г) / 214,4 (г) = 0,112, или 11,2 %.

О т в е т. _р.в-во(MgSO₄) = 11,2 %.

Задача 2. Смешали 250 г раствора сульфата железа(III) с концентрацией 8 % и 50 г раствора гидроксида натрия с концентрацией 30 %. Найти концентрацию веществ в получившемся растворе.

_р.в-во(Fe₂(SO₄)₃) = 8 %,

_р.в-во(NaOH) = 30 %.Найти: _{р.в-во получ}.

m_р.в-во(Fe₂(SO₄)₃) = m_р-р•_р.в-во = 250 (г)•0,08 = 20 г.

(Fe₂(SO₄)₃) = m/M = 20 (г) / 400 (г/моль) = 0,05 моль.

m_р.в-во(NaOH) = m_р-р•_р.в-во = 50 (г)•0,3 = 15 г.

(NaOH) = m/M = 15 (г) / 40 (г/моль) = 0,375 моль.

(Na₂SO₄) = 0,05 (моль)•3 = 0,15 моль.

(Fe(OH)₃) = 0,05 (моль)•2 = 0,1 моль.

_прор(NaOH) = 0,05 (моль)•6 = 0,3 моль.

_изб(NaOH) = _исх – _прор = 0,375 (моль) – 0,3 (моль) = 0,075 моль.

m(NaOH) = M• = 40 (г/моль)•0,075 (моль) = 3 г.

m(Na₂SO₄) = M• = 142 (г/моль)•0,15 (моль) = 21,3 г.

m(Fe(OH)₃) = M• = 107 (г/моль)•0,1 (моль) = 10,7 г.

_р.в-ва(Na₂SO₄) = m / m_р-р = 21,3 (г) / 289,3 (г) = 0,074, или 7,4 %.

_р.в-ва(NaOH) = m / m_р-р = 3 (г) / 289,3 (г) = 0,01, или 1 %.

О т в е т. _р.в-во(Na₂SO₄) = 7,4 %, _р.в-во(NaOH) = 1 %.

Задача 3. Карбонат кальция массой 10 г растворили при нагревании в 150 мл хлороводородной кислоты ( = 1,04 г/мл) с массовой долей 9 %. Какова массовая доля хлороводорода в получившемся растворе?

О т в е т. _р.в-во(HCl) = 4,2 %.

Задача 4. 5,6 г железа растворили в 100 мл 10%-го раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл). Вычислить массовую долю хлороводорода в полученном растворе.

О т в е т. _р.в-во(HCl) = 2,9 %.

Задача 5. 5,6 г железа растворили в 200 мл раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл) с массовой долей 10 %. Найти массовую долю соли в полученном растворе.

О т в е т. _р.в-во(FeCl₂) = 5,9 %.

Задача 6. Смешали 110,4 г раствора карбоната калия с концентрацией 25 % и 111 г раствора хлорида кальция с концентрацией 20 %. Найти концентрацию вещества в полученном растворе.

О т в е т. _р.в-во(KCl) = 14,8 %.

Задача 7. Смешали 320 г раствора сульфата меди(II) с концентрацией 5 % и 120 г раствора гидроксида натрия с концентрацией 10 %. Найти концентрации веществ в полученном растворе.

О т в е т. _р.в-во(Na₂SO₄) = 3,3 %, _р.в-во(NaOH) = 0,9 %.

• Более сложными являются задачи на нахождение массы (или объема) вещества, которое нужно добавить к раствору другого вещества для того, чтобы его концентрация изменилась в результате произошедшей реакции.

В этом случае алгоритм решения следующий:

1) нужно обозначить за x количество добавленного вещества – реагента;

2) выразить через х количества прореагировавшего с реагентом вещества и полученного в результате реакции газа или осадка;

3) найти количество растворенного вещества в исходном растворе и его количество, оставшееся после реакции (_оставш = ₁ – _прор);

4) выразить через х массу оставшегося в растворе вещества;

5) найти массу раствора, полученного после реакции:

6) все данные подставить в формулу:

_р.в-во2 = m_оставш / m_{р-р получ}.

