Розв'язання задач із використанням поняття "Масова частка розчиненої речовини". Розчинення та концентрування розчинів

1. Що показує масова частка речовини у розчині?
Масова частка – відношення маси розчиненої речовини до маси розчину.

2. Як можна приготувати розчин із заданою масовою часткою розчиненої речовини? Наведіть приклад.

3. Чим відрізняються поняття «насичений розчин» та «концентрований розчин»?

4. У 513 г дистильованої води розчинили 27 г солі. Обчисліть масову частку (у відсотках) розчиненої речовини отриманому розчині.

5. При випаровуванні 25 г розчину одержали 0,25 г солі. Визначте масову частку розчиненої речовини та виразіть її у відсотках.

6. Дано 500 г розчину з масовою часткою гідроксиду натрію 0,2. Обчисліть масу речовини, що вийде при випаровуванні цього розчину.

7. До 200 г розчину, масова частка речовини в якому 0,3 додали 100 г води. Обчисліть масову частку розчиненої речовини отриманому розчині.

8. Розрахуйте масу 5,5 л розчину сірчаної кислоти, якщо густина такого розчину при 20°С дорівнює 1,06 г/мл.

9. Розрахуйте густину розчину соляної кислоти, якщо 560 г такого розчину займають об'єм 500 мл.

ТЕСТОВІ ЗАВДАННЯ

1. Вкажіть правильне твердження.
1) Розчин, у якому міститься багато розчиненої речовини, називають концентрованим.
2) Розчин, у якому міститься багато розчиненої речовини, називають розведеним.
1)

2. У 325 г води розчинили 25 г солі. Масова частка солі в отриманому розчині дорівнює
1) 0,71% 2) 7,1% 3) 14,2% 4) 1,42%
2)

3. Встановіть відповідність між фізичною величиною та формулою для її розрахунку.
1) масова частка елемента у поєднанні
2) масова частка речовини у розчині
3) щільність

1) -Б, 2) -В, 3) -А

Завдання 3.1.Визначте масу води 250 г 10%-ного розчину хлориду натрію.

Рішення.З w = m в-ва / m р-разнаходимо масу хлориду натрію:
m в-ва = w m р-ну = 0,1 250 г = 25 г NaCl
Оскільки m р-ну = m в-ва + m р-лю, то отримуємо:
m(Н 2 0) = m р-ну - m в-ва = 250 г - 25 г = 225 г Н 2 0.

Завдання 3.2.Визначте масу хлороводню в 400 мл розчину соляної кислоти з масовою часткою 0,262 і щільністю 1,13 г/мл.

Рішення.Оскільки w = m в-ва / (V ρ), то отримуємо:
m в-ва = w V ρ = 0,262 400 мл 1,13 г/мл = 118 г

Завдання 3.3.До 200 г 14% розчину солі додали 80 г води. Визначте масову частку солі отриманому розчині.

Рішення.Знаходимо масу солі у вихідному розчині:
m солі = w m р-ну = 0,14 200 г = 28 г.
Ця маса солі залишилася й у новому розчині. Знаходимо масу нового розчину:
m р-ну = 200 г + 80 г = 280 г.
Знаходимо масову частку солі в отриманому розчині:
w = m солі / m р-ну = 28 г / 280 г = 0,100.

Завдання 3.4.Який об'єм 78%-ного розчину сірчаної кислоти із щільністю 1,70 г/мл треба взяти для приготування 500 мл 12%-ного розчину сірчаної кислоти із щільністю 1,08 г/мл?

Рішення.Для першого розчину маємо:
w 1 = 0,78і ρ 1 = 1,70 г/мл.
Для другого розчину маємо:
V 2 = 500 мл, w 2 = 0,12і ρ 2 = 1,08 г/мл.
Оскільки другий розчин готуємо з першого додаванням води, маси речовини в обох розчинах однакові. Знаходимо масу речовини у другому розчині. З w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)маємо:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,12 500 мл 1,08 г/мл = 64,8 г.
m 2 = 64,8 г. Знаходимо
об'єм першого розчину. З w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)маємо:
V 1 = m 1 /(w 1 ρ 1) = 64,8 г/(0,78 1,70 г/мл) = 48,9 мл.

