1. Что показывает массовая доля вещества в растворе?
Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к массе раствора.
2. Как можно приготовить раствор с заданной массовой долей растворенного вещества? Приведите пример.
3. Чем отличаются понятия «насыщенный раствор» и «концентрированный раствор»?
4. В 513 г дистиллированной воды растворили 27 г соли. Вычислите массовую долю (в процентах) растворенного вещества в полученном растворе.
5. При выпаривании 25 г раствора получили 0,25 г соли. Определите массовую долю растворенного вещества и выразите ее в процентах.
6. Дано 500 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 0,2. Вычислите массу вещества, которое получится при выпаривании этого раствора.
7. К 200 г раствора, массовая доля вещества в котором 0,3 , добавили 100 г воды. Вычислите массовую долю растворенного вещества в полученном растворе.
8. Рассчитайте массу 5,5 л раствора серной кислоты, если плотность такого раствора при 20°С равна 1,06 г/мл.
9. Рассчитайте плотность раствора соляной кислоты, если 560 г такого раствора занимают объем 500 мл.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1. Укажите верное утверждение.
1) Раствор, в котором содержится много растворенного вещества, называют концентрированным.
2) Раствор, в котором содержится много растворенного вещества, называют разбавленным.
1)
2. В 325 г воды растворили 25 г соли. Массовая доля соли в полученном растворе равна
1) 0,71% 2) 7,1% 3) 14,2% 4) 1,42%
2)
3. Установите соответствие между физической величиной и формулой для ее расчета.
1) массовая доля элемента в соединении
2) массовая доля вещества в растворе
3) плотность 
1) –Б, 2) –В, 3) –А
– Сколько ложечек сахара ты кладешь в чай?
– Дома – две, в гостях – восемь.
Шутка известная, но давайте посмотрим на нее глазами химика. Вряд ли вам понравится такой «чай в гостях». Уж очень сладкий он будет из-за неумеренного содержания сахара! Содержание растворенного вещества в растворе химики называют концентрацией.
Концентрацию вещества можно выражать различными способами. Кстати, число ложечек на чашку воды – способ вполне приемлемый, но только для кухни. Трудно представить себе химика, приготавливающего раствор таким образом.
Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества.
Массовой долей вещества в растворе называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора:
Не правда ли, очень похоже на объемную долю? Так оно и есть, ведь любая доля, как вы уже знаете, – это отношение какой-то части к целому. Как и массовая доля элемента в сложном веществе, массовая доля вещества в растворе обозначается греческой буквой («омега») и может принимать значения от 0 до 1 (или от 0 до 100%). Она показывает, какая часть массы раствора приходится на растворенное вещество. И еще: массовая доля вещества в процентах численно равна массе растворенного вещества в 100 г раствора. К примеру, в 100 г 3%-го раствора уксуса содержится 3 г чистой уксусной кислоты.
Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Чаще всего – вода.
Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.
Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенного вещества, т. е. верно выражение:
m (раствора) = m (растворителя) + m (растворенного вещества).
Предположим, массовая доля растворенного вещества равна 0,1, или 10%. Значит, оставшиеся 0,9, или 90%, – это массовая доля растворителя.
Массовая доля растворенного вещества широко используется не только в химии, но и в медицине, биологии, физике, да и в повседневной жизни. В качестве иллюстрации к сказанному рассмотрим решение некоторых задач прикладного характера.
Задача 1. Перед посадкой семена томатов дезинфицируют (протравливают) 1%-м раствором марганцовки. Какую массу такого раствора можно приготовить из 0,25 г марганцовки?
Дано:
(марганцовки) = 0,01 г,
m (марганцовки) = 0,25 г.
Найти:
m (раствора).
Решение
Зная массу растворенного вещества и его массовую долю в растворе, можно вычислить массу раствора:
Ответ . m (раствора) = 25 г.
Задача 2. В медицине широко применяют так называемые физиологические растворы, в частности раствор поваренной соли с массовой долей соли 0,9%. Рассчитайте массы соли и воды, необходимые для приготовления 1500 г физиологического раствора.
Дано:
(соли) = 0,009,
m (раствора) = 1500 г.
Найти:
m (соли),
m (воды).