7) найти количество вещества реагента, его массу или объем.

Задача 8. Найти массу карбоната кальция, которую следует добавить к 600 г раствора азотной кислоты с массовой долей 31,5 %, чтобы массовая доля кислоты уменьшилась до 10,5 %.

_р.в-во1(HNO₃) = 31,5 %,

_р.в-во2 (HNO₃) = 10,5 %.Найти: m(CaCO₃).

(СаСО₃) = х моль; (HNO₃)_прор = 2х моль;

(СО₂) = х моль, m(CO₂) = 44x г;

m(CaCO₃) = M• = 100 (г/моль)•х (моль) = 100х г;

m_р.в-во1(HNO₃) = m_р-р1•_р.в-во1 = 600 (г)•0,315 = 189 г;

₁(HNO₃) = m _р.в-во /М = 189 (г) / 63 (г/моль) = 3 моль,

_оставш(HNO₃) = ₁ – _прор = 3 – 2х моль,

m_оставш(HNO₃) = М• = 63 (г/моль)•(3 – 2х) = (189 – 126х) г;

_р.в-во2(HNO₃) = m_оставш(HNO₃) / m_{р-р получ}.

0,105 = (189 – 126х) / (600 + 56х),

х = 0,955 моль, (СаСО₃) = 0,955 моль,

m(CaCO₃) = M• = 100 (г/моль)•0,955 (моль) = 95,5 г.

О т в е т. m(CaCO₃) = 95,5 г.

Задача 9. Найти массу кристаллогидрата CaCl₂•6H₂O, которую необходимо добавить к 47 мл 25%-го раствора карбоната натрия ( = 1,08 г/мл), чтобы получить раствор, в котором массовая доля карбоната натрия составила бы 10 %.

_р-р1(Na₂CO₃) = 1,08 г/мл,

_р.в-во1(Na₂CO₃) = 25 %,

_р.в-во2(Na₂CO₃) = 10 %.

Найти: m(CaCl₂•6H₂O).

(СaCl₂•6H₂O) = x моль, (CaCl₂) = x моль,

_прор(Na₂CO₃) = х моль, (СаСО₃) = х моль;

m(CaCl₂•6H₂O) = M• = 219 (г/моль)•х (моль) = 219х г;

m(CaCO₃) = M• = 100x г;

m_р-р1(Na₂CO₃) = V_р-р1•_р-р1 = 47 (мл)• 1,08 (г/мл) = 50,76 г,

m_р.в-во1(Na₂CO₃) = m_р-р1• _р.в-во1 = 50,76 (г)•0,25 = 12,69 г,

₁(Na₂CO₃) = m_р.в-во1 / M = 12,69 (г) / 106 (г/моль) = 0,12 моль,

_оставш(Na₂CO₃) = ₁ – _прор = 0,12 – х,

m_оставш(Na₂CO₃) = M• = 106(0,12 – x) = 12,69 – 106x;

219x + 50,76 – 100x = 50,76 + 119x,

_р.в-во2 = m_оставш(Na₂CO₃) / m_{р-р получ},

0,1 = 12,69 – 106х / 50,76 + 119х,

m(CaCl₂•6H₂O) = М• = 219 (г/моль)•0,0646 (моль) = 14,14 г.

Задача 10. Какой объем 30%-го раствора аммиака ( = 0,892 г/мл) необходимо добавить к 200 мл 40%-го раствора соляной кислоты ( = 1,198 г/мл), чтобы массовая доля кислоты уменьшилась вчетверо?

Задача 11. Какой объем углекислого газа нужно добавить к 100 мл 20%-го раствора гидроксида натрия ( = 4,1 г/мл), чтобы массовая доля гидроксида натрия уменьшилась вдвое?