Завдання 3.5.Який об'єм 4,65% розчину гідроксиду натрію з щільністю 1,05 г/мл можна приготувати з 50 мл 30% розчину гідроксиду натрію з щільністю 1,33 г/мл?

Рішення.Для першого розчину маємо:
w 1 = 0,0465і ρ 1 = 1,05 г/мл.
Для другого розчину маємо:
V 2 = 50 мл, w 2 = 0,30і ρ 2 = 1,33 г/мл.
Оскільки перший розчин готуємо з другого додаванням води, маси речовини в обох розчинах однакові. Знаходимо масу речовини у другому розчині. З w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)маємо:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,30 50 мл 1,33 г/мл = 19,95 г.
Маса речовини у першому розчині також дорівнює m 2 = 19,95 г.
Знаходимо об'єм першого розчину. З w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)маємо:
V 1 = m 1 / (w 1 ρ 1) = 19,95 г / (0,0465 1,05 г/мл) = 409 мл.
Коефіцієнт розчинності (розчинність) - максимальна маса речовини, що розчиняється в 100 г води при даній температурі. Насичений розчин - це розчин речовини, який знаходиться в рівновазі з наявним осадом цієї речовини.

Завдання 3.6.Коефіцієнт розчинності хлорату калію при 25 °С дорівнює 8,6 г. Визначте масову частку цієї солі в насиченому розчині при 25 °С.

Рішення.У 100 г води розчинилося 86 г солі.
Маса розчину дорівнює:
m р-ну = m води + m солі = 100 г + 8,6 г = 108,6 г,
а масова частка солі в розчині дорівнює:
w = m солі / m р-ну = 8,6 г / 108,6 г = 0,0792.

Завдання 3.7.Масова частка солі в насиченому при 20 ° С розчині калію хлориду дорівнює 0,256. Визначте розчинність цієї солі у 100 г води.

Рішення.Нехай розчинність солі дорівнює хм у 100 г води.
Тоді маса розчину дорівнює:
m р-ну = m води + m солі = (х + 100) г,
а масова частка дорівнює:
w = m солі / m р-ну = х / (100 + х) = 0,256.
Звідси
х = 25,6 + 0,256 х; 0,744 х = 25,6; х = 34,4 гна 100 грамів води.
Молярна концентрація з- Відношення кількості розчиненої речовини v (моль)до об'єму розчину V (у літрах), з = v (моль) / V (л), с = m в-ва / (М V (л)).
Молярна концентрація показує число моль речовини в 1 л розчину: якщо децимолярний розчин ( з = 0,1 М = 0,1 моль/л) означає, що 1 л розчину міститься 0,1 моль речовини.

Завдання 3.8.Визначте масу КОН, необхідну приготування 4 л 2 М розчину.

Рішення.Для розчинів з молярною концентрацією маємо:
з = m/(М V),
де з- молярна концентрація,
m- маса речовини,
М- молярна маса речовини,
V- Об'єм розчину в літрах.
Звідси
m = з М V(л) = 2 моль/л 56 г/моль 4 л = 448 г КОН.

Завдання 3.9.Скільки мл 98% розчину Н 2 SO 4 (ρ = 1,84 г/мл) необхідно взяти для приготування 1500 мл 0,25 М розчину?

Рішення. Завдання на розведення розчину. Для концентрованого розчину маємо:
w 1 = m 1 / (V 1 (мл) ρ 1).
Необхідно знайти об'єм цього розчину V 1 (мл) = m 1 / (w 1 ρ 1).
Оскільки розведений розчин готується з концентрованого змішуванням останнього з водою, маса речовини в цих двох розчинах буде однакова.
Для розбавленого розчину маємо:
з 2 = m 2 / (М V 2 (л))і m 2 = з 2 М V 2 (л).
Знайдене значення маси підставляємо для об'єму концентрованого розчину і проводимо необхідні обчислення:
V 1 (мл) = m / (w 1 ρ 1) = (з 2 М V 2) / (w 1 ρ 1) = (0,25 моль/л 98 г/моль 1,5 л) / (0, 98 1,84 г/мл) = 20,4 мл.