Решение
Вычислим массу соли, необходимой для приготовления 1500 г физиологического раствора:
m (соли) = m (раствора) (соли) = 1500 (г) 0,009 = 13,5 г.
Определим массу воды, необходимой для приготовления раствора:
m (воды) = m (раствора) – m (соли) = 1500 – 13,5 = 1486,5 г.
Ответ . m (соли) = 13,5 г, m (воды) = 1486,5 г.
Отличаются ли свойства растворов от свойств компонентов, образующих эти гомогенные смеси?
С помощью домашнего эксперимента (задание 9 к этому параграфу) вам будет нетрудно убедиться в том, что раствор замерзает при более низкой температуре, чем чистый растворитель. Например, морская вода начинает замерзать при температуре –1,9 °С, в то время как чистая вода кристаллизуется при 0 °С.
1. Что такое массовая доля растворенного вещества? Сравните понятия «объемная доля» и «массовая доля» компонентов смеси.
2. Массовая доля йода в аптечной йодной настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?
3. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
4. В 200 г столового уксуса содержится 6 г уксусной кислоты. Определите массовую долю кислоты в столовом уксусе.
5. Найдите массу воды и лимонной кислоты, необходимую для приготовления 50 г 5%-го раствора.
6. Из 240 г 3%-го раствора питьевой соды выпарили 80 г воды. Найдите массовую долю соды в полученном растворе.
7. К 150 г 20%-го раствора сахара добавили 30 г сахара. Найдите массовую долю вещества в полученном растворе.
8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г 40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.
9. Пять чайных ложек поваренной соли (с горкой) растворите в 450 г (450 мл) воды. Учитывая, что масса соли в каждой ложке примерно 10 г, рассчитайте массовую долю соли в растворе. В две одинаковые пластиковые бутылки объемом 0,5 л налейте полученный раствор и водопроводную воду. Поместите бутылки в морозильную камеру холодильника. Загляните в холодильник примерно через час. Какая жидкость начнет замерзать раньше? В какой бутылке содержимое раньше превратится в лед? Сделайте вывод.
Задача 3.1. Определите массу воды в 250 г 10%-ного раствора хлорида натрия.
Решение.
Из w = m в-ва / m р-ра
находим массу хлорида натрия:
m в-ва = w m р-ра = 0,1 250 г = 25 г NaCl
Поскольку m р-ра = m в-ва + m р-ля
, то получаем:
m(Н 2 0) = m р-ра — m в-ва = 250 г — 25 г = 225 г Н 2 0
.
Задача 3.2. Определите массу хлороводорода в 400 мл раствора соляной кислоты с массовой долей 0,262 и плотностью 1,13 г/мл.
Решение.
Поскольку w = m в-ва / (V ρ)
, то получаем:
m в-ва = w V ρ = 0,262 400 мл 1,13 г/мл = 118 г
Задача 3.3. К 200 г 14%-ного раствора соли добавили 80 г воды. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
Решение.
Находим массу соли в исходном растворе:
m соли = w m р-ра = 0,14 200 г = 28 г.
Эта же масса соли осталась и в новом растворе. Находим массу нового раствора:
m р-ра = 200 г + 80 г = 280 г.
Находим массовую долю соли в полученном растворе:
w = m соли / m р-ра = 28 г / 280 г = 0,100.
Задача 3.4. Какой объем 78%-ного раствора серной кислоты с плотностью 1,70 г/мл надо взять для приготовления 500 мл 12%-ного раствора серной кислоты с плотностью 1,08 г/мл?
Решение.
Для первого раствора имеем:
w 1 = 0,78
и ρ 1 = 1,70 г/мл
.
Для второго раствора имеем:
V 2 = 500 мл, w 2 = 0,12
и ρ 2 = 1,08 г/мл
.
Поскольку второй раствор готовим из первого добавлением воды, то массы вещества в обоих растворах одинаковы. Находим массу вещества во втором растворе. Из w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)
имеем:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,12 500 мл 1,08 г/мл = 64,8 г.
m 2 = 64,8 г
. Находим
объем первого раствора. Из w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)
имеем:
V 1 = m 1 / (w 1 ρ 1) = 64,8 г / (0,78 1,70 г/мл) = 48,9 мл.
Задача 3.5. Какой объем 4,65%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,05 г/мл можно приготовить из 50 мл 30%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,33 г/мл?