Задача 12. Найти объем раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл) с массовой долей 10 %, который нужно добавить к 350 г раствора гидроксида калия с массовой долей 10,5 %, чтобы концентрация щелочи составила 3 %.

О т в е т. V_р-р(HCl) = 135,6 мл.

• Внимание: растворенное вещество – реагент!

При решении задач на растворы нужно помнить о том, что при обычных условиях с водой реагируют следующие вещества:

1) щелочные и щелочно-земельные металлы, например:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂;

2) оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, например:

3) оксиды неметаллов, например:

4) многие бинарные соединения – гидриды, карбиды, нитриды и другие, например:

KН + Н₂О = KОН + Н₂.

Растворение вещества-реагента в воде.

Растворенным веществом в данном случае будет продукт взаимодействия вещества-реагента с водой. Масса раствора будет складываться из массы реагента и массы воды:

Если в результате реакции выделился газ, то

Задача 13. В каком объеме воды нужно растворить 11,2 л оксида серы(IV), чтобы получить раствор сернистой кислоты с массовой долей 1 %?

_р.в-во(H₂SO₃) = 1 %.Найти: V(H₂O).

(SO₂) = V / V_M = 11,2 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,5 моль, следовательно, (H₂SO₃) = 0,5 моль.

m_р.в-во(H₂SO₃) = M• = 82 (г/моль)•0,5 (моль) = 41 г,

m_р-р(H₂SO₃) = m_р.в-во(H₂SO₃) / _р.в-во(H₂SO₃) = 41 (г) / 0,01 = 4100 г;

m(SO₂) = M• = 64 (г/моль)•0,5 (моль) = 32 г,

m(H₂O) = 4100 (г) – 32 (г) = 4068 г,

V(H₂O) = m/ = 4068 (г) / 1 (г/мл) = 4068 мл, или 4 л 68 мл.

О т в е т. V(H₂O) = 4068 мл.

Задачи, в которых неизвестна масса вещества-реагента, необходимого для образования раствора с определенной концентрацией.

Алгоритм решения следующий:

1) принять количество растворенного реагента за х моль;

2) согласно уравнению реакции выразить через х количества продуктов реакции;

3) найти через х массы реагента и продуктов реакции;

4) найти массу раствора;

5) подставить все данные в формулу для расчета массовой доли вещества в растворе:

_р.в-во(продукт) = m_р.в-во(продукт) / m_р-р.

Задача 14. Найти массу гидрида лития, которую нужно растворить в 100 мл воды, чтобы получить раствор с массовой долей гидроксида лития 5 %.

_р.в-во(LiOH) = 5 %.Найти: m(LiH).

Пусть (LiH) = x моль,

тогда (LiOH) = x моль, (Н₂) = х моль.

m(LiH) = M• = 8 (г/моль)•х (моль) = 8х (г),

m(LiOH) = M• = 24 (г/моль)•х (моль) = 24х г,

m(H₂) = M• = 2 (г/моль)•х = 2х г.

m(H₂O) = V• = 100 (мл)•1 (г/мл) = 100 г.

_р.в-во(LiOH) = m_р.в-во(LiOH) / m_р-р,

х = 0,21, (LiH) = 0,21 моль.

m(LiH) = M• = 8 (г/моль)•0,21 (моль) = 1,7 г.

О т в е т. m(LiH) = 1,7 г.

Растворение вещества-реагента в растворе.

В этом случае растворяемое вещество реагирует с водой, которая присутствует в растворе. Масса растворенного вещества во втором растворе складывается из массы вещества в первом растворе и массы вещества – продукта реакции:

m_р.в-во1 = m_р-р1•_р.в-во1,

_р.в-во2 = m_р.в-во2 / m_р-р2.

Задача 15. К 200 г 10%-го раствора ортофосфорной кислоты добавили 28,4 г фосфорного ангидрида. Найти массовую долю кислоты в получившемся растворе.

