Задания 2 тура Виртуальной академии школьников

Задания 2 тура Виртуальной академии школьников
«Решение типовых расчётных задач, связанных с приготовлением растворов»
При решении задач, связанных с определением концентрации растворов, используется
понятие о массовой или мольной доле растворенного вещества в растворе.
Массовая доля растворенного вещества - это безразмерная физическая величина, равная
отношению массы растворенного вещества к обшей массе раствора, т. е.
массовая доля растворенного вещества А, m(А)-масса растворенного вещества А и т общая масса раствора.
Массовую долю (А) можно выражать в долях единицы или в процентах (проценты - это
не размерность!). Если массовая доля соляной кислоты равна 0,08 (8%), это означает, что
в растворе соляной кислоты массой 100 г содержится НС1 массой 8 г и вода массой 100 - 8
= 92 (г).
Важнейшей концентрацией, используемой в химической практике, является молярная
концентрация раствора. Молярная концентрация, или молярность, - это величина, равная
отношению количества растворенного вещества (моль) к объему раствора, выраженному в
литрах. Основной единицей молярной концентрации является моль/л. Раствор, в 1 л
которого содержится 1 моль растворенного вещества, называется одномолярным.
Пример 1. 500 мл раствора содержат 20 г NaOH. Найдите молярную концентрацию
раствора.
Решение. M(NaOH) = 40 г/моль; 20 г NaOH составляет 20/40 = 0,5 (моль) NaOH. Далее
составляем пропорцию:
в 500 мл раствора содержится 0,5 моль
NaOH,
в 1000 мл -"- -"- -"---"----"----" х моль
NaOH,
т. е. концентрация раствора 1 моль/л (или 1М).
Пример 2. Кристаллогидрат CoCl2.6H2O массой 476 г растворили в воде, при этом
массовая доля хлорида кобальта(II) в растворе оказалась равной 13,15%. Рассчитайте
массу воды, взятую для растворения кристаллогидрата.
Решение. M(CoCl2) = 130; М(СоСl2.6Н2О) =238, т. е. 476 г. СоСl2.6Н2О составляют 2 моль,
в растворе, соответственно, будет находиться 2 моль СоСl2 (2.130 = 260 г).
В растворе массой 100 г содержится 13,15 г СоСl2,
-"--"- -"---"------"--- х г -----"---"------" 260 г СоСl2,
следовательно, масса воды, взятая для растворения кристаллогидрата, равна 1976 - 476
(масса кристаллогидрата) = 1500 (г).
Пример 3. Для приготовления раствора взяли навеску вещества массой тг и воду. После
растворения получен раствор объемом Vсм3, плотностью р г/см3. Предложите формулу
для расчета в общем виде массовой доли исходного вещества в полученном растворе %.
Во всех ли случаях пригодна такая формула? Приведите примеры веществ, при
растворении которых в воде можно использовать эту формулу, и примеры веществ, для
которых этой формулой пользоваться нельзя.
Решение. Формула для расчета массовой доли вещества в растворе имеет вид
Эту формулу можно использовать для расчета массовой доли в растворе, например, таких
веществ, как NaCl, K2SO4 и др. Формула не пригодна для веществ, которые при
растворении в воде с ней химически взаимодействуют. Так, при растворении натрия в
воде происходит реакция
2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2.
Масса раствора при этом уменьшается за счет выделения водорода; в растворе находится
не исходный металл, а его гидроксид - NaOH.
Решение этих задач ты должен выслать на указанный электронный адрес
1. Сколько (г) необходимо взять СоСl2 6Н2О и воды для приготовления 180 г раствора
хлорида кобальта с массовой долей 5%?
2. Растворимость Na2CO3 при температуре 20oС равна 21,8 г в 100 г. воды. Чему равна
массовая доля вещества (%) в насыщенном растворе?
3. В воде растворили 5 г медного купороса CuSO4.5H2O и довели объем раствора до 500
см3. Какое количество сульфата меди содержится в полученном растворе?
4. При растворении 5,38 г кристаллогидрата сульфата цинка ZnSO4. xH2O в 92 см3 воды
получен раствор с массовой долей сульфата цинка 0,0331. Установите состав
кристаллогидрата (величину х).
5. Химическим анализом было установлено, что в кристаллогидрате, полученном
кристаллизацией хлорида лития из раствора, содержится 7,19% лития. Какова формула
этого кристаллогидрата?
6. Сколько граммов кристаллогидрата FeSO4 7Н2О необходимо взять для приготовления
10 кг раствора сульфата железа (II) с массовой долей вещества 5%?
7. Сколько граммов хлорида натрия нужно растворить в 100 г 15,5% раствора NaCl, чтобы
его концентрация стала равной 17,5%?
8. Определить, сколько граммов 10%-го раствора оксида серы(VI) в чистой серной
кислоте и 60%-го раствора серной кислоты необходимо для приготовления 480 г 90%-го
раствора кислоты.
9. Водный раствор объемом V см3 и плотностью р г/см3 с массовой долей растворенного
вещества (%) упарили до выделения всего растворенного вещества в безводной форме.
Предложите формулу для расчета в общем виде массы выделившегося вещества m г.
Подтвердите правильность формулы расчетами.
10. Смешали 1 л воды с 250 см3 раствора азотной кислоты (массовая доля 50%, плотность
1,3 г/см3). Какова массовая доля кислоты (%) в полученном таким образом растворе?
11. Какую навеску твердого гидроксида натрия необходимо взять для приготовления 50
см3 раствора с концентрацией 0,15 моль/л?
12. Чему равна молярная концентрация раствора, содержащего 4,0 г гидроксида натрия в 2
л раствора?
13. Чему равна масса воды, которую необходимо прилить к 200 г раствора гидроксида
натрия с массовой долей 30% для приготовления раствора гидроксида натрия с массовой
долей 6%?