Решение.
Для первого раствора имеем:
w 1 = 0,0465
и ρ 1 = 1,05 г/мл
.
Для второго раствора имеем:
V 2 = 50 мл
, w 2 = 0,30
и ρ 2 = 1,33 г/мл
.
Поскольку первый раствор готовим из второго добавлением воды, то массы вещества в обоих растворах одинаковы. Находим массу вещества во втором растворе. Из w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)
имеем:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,30 50 мл 1,33 г/мл = 19,95 г.
Масса вещества в первом растворе также равна m 2 = 19,95 г
.
Находим объем первого раствора. Из w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)
имеем:
V 1 = m 1 / (w 1 ρ 1) = 19,95 г / (0,0465 1,05 г/мл) = 409 мл
.
Коэффициент растворимости (растворимость) - максимальная масса вещества, растворимая в 100 г воды при данной температуре. Насыщенный раствор - это раствор вещества, который находится в равновесии с имеющимся осадком этого вещества.
Задача 3.6. Коэффициент растворимости хлората калия при 25 °С равен 8,6 г. Определите массовую долю этой соли в насыщенном растворе при 25 °С.
Решение.
В 100 г воды растворилось 8,6 г соли.
Масса раствора равна:
m р-ра = m воды + m соли = 100 г + 8,6 г = 108,6 г
,
а массовая доля соли в растворе равна:
w = m соли / m р-ра = 8,6 г / 108,6 г = 0,0792
.
Задача 3.7. Массовая доля соли в насыщенном при 20 °С растворе хлорида калия равна 0,256. Определите растворимость этой соли в 100 г воды.
Решение.
Пусть растворимость соли равна х
г в 100 г воды.
Тогда масса раствора равна:
m р-ра = m воды + m соли = (х + 100) г
,
а массовая доля равна:
w = m соли / m р-ра = х / (100 + х) = 0,256
.
Отсюда
х = 25,6 + 0,256х; 0,744х = 25,6; х = 34,4 г
на 100 г воды.
Молярная концентрация с
- отношение количества растворенного вещества v (моль)
к объему раствора V (в литрах)
, с = v(моль) / V(л)
, с = m в-ва / (М V(л))
.
Молярная концентрация показывает число моль вещества в 1 л раствора: если раствор децимолярный (с = 0,1 М = 0,1 моль/л
) значит, что в 1 л раствора содержится 0,1 моль вещества.
Задача 3.8. Определите массу КОН, необходимую для приготовления 4 л 2 М раствора.
Решение.
Для растворов с молярной концентрацией имеем:
с = m / (М V)
,
где с
- молярная концентрация,
m
- масса вещества,
М
- молярная масса вещества,
V
- объем раствора в литрах.
Отсюда
m = с М V(л) = 2 моль/л 56 г/моль 4 л = 448 г КОН
.
Задача 3.9. Сколько мл 98%-ного раствора Н 2 SO 4 (ρ = 1,84 г/мл) необходимо взять для приготовления 1500 мл 0,25 М раствора?
Решение. Задача на разбавление раствора. Для концентрированного раствора имеем:
w 1 = m 1 / (V 1 (мл) ρ 1)
.
Необходимо найти объем этого раствора V 1 (мл) = m 1 / (w 1 ρ 1)
.
Поскольку разбавленный раствор готовится из концентрированного смешиванием последнего с водой, то масса вещества в этих двух растворах будет одинакова.
Для разбавленного раствора имеем:
с 2 = m 2 / (М V 2 (л))
и m 2 = с 2 М V 2 (л)
.
Найденное значение массы подставляем в выражение для объема концентрированного раствора и проводим необходимые вычисления:
V 1 (мл) = m / (w 1 ρ 1) = (с 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
.
ВНИМАНИЕ!!!
УЧАЩИЕСЯ 9 КЛАССОВ!!!
Для успешной сдачи экзамена по химии в некоторых билетах вам необходимо будет решить задачу. Предлагаем вам рассмотреть, разобрать и закрепить в памяти решение типовых задач по химии.
Задача на вычисление массовой доли вещества, находящегося в растворе.
В 150 г воды растворили 50г фосфорной кислоты. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.
Дано : m(H2O) = 150г, m(H3PO4) = 50г
Найти : w (H3PO4) - ?