_р.в-во1(Н₃РО₄) = 10 %,

m(P₂O₅) = 28,4 г.Найти: _р.в-во2(Н₃РО₄).

(P₂O₅) = m / M = 28,4 (г) / 142 (г/моль) = 0,2 моль,

_прод(Н₃РО₄) = 0,2 (моль)•2 = 0,4 моль.

m_прод(Н₃РО₄) = М• = 98 (г/моль)•0,4 (моль) = 39,2 г,

m_р.в-во1(Н₃РО₄) = m_р-р1•_р.в-во1 = 200 (г) •0,1 = 20 г,

_р.в-во2(Н₃РО₄) = m_р.в-во2(Н₃РО₄) / m_р-р2(Н₃РО₄) = 59,2 (г) / 228,4 (г) = 0,2592, или 25,92 %.

О т в е т: (Н₃РО₄) = 25,92 %.

Задача 16. Найти массу фосфорного ангидрида, которую необходимо добавить к 70 г 10%-го раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить 40%-й раствор.

_р.в-во1(Н₃РО₄) = 10 %,

_р.в-во2(Н₃РО₄) = 40 %.Найти: m(P₂O₅).

Пусть (Р₂О₅) = х моль,

тогда (Н₃РО₄) = 2х моль.

m_прод(Н₃РО₄) = М• = 98 (г/моль)•2х (моль) = 196х г.

m_реаг(Р₂О₅) = М• = 142 (г/моль)•х (моль) = 142х г,

m_р.в-во1(Н₃РО₄) = m_р-р1•_р.в-во1 = 70 (г)• 0,1 = 7 г,

_р.в-во2(Н₃РО₄) = m_р.в-во2(Н₃РО₄) / m_р-р2(Н₃РО₄),

х = 0,15, (Р₂О₅) = 0,15 моль.

m(P₂O₅) = M• = 142 (г/моль)•0,15 (моль) = 21,3 г.

Задача 17. В 240 мл воды опустили 69 г натрия. Найти массовую долю продукта в растворе.

О т в е т. _прод = 39,2 %.

Задача 18. Найти массовую долю кислоты в растворе, полученном при растворении 33,6 л сернистого газа в 320 г 5%-го раствора сернистой кислоты.

О т в е т. _р.в-во2(Н₂SО₃) = 33,4 %.

Задача 19. Какую массу оксида серы(VI) нужно растворить в 150 мл воды, чтобы получить 60%-й раствор серной кислоты?

Задача 20. Найти массу оксида серы(VI), которую необходимо растворить в 99 г 40%-й серной кислоты, чтобы получить 80%-й раствор.

Задача 21. Какую массу оксида фосфора(V) нужно растворить в 120 г воды, чтобы получить 40%-й раствор ортофосфорной кислоты?

Задача 22. К 180 г 50%-го раствора ортофосфорной кислоты добавили 42,6 г оксида фосфора(V). Найти массовую долю кислоты в полученном растворе.

О т в е т. _р.в-во2(Н₃РО₄) = 66,8 %.

Задача 23. В 20 г воды растворили 3,5 г оксида натрия. Вычислите массовую долю растворенного вещества.

О т в е т. (NaOH) = 19,2 %.

Задача 24. К 120 г 8%-го раствора гидроксида натрия добавили 18,6 г оксида натрия. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе.

О т в е т. _р.в-во(NaOH) = 24,2 %.

Задача 25. Найти массу оксида серы(VI), которую нужно добавить к 2 л 8%-го раствора серной кислоты ( = 1,06 г/мл), чтобы массовая доля серной кислоты стала равной 20 %.

Задача 26. Какую массу фосфора необходимо сжечь в кислороде, чтобы, растворив полученный оксид в 1000 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 50 %, получить раствор этой кислоты с массовой долей 75 %?

О т в е т. m(P) = 173,2 г.

Задача 27. Какую массу натрия необходимо растворить в 120 мл воды для получения раствора щелочи с массовой долей 18 %?

📽️ Видео