Химия. Растворы. Чернозубова Е.В. МБОУ лицей №8

Решение задач по теме «Растворы»

В начале обучения решения задач на растворы мы уделяем внимание задачам без протекания химических реакций, например, на нахождение концентрации вещества в растворе, или на смешение растворов.

Задача.

10 г гидроксида натрия растворили в 15 г воды ρ _{раствора} = 1, 28 г/мл. Найти массовую долю, молярную концентрацию, растворимость вещества в растворе при данной температуре, если раствор насыщенный.

1) найдём массу раствора, объём раствора, количество вещества.

m _{раствора} ( NaOH ) = m _{вещества} + m _{растворителя} = ( 10 +15) г = 25 г

m _{раствора} 25 г

V_р-ра ( NaOH ) = —————— = —————— = 19,53 мл = 0,01953 л

ρ _{раствора} 1, 28 г/мл

М _r ( NaOH ) = A_r ( Na ) + A_r ( O ) + A_r ( H ) = 23+16+1 = 40

2) найдём растворимость, массовую долю, молярную концентрацию вещества в растворе.

 г NaOH растворяется в 100 г воды

10 г NaOH ------//-------- в 15 г воды.

10г * 100г

 = ————— = 66,6667 г

15 г

m _{вещества} 10 г

ω ( NaOH ) = ————— = ————— = 0, 4

m _{раствора} 25 г

n _{вещества} 0,25 моль

C ( NaOH ) = —————— = —————— = 12, 8 моль/л

V _{раствора} 0,01953 л

Ответ:  ( NaOH ) = 66, 67 г ; ω ( NaOH ) % = 40 % ; C ( NaOH ) = 12, 8 моль/л

Задача.

Массовая доля сульфата калия в насыщенном при 10*С растворе = 8, 44 %. Вычислите растворимость этой соли (в 100 г воды).

Составим пропорцию:

8,44 г К₂SO₄ содержится в 100 г раствора то есть растворяется в 91,56 г воды

Х г К₂SO₄ ----------------------//--------------------растворяется в 100 г воды

8,44 × 100

Х = —————— = 9,22 ; растворимость  = 9,22 г

91, 56

Ответ:  (К₂SO₄)= 9,22 г

Задача.

К 300 г 6 %-ного раствора сульфата меди (II) добавили 50 г медного купороса CuSO₄ * 5H₂O Найти массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе.

1) раствор 1.

m _{раствора 1} ( CuSO₄) = 300 г

найдём массу чистого вещества в растворе.

m _{вещества 1} ( CuSO₄) = ω₁ × m _{раствора 1} = 0,06 ×300 г = 18 г

2) вещество 2.

М _r (CuSO₄ × 5H₂O ) = ( A_r ( Cu ) + A_r ( S ) + A_r ( O ) *4 ) + 5 (A_r ( H )*2 + A_r ( O )) = (64+32 +16*4) + 5(1*2+16) = 160 + 90= 250

пропорция: в 250 г CuSO₄ * 5H₂O содержится 160 г CuSO₄

в 50 г CuSO₄ * 5H₂O----//---------- х = 32 г CuSO₄

3) Раствор 3.

m _{раствора 3} ( CuSO₄) = m _{раствора 1} + m _{вещества 2} = 300 г + 50 г = 350 г

m _{вещества 3} (CuSO₄) = m _{вещества 1} + m _{вещества 2} = 18 г + 32 г = 50 г

m _{вещества 3} 50 г

ω (CuSO₄ )₃ = ————— = ————— = 0,1429

m _{раствора 3} 350 г

Ответ: ω (CuSO₄ )₃ % = 14,29 %

Задача.

В 100 мл воды растворили 6,72 л хлороводорода (н.у.). Найти массовую долю вещества в полученном растворе.

1) так как ρ _воды = 1 г/мл, то m (Н₂О) = ρ * V = 1 г/мл * 100 мл = 100 г

V 6,72 л

n ( HCl ) = —————— = —————— = 0, 3 моль

V _m 22,4 л/моль

m (HCl) = n (HCl ) * M (HCl ) = 0,3 моль * 36, 5 г/моль = 10,95 г

2) m _{раствора} (HCl ) = m (HCl ) + m (Н₂О) = 10,95г + 100г = 110,95 г

m (HCl ) 10,95 г

ω (HCl ) = ——————— = ——————— = 0, 0987

m _{раствора} 110,95 г

Ответ: ω (HCl ) % = 9,87 %

Задача.

