Программа элективного курса по химии « Решение расчетных задач»

Тема: «Решение задач на растворы»

Задача 1. .Какой объем хлороводорода (н.у.) нужно взять для приготовления 40 г раствора с массовой долей НСl 10 %?

Решение:

Рассчитываем массу хлороводорода в растворе:

m(HCl) = (ώ(HCl) • m(p-pa))/100 %;

m(НС1) = (10 • 40)/100 = 4 г.

Вычисляем количество хлороводорода:

ν (HCl) = m(HCl)/M(HCl);

ν (HCl) = 4/36,5 = 0,11 моль.

Определяем объем хлороводорода при н.у.:

V(HC1) = ν (HCl) 22,4 л/моль;

V(HC1) = 0,11 • 22,4 = 2,46 л.

Ответ: 2,46л

Задача 2. В воде массой 76 г растворили 4 г оксида серы (VI). Определите массовую долю (в процентах) серной кислоты в полученном растворе.

Решение:

При растворении оксида серы в воде будет происходить следующая реакция:

SO₃ + Н₂О → H₂SО₄.

Согласно уравнению реакции

ν (H₂SО₄) = ν (SО₃).

Рассчитываем количество оксида серы:

ν (SО₃) = m(SО₃)/M(SO₃); ν (SО₃) = 4/80 .= 0,05 моль.

Тогда

ν (H₂SО₄) = 0,05 моль.

Определяем массу серной кислоты:

m(H₂S0₄) = ν (H₂S0₄) • M(H₂S0₄);

m(H₂S0₄) = 0,05 • 98 = 4,9 г

Масса раствора равна сумме масс воды и растворенного в ней оксида серы:

m(p-pa) = m(H₂О) + m(SO₃);

m(p-pa) = 76 + 4 = 80 г.

Находим массовую долю H₂S0₄ в растворе:

ώ(Н₂S0₄)=m(H₂SO₄) / m(р-ра) • 100%

ώ(Н₂S0₄) = 4,9 / 80 • 100% = 6,125%

Ответ: 6,125%

Задача 3 Определите, какие массы оксида углерода (IV), раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH 20 % и воды нужно взять для приготовления раствора карбоната натрия массой 50 г с массовой долей Na₂CO_g5,3 %. В ответе укажите массу воды.

Решение:

Составим уравнение реакции:

0,025моль

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Рассчитаем массу карбоната натрия:

m=ώ • m(р-ра)

m(Na₂CO₃) = 50г • 0,053 = 2,65г

Вычисляем количество вещества (Na₂CO₃)

ν= m/ M

ν(Na₂CO₃) = 2,56г / 100г/моль = 0,025 моль

По уравнению определяем:

ν(CO₂) = ν(Na₂CO₃) = 0,025моль

m(CO₂) = M • ν = 0,025 моль 44г/моль = 1,1г

ν(NaОН) = 2 ν(Na₂CO₃) = 2 • 0,025 моль = 0,05 моль

m(NaOH) = 40г/моль • 0,05 моль = 2г

m(р-ра) (NaOH) = m(р.в) / ώ = 2г / 0,2 = 10г

Находим массу воды:

m(H₂O) = 50г – (1,1 + 10) = 38,9г

Ответ: 38,9 г.

Задача 4 .При упаривании раствора сульфата натрия массой 150 г получили 16,1 г кристаллогидрата Na₂S0₄ •10 Н₂О.

Определите массовую долю Na₂SО₄ в исходном растворе.

Решение:

Записываем схему:

Na₂SО₄ •10Н₂О → Na₂SО₄.

Согласно схеме

ν (Na₂S0₄) = ν (Na₂S0₄ •10Н₂О).

Определяем количество кристаллогидрата:

ν (Na₂S0₄ •10Н₂О) = m(Na₂SO₄ •10Н₂О) / M (Na₂SO₄ •10Н₂О)

ν (Na₂S0₄ •10Н₂О) = 16,1/322 = 0,05 моль.

Тогда

ν (Na₂S0₄) = 0,05 моль.

Рассчитываем массу сульфата натрия:

m(Na₂S0₄) = ν (Na₂S0₄) •M(Na₂S0₄);

m(Na₂S0₄) = 0,05 • 142 = 7,1 г.

Находим массовую долю сульфата натрия в растворе:

ώ(Na₂S0₄) = m(Na₂SO₄) / m(р-ра) • 100%

ώ(Na₂S0₄) = 7,1 / 150 • 100% = 4,7%

Ответ: 4,7 %

Задача 5 .Какую массу воды нужно добавить к раствору NaCl массой 125 г с массовой долей соли 8 %, чтобы получить раствор этой соли с массовой долей 5 % ?

Решение:

Определяем массу соли в растворе с массовой долей NaCl 8 %: .

m(NaCl) = (ώ(NaCl) • m(р-ра))/100 %;

m(NaCl) = (8 • 125)/100 = 10 г.

Рассчитываем массу раствора соли с массовой долей NaCl 5 %:

m(р-ра) = m(NaCl) / ώ(NaCl) • 100%

m(р-ра) = 10/5 • 100% = 200г

Масса добавляемой воды равна разнице масс конечного и исходного растворов:

m(H₂O) = m(5% -ный р-р) – m(8%-ный р-р)

m(H₂O) = 200 – 125 = 75г

Ответ: 75г

Задача 6 . Какую массу раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 20 % нужно добавить к 80 г Н₂0, чтобы получить раствор гидроксида калия с массовой долей щелочи 8 % ?

Решение:

Обозначаем массу раствора гидроксида калия (массовая доля 20 %) Х.

Выражаем массу гидроксида калия в растворе массой Х:

m(КОН) = (ώ(КОН) • m(р-ра))/100 %;

m(КОН)'= (20• X)/100 = 0,2 X.

По условию задачи массовая доля КОН в составе нового раствора равна 8 % . Его масса будет равна сумме масс раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 20 % и воды:

m(8%-ный р-р) = m(20%-ный р-р) + m(Н₂0);

m(8%-ный р-р) = X + 80.

В уравнение

ώ(KOH) = m(KOH) / m(8%-ный р-р) • 100%

подставим известные значения:

8% = 0,2Х / Х + 80 • 100%

Решаем уравнение:

Х = 53,3 г; m(20%-ный р-р) = 53,3 г.

Ответ: 53,3г

Задача 7 Какой объем раствора карбоната натрия (плотность равна 1,16 г/мл, массовая доля соли —15 %) нужно добавить к 90 г Н₂0, чтобы получить раствор Na₂CO₃, с массовой долей соли 10 % ?

Дано:

m(H₂O) = 90г

ώ₁р-