Навіть у одному грамі речовини може бути до тисячі різних сполук. Кожна сполука відповідає за певну властивість речовини, а буває так, що це не певна речовина, а суміш. У будь-якому випадку на виробництві часто виникає ситуація утилізації хімічних відходів та завдання використання вторинної сировини. Саме хімічні реакції, що дозволяють знайти та виділити певну речовину є головними. Але для цього треба спочатку дізнатися, як знайти масову частку.

Поняття масової частки речовини відображає його вміст і концентрацію в складній хімічній структурі, чи то суміш, чи сплав. Знаючи загальну масу сплаву або суміші, можна знайти маси складових речовин, за умови, що відомі їх масові частки. Як знайти масову частку, формула зазвичай виражається у вигляді дробу: масова частка речовини маса речовини/маса всієї суміші.

Давайте проведемо невеликий експеримент! Для цього нам знадобляться періодична таблиця хімічних елементів ім. Менделєєва, ваги та калькулятор.

Як знайти масову частку речовини

Необхідно визначити масову частку речовини, речовина у вигляді суміші. Спочатку кладемо на ваги сама речовина. Отримали масу речовини. Знаючи певну масу речовини в суміші, ми з легкістю отримаємо її масову частку. Наприклад, є 170г. води. У них знаходиться 30 г вишневого соку. Загальна маса = 170 +30 = 230 грам. Поділимо масу вишневого соку до загальної маси суміші: 30/200 = 0.15 або 15%.

Як знайти масову частку розчину

Вирішення цієї проблеми може знадобитися щодо концентрації харчових розчинів (оцет) чи лікарських препаратів. Дана маса розчину KOH, він же гідроксид калію, масою 400 грам. KOH (маса самої речовини) становить 80 грам. Необхідно знайти масову частку жовчі отриманому розчині. Формула знаходження рішення: KOH (маса розчину гідроксиду калію) 300 г, маса розчиненої речовини (KOH) 40 г. Знайдіть KOH (масову частку лугу) в отриманому розчині, t масова частка. m- маса, t (речовини) = 100%* m (речовини) / m (розчину (речовини). Таким чином KOH (масова частка розчину гідроксиду калію): t (KOH) = 80 г / 400 г х 100% = 20 %.

Як знайти масову частку вуглецю у вуглеводні

Для цього використовуємо таблицю Менделєєва. Шукаємо речовини у таблиці. У таблиці наведено атомну масу елементів. 6 вуглеців з атомною масою 12 і 12 водень з атомною масою, що дорівнює 1. m (C6H12) = 6 х 12 + 12 х 1= 84 г/моль, ω (С) = 6 m1(С) / m (C6H12) = 6 х 12/84 = 85%

Визначення масової частки виробництвах проводиться у спеціальних хімічних лабораторіях. Для початку береться невеликий зразок, який відчувають різні хімічні реакції. Або впроваджують лакмусові папірці, які можуть виявити наявність того чи іншого компонента. Після з'ясування початкової структури речовини можна розпочинати виділення компонентів. Це досягається за рахунок простих хімічних реакцій, коли одна речовина контактує з іншою та виходить нова, можливий осад. Існують і більш просунуті способи, такі як електроліз, нагрівання, охолодження, випарювання. Для таких реакцій потрібне велике промислове обладнання. Виробництво, звісно, ​​важко назвати екологічно чистим, проте сучасні технології обробки відходів дозволяють мінімізувати навантаження на природу.

На уроках хімії досить часто доводиться вирішувати завдання, в яких використовуються математичні методи та прийоми, що викликають складнощі у учнів, і вчителю хімії доводиться брати на себе функції вчителя математики і, водночас, завдання з хімічним змістом, з використанням спеціальних термінів важко пояснити без спеціальної підготовки вчителю математики. Так народилася ідея підготувати та провести серію факультативних занять спільно учителем хімії та математики щодо вирішення завдань на суміші з учнями 9 класів.