Какую массу 40-ного раствора поваренной соли надо добавить к 300 г 20 %-ного раствора поваренной соли, что бы получить 25 %-ный раствор?

1) m _{раствора 1} (NaCl ) = 300 г ; ω ₁ (NaCl ) = 0,2

m ₁ (NaCl ) = ω ₁ * m _{раствора 1} = 0,2 * 300 г = 60 г

2) m _{раствора 2} (NaCl ) = х г ; ω ₂ (NaCl ) = 0,4

m ₂ (NaCl ) = ω ₂ * m _{раствора 2} = 0,4 * х г = 0,4 х г

3) m _{раствора 3} ( NaCl) = m _{раствора 1} + m _{раствора 2} = 300 г + х г

m _{вещества 3} (NaCl) = m _{вещества 1} + m _{вещества 2} = 60 г + 0,4х г

ω ₃ (NaCl ) = 0,25

m _{вещества 3} ( 60 + 0,4х) г

ω (NaCl )₃ = ——————— = ——————— = 0,25

m _{раствора 3} ( 300 + х )г

4) ( 300 + х ) * 0,25 = 60 + 0,4 х

75 + 0,25 х = 60 + 0,4 х

75 – 60 = 0,4 х – 0,25 х

15 = 0,15 х

15

х = ——————— = 100

0,15

m _{раствора 2} (NaCl ) = х г = 100 г

Ответ: m _{раствора 2} (NaCl ) = 100 г

После изучения решения задач, где проходят вычисления по уравнениям химических реакций, мы обучаем детей решать комбинированные задачи, объединяющие в себе тему растворы и вычисления по уравнениям химических реакций.

Например.

Задача.

Какой объём водорода (н.у.) выделится при действии магния на 100 г 9,8 %-ного раствора ортофосфорной кислоты?

1) m _{раствора} ( H₃PO₄) = 100 г

m _{вещества} ( H₃PO₄) = ω₁ × m _{раствора 1} = 0,098 ×100 г = 9,8 г

найдём количество вещества

М _r (H₃PO₄) = ( A_r (H )*3 + A_r ( P ) + A_r ( O ) *4 ) = 1*3+31 + 16*4 = 98

m _{вещества} 9,8г

n (H₃PO₄ ) = —————— = —————— = 0,1 моль

М _{вещества} 98 г/моль

2) по уравнению химической реакции найдём количество вещества водорода

0,1 моль х моль

3 Mg + 2 H₃PO₄ → Mg ₃ ( PO₄ ) ₂ + 3 H₂

2 моль 3 моль

0,1 * 3 0,3

х = —————— = —————— = 0,15 n (H₂ ) = 0,15 моль

2 2

3) найдём объём водорода при н.у.

V( H₂ ) = n (H₂ ) * V_m = 0,15 моль * 22.4 л/моль = 3,36 л

Ответ: V( H₂ ) = 3,36 л

При изучении специфических свойств некоторых неорганических веществ можно использовать уравнения реакций, например, на химические свойства азотной кислоты для составления задач на растворы. Добавить в условие задачи понятие «выхода от теории».

Задача: Какую массу 9 %-ного раствора азотной кислоты надо взять для реакции с магнием для получения 1,008 л азота (н.у.) , если выход реакции 90 % от теории?

1) найдём теоретический объём азота и количество вещества теоретического азота:

V_практ 1, 008 л

V( N₂ ) _теор = —————— = —————— = 1,12 л

η 0,9

V (N₂ ) _теор 1,12 л

n (N₂ ) _теор = —————— = —————— = 0,05 моль

V _m 22,4 л/моль

2) по уравнению химической реакции найдём количество вещества теоретическое азотной кислоты:

Х моль 0,05 моль

5 Mg + 12 HNO_{3 (разб)} → 5 Mg ( NO₃ ) ₂ + N₂ + 6 H₂O

12 моль 1 моль

12 * 0,05

х = ——————= 0,6 n (HNO₃ ) = 0,6 моль

1

3) найдём массу чистого теоретического вещества азотной кислоты, затем саму раствора азотной кислоты:

m (HNO₃ ) = n (HNO₃ ) * M (HNO₃ ) = 0,6 моль * 63 г/моль = 37,8 г

m (HNO₃ ) 37,8 г

m _{раствора} (HNO₃) = —————— = ——————= 420 г

ω 0,09

Ответ: m _{раствора} (HNO₃) = 420 г

При изучении взаимодействия веществ с водой, задачи могут быть уже достаточно сложные. Например.