Методика решения задач на растворимость и массовую долю растворенного вещества в растворе

«Методика решения задач на растворимость и массовую долю вещества в растворе».

Выполнена учителем химии МБОУ СОШ № 18 г. Ногинска Московской области Ломать Светланой Петровной.

1.      Растворимость – это способность вещества растворяться в воде или другом растворителе. Количественно растворимость определяют коэффициентом растворимости  или просто растворимостью вещества.

Растворимость вещества X (s) – это масса вещества, которая может раствориться при данных условиях в 100г растворителя с образованием насыщенного раствора:

S= m(x) / m(H₂O) × 100 (г).

Массовая доля безводного вещества Х в насыщенном растворе связана с его растворимостью соотношением:

W(X) = s / s +100

Для вычисления массы безводного вещества в определенной массе насыщенного раствора можно вывести формулу:

W(x) = m(x) / m(р-ра) => m(x) / m(р-ра)= s / s + 100 ; откуда

m (x) = (s / s + 100 ) ∙ m(р-ра).

Пример 1. Определите, какая масса нитрата бария может раствориться в воде объемом 500 мл при 30⁰С. Растворимость нитрата бария при данной температуре составляет 14,2 г.

                                          Решение:

Плотность воды составляет 1 г/мл, поэтому

m(Н₂О) = 500 ∙ 1 = 500 г.

Определяем массу нитрата бария.

По формуле:    s = m(Ba(NO₃)₂) / m(H₂O) ∙ 100  =>

ð  m(Ba(NO₃)₂) = s ∙ m(H₂O) / 100 = 14,2 ∙ 500 / 100 = 71г.

Ответ: m(Ba(NO₃)₂) =71 г.

            Пример 2.  Массовая доля хлорида аммония в насыщенном растворе при 30⁰С                            .           равна 29,5%. Определите растворимость NH₄Cl при данной температуре.

                                                     Решение:

1.      Вычисляем массу соли в растворе массой 100г:

m(NH₄Cl) = m(р-ра) ∙ w(NH₄Cl) = 100 ∙ 0,295 = 29,5 г.

2.      Находим массу воды в растворе массой 100 г:

m(H₂O) = m(р-ра) - m(NH₄Cl) = 100 -29,5 =70,5 г

3.      Определяем растворимость NH₄Cl.

S³⁰ = m(NH₄Cl) / m(H₂O) ∙ 100 = 29,5 / 70,5 ∙ 100 = 41,84 г.

Ответ: S³⁰ = 41,84 г.

            Пример 3. Вычислите, какая масса нитрата калия выпадет в осадок, если 100 г                                    .            насыщенного при температуре 70⁰С раствора KNO₃ охладить до температуры 0⁰С.                           .           Растворимость нитрата калия составляет 138г при t⁰=70⁰ и 13,3г при t⁰ ρ=0⁰C.

                                              Решение:

1.      Находим массу соли в насыщенном растворе массой 100 г при 70⁰С.

По формуле:  s⁷⁰ = m⁷⁰(KNO₃) / m(H₂O) ∙ 100 = m⁷⁰(KNO₃) / (m(р-ра) – m⁷⁰(KNO₃)) ∙100 =>  m⁷⁰(KNO₃) = (s⁷⁰ ∙ (m(р-ра) – m⁷⁰(KNO₃)) / 100 = 138 ∙ ( 100 – m⁷⁰(KNO₃)) / 100 ; отсюда m⁷⁰(KNO₃) = 57, 98 г.

2.      Находим массу воды в насыщенном растворе массой 100 г:

m(H₂O) = m(р-ра) - m⁷⁰(KNO₃) = 100 – 57,98 = 42,02 г.

3.      Находим массу соли, выпавшей в осадок:

m( осадка KNO₃) = m⁷⁰(KNO₃) – m⁰(KNO₃) = 57,98 – 5,59 = 52,39 г.

Ответ: m(осадка KNO₃) = 52,39 г.

2.      Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора:

W(раств.в-ва) = m(раств.в-ва) / m(р-ра) ( в долях единицы), откуда

m(раств.в-ва) = m(р-ра) ∙ w(раств.в-ва);

W(раств.в-ва) = m(раств.в-ва) / m(р-ра) ∙ 100% ( в процентах).

Эта формула указывает массу безводного вещества, содержащегося в 100 г раствора. Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя.

m(р-ра) = m(раств.в-ва) + m(H₂O)

W(раств.в-ва) = m(раств.в-ва) / (m(раств.в-ва) + m(H₂O))/

Массу раствора можно выразить через объем раствора (V)и его плотность (ρ): m(р-ра) = V ∙ ρ. Откуда:     

W(раств.в-ва) = m(раств.в-ва) / V ∙ ρ ;

m(раств.в-ва) = V ∙ ρ ∙ w(раств.в-ва).

Пример 1. Определите массовую долю (%) соли в растворе, полученном при растворении 50 г соли в 200 г воды.

                                         Решение:

W(соли) = m(соли) / (m(соли) + m(H₂O) = 50 / (50+ 200) = 0,2 или 20%

Ответ: W(соли) =0,2 или 20%.

Пример 2. Вычислите массу гидроксида калия в растворе объемом 600 мл и плотностью 1,082 г/мл, если массовая доля гидроксида калия составляет 10% .

                                        Решение:

W(KOH) = m(KOH) / V∙ ρ;

m(KOH) = w(KOH) ∙ V ∙ ρ = 0,1 ∙ 600 ∙ 1,082 = 64,92 (г).

Ответ: m(KOH) = 64,92 (г).

Пример 3. Какую массу воды надо прибавить к раствору гидроксида натрия массой 150 г с массовой долей 10%, чтобы получить раствор с массовой долей 2%?

                                                         Решение:

m₂(р-ра) = m₁(р-ра) + m (воды)     

w₂(NaOH) = m(NaOH) / m₂ (р-ра) = m₁(р-ра) ∙ w₁(NaOH) / (m₁(р-ра) + m(H₂O));

0,02 = 150 ∙ 0,1 / (150 + m(H₂O);  m(H₂O) = 600г.

    Ответ: m(Н₂О) =600 г.

    Пример 4. Какую массу раствора с массовой долей уксусной кислоты 40% надо прибавить к 500 г воды для получения раствора с массовой долей уксусной кислоты 15%?

                                                                Решение:

W₂(CH₃COOH) = m(р-ра) ∙ m₁(CH₃COOH) / (m(р-ра) + 500;

0,15 = m(р-ра) ∙ 0,4 / (m(р-ра) +500 ;

m(р-ра) = 300 г.

    Ответ: m(р-ра) = 300 г.

    Пример 5. Какой объем раствора с массовой долей гидроксида калия 50% ( плотностью 1,538 г/ мл) требуется для приготовления 3 л раствора гидроксида калия с массовой долей 6% ( плотностью 1,048 г/мл)?

                                                               Решение:

W₂ (KOH) = V₁ ∙ ρ₁ ∙ w₁(KOH) / V₂ ∙ ρ₂ ;

0,06 = 0,5 ∙ 1,538 ∙ V₁ / 3000 ∙ 1,048;

0,06 ∙ 3000 ∙ 1,048 = 0,5 ∙ 1,538 ∙ V₁ ;

V₁ = 245,3 мл.

    Ответ: V₁ = 245,3 мл.

Краткое описание документа:

Работа содержит задачи на массовую долю растворенного вещества с решениями. Дает возможность обучающимся самостоятельно изучить способы решения подобного рода задач. Задачи составлены в порядке усложнения от простого к сложному. Данный материал может быть использован для подготовки к урокам химии как дополнительный.