ТЕМА: РІШЕННЯ ЗАВДАНЬ З ВИКОРИСТАННЯМ ПОНЯТТЯ “МАСОВА ДОЛЯ РОЗЧИНЕНОЇ РЕЧОВИНИ. РОЗВЕДЕННЯ І КОНЦЕНТРУВАННЯ РОЗЧИН” (ІНТЕГРАЦІЯ ХІМІЇ ТА АЛГЕБРИ)

ЦІЛІ :

ОБЛАДНАННЯ: КОМП'ЮТЕР, МУЛЬТИМЕДІЙНА ПРИСТАВКА, ЕКРАН, ПРЕЗЕНТАЦІЯ.

Вчитель хімії: Кількісний склад розчину виражається його концентрацією, що має різні форми вираження. Найчастіше використовують масову концентрацію чи масову частку розчиненої речовини. Згадаймо математичну формулу для вираження масової частки розчиненої речовини.

1. Масова частка розчиненої речовини позначається W р.в.
2. Масова частка розчиненої речовини – це відношення маси розчиненої речовини до маси розчину: W (р.р.) = m (р.р.)/m (р-ра) x 100%.
3. Маса розчину складається з маси розчиненої речовини та маси розчинника: m (р-ра) = m (р.в.) + m (р-ля)
4. Формула для масової частки розчиненої речовини виглядатиме таким чином: W (р.в.) = m (р.в.)/m (р.в.) + m (р-ля) x 100%
5. Перетворимо цю формулу і виразимо масу розчиненої речовини та масу розчину: m (р.в.) = w (р.в.) x m (р-ра)/100%, m (р-ра) = m (р.в.) )/w (р.в.) x 100%

Вчитель хімії: Пропоную вирішити задачу, використовуючи запропоновані формули

Завдання. Скільки грам йоду і спирту потрібно взяти для приготування 500 грам 5% йодної настойки?

ВІДПОВІДЬ: m (I2) = 25 р., m (спирту) = 475 г.

Вчитель хімії: Дуже часто у роботі хімічних лабораторій доводиться готувати розчини з певною масовою часткою розчиненої речовини змішуванням двох розчинів або розведенням міцного розчину водою. Перед приготуванням розчину необхідно провести певні арифметичні розрахунки.

Завдання. Змішані 100 г розчину з масовою часткою деякої речовини 20% і 50 г розчину з масовою часткою цієї речовини 32%. Обчисліть масову частку розчиненої речовини у знову отриманому розчині.

Вчитель хімії: Розв'яжемо це завдання, використовуючи правило змішування.

Запишемо умову задачі до таблиці:

Розв'яжемо задачу, використовуючи правило змішування:

• m 1 w 1 +m 2 w 2 =m 3 w 3
• m 1 w 1 +m 2 w 2 =(m 1 +m 2) w 3
• m 1 w 1 +m 2 w 2 =m 1 w 3 +m 2 w 3
• m 1 w 1 -m 1 w 3 =m 2 w 2 -m 2 w 2
• m 1 (w 1 -w 3) = m 2 (w 3 -w 2)
• m 1 /m 2 =(w 3 -w 2)/(w 1 -w 3)

Відношення маси першого розчину до другої маси дорівнює відношенню різниці масових часток суміші і другого розчину до різниці масових часток першого розчину і суміші:

ВІДПОВІДЬ: масова частка розчиненої речовини у знову отриманому розчині становить 24%.

Вчитель математики: Це завдання можна вирішити, використовуючи перетворення алгебри:

1.Знайдемо масу розчиненої речовини в кожному з розчинів:

20% від 100г 32% від 50г

0,2 х100 = 20 (г) 0,32 х50 = 16 (г)

2.Знайдемо масу розчиненої речовини в суміші:

3.Знайдемо масу розчину:

4.Нехай концентрація отриманого розчину становить х%, тоді маса розчиненої речовини у суміші:

0,01 Хх150 = 1,5 Х

5.Складемо рівняння і вирішимо його:

ВІДПОВІДЬ: концентрація отриманого розчину становить 24%.