Приступаем к решению задачи.
Решение : 1). Находим массу получившегося раствора. Для этого просто сложим массу воды и массу прилитой к ней фосфорной кислоты.
m(раствора) = 150г + 50 г = 200 г
2). Для решения нам необходимо знать формулу массовой доли . Записываем формулу массовой доли вещества в растворе.
w (вещества) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image002_9.png" width="19" height="28 src="> * 100%= 25%
Записываем ответ.
Ответ : w (H3PO4) =25%
Задача на вычисление количества вещества одного из продуктов реакции, если известна масса исходного вещества.
Вычислите количество вещества железа, которое получится в результате взаимодействия водорода с 480г оксида железа(III).
Записываем известные величины в условие задачи.
Дано : m(Fe2O3) = 4
Так же записываем, что необходимо найти в результате решения задачи.
Найти : n (Fe) - ?
Приступаем к решению задачи.
Решение : 1). Для решения подобных задач сперва нужно записать уравнение реакции, описанной в условии задачи.
Fe2O3 + 3 H2https://pandia.ru/text/78/038/images/image004_4.png" width="12" height="26 src="> , где n- количество вещества, m - масса этого вещества, а M - молярная масса вещества.
По условию задачи нам не известна масса получившегося железа, т. е. в формуле количества вещества нам неизвестны две величины. Поэтому мы будем искать количество вещества по количеству вещества оксида железа (III). Количества вещества железа и оксида железа(III) следующим отношением.
https://pandia.ru/text/78/038/images/image006_4.png" height="27 src="> ;где 2- стехиометрический коэффициент из уравнения реакции, стоящий перед железом, а 1 – коэффициент, стоящий перед оксидом железа(III).
отсюда n (Fe)= 2 n (Fe2O3)
3). Находим количество вещества оксида железа(III).
n (Fe2O3) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image008_4.png" width="43" height="20 src=">– молярная масса оксида железа (III), которую мы вычисляем на основании относительных атомных масс железа и кислорода, а также учитывая количество этих атомов в оксиде железа (III): М(Fe2O3)= 2х 56 + 3х 16=112 + 48 = 160Алюминий" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">алюминия ?
Записываем условие задачи.
Дано: m(Al) = 54г
А так же записываем, что нам необходимо найти в результате решения задачи.
Найти : V (H2) - ?
Приступаем к решению задачи.
Решение : 1) записываем уравнение реакции по условию задачи.
2 Al + 6 HCl https://pandia.ru/text/78/038/images/image011_1.png" width="61" height="20 src=">n - количество вещества данного газа.
V (Н2) = Vm * n (Н2)
3). Но в этой формуле нам неизвестно количество вещества водорода.
4). Найдем количество вещества водорода по количеству вещества алюминия по следующему соотношению.
https://pandia.ru/text/78/038/images/image013_2.png" height="27 src="> ; отсюда n (H2) = 3 n (Al): 2 , где 3 и 2 – стехиометрические коэффициенты, стоящие соответственно перед водородом и алюминием.
5)..png" width="33" height="31 src=">
n (Al) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image016_1.png" width="45" height="20 src=">* 6 моль= 134 ,4 л
Запишем ответ.
Ответ: V (Н2) =134 ,4 л
Задача на вычисление количества вещества (или объема) газа, необходимого для реакции с определенным количеством вещества (или объемом) другого газа.
Какое количество вещества кислорода потребуется для взаимодействия с 8 моль водорода при нормальных условиях?
Запишем условия задачи.
Дано : n (H2) = 8моль
А так же запишем, что необходимо найти в результате решения задачи.
Найти : n(O2) - ?
Приступаем к решению задачи.
Решение : 1). Запишем уравнение реакции, следуя условию задачи.
2 H2 + О2https://pandia.ru/text/78/038/images/image017_1.png" width="32" height="31 src="> = ; где 2 и 1 – стехиометрические коэффициенты, стоящие перед водородом и кислородом соответственно в уравнении реакции.
3). Отсюда 2 n (O2)= n (H2)
А количество вещества кислорода равно: n (O2)= n (H2):2
4). Нам остается подставить в полученную формулу данные из условия задачи.
n (О2) = 8моль:2 = 4 моль
5). Запишем ответ.
Ответ: n (О2) = 4 моль