Вчитель хімії: У курсі хімії зустрічаються завдання, вирішення яких можна здійснити лише методом систем рівнянь

Завдання: Змішали 30%-ний розчин соляної кислоти з 10%-ним розчином цієї ж кислоти і отримали 600 г 15%-ного розчину. Скільки грамів кожного розчину було взято?

• W 1 = 30% = 0,3
• W 2 = 10% = 0,1
• W 3 = 15% = 0,15
• m 3 (Р-ра) = 600 г.

• m1(р-ра) =?
• m2(р-ра) =?

Учитель математики: Введемо позначення:

Розрахуємо маси розчинених в-в:

• m 1 =0,3X,
• m 2 =0,1Y,
• m 3 =600 р. x 0,15=90 р.

Складемо систему рівнянь:

Розв'яжемо підкреслене рівняння:

180-0,3Y+0,1Y=90

• якщо Y=450 р., то X=600 р.-450 р.=150 р.

• маса 1 р-ра = 150 г.
• маса 2 р-ра = 450г.

Вчитель хімії. Вирішимо це завдання методом змішування. Яка відповідь у вас вийшла? (Відповіді сходяться).

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ.

• У яких масових треба змішати 20%-ний і 5%-ний розчини однієї речовини, щоб отримати 10%-ний розчин?

АЛГОРИТМ РІШЕННЯ:

• 1.Ввести буквені позначення мас розчинів.
• 2.Обчислити маси розчинених речовин у першому, другому розчині та суміші.
• 3.Скласти систему рівнянь і розв'язати її.
• 4. Записати відповідь.

Частки розчиненої речовини
ω = m1/m,
де m1 – маса розчиненої речовини, а m – маса всього розчину.

Якщо масової частки розчиненої речовини потрібно, помножте отримане число на 100%:
ω = m1/m х 100%

У завданнях, де потрібно обчислити масові частки кожного з елементів, що входять до хімічної речовини, використовуйте таблицю Д.І. Менделєєва. Наприклад, дізнайтеся про масові частки кожного з елементів, що входять до складу вуглеводню, якого C6H12

m (C6H12) = 6 х 12 + 12 х 1 = 84 г/моль
?
ω (Н) = 12 m1(Н) / m (C6H12) х 100% = 12 х 1 г / 84 г/моль х 100% = 15%

Корисна порада

Завдання знаходження масової частки речовини після упарювання, розведення, концентрування, змішування розчинів вирішуйте з допомогою формул, отриманих визначення масової частки. Наприклад, завдання на упарювання можна вирішити за допомогою такої формули
ω 2= m1 / (m – Dm) = (ω 1 m) / (m – Dm), де ω 2 – масова частка речовини в випареному розчині, Dm - різниця між масами до нагрівання та після.

Джерела:

• як визначити масову частку речовини

Бувають ситуації, коли потрібно обчислити масу рідини, що міститься в будь-якій ємності. Це може бути і під час навчального заняття в лабораторії, і під час вирішення побутової проблеми, наприклад, під час ремонту або фарбування.

Інструкція

Найпростіший метод - вдатися до зважування. Спочатку зважте ємність разом з , потім перелийте рідину в іншу ємність, що підходить за розмірами, і зважте порожню тару. А потім залишається лише відняти з більшого значення менше, і ви отримаєте . Зрозуміло, цього способу можна вдаватися, тільки маючи справу з нев'язкими рідинами, які після переливу практично не залишаються на стінках і днище першої ємності. Тобто, кількість і тоді залишиться, але вона буде настільки мало, що їм можна знехтувати, на точності обчислень це майже не позначиться.

А якщо рідина в'язка, наприклад,? Як тоді її масу? В цьому випадку вам треба знати її щільність (ρ) і об'єм (V), що займає. А далі вже все просто. Маса (М) обчислюється за М = V. Вочевидь, перед обчисленням треба перевести співмножники в єдину систему одиниць.

густина рідиниможна знайти у фізичному чи хімічному довіднику. Але краще скористатися вимірювальним приладом – щільним (денситометром). А обсяг можна обчислити, знаючи форму та габаритні розміри ємності (якщо вона має правильну геометричну форму). Наприклад, якщо той же гліцерин знаходиться в циліндричній бочці з діаметром основи d і висотою h, то об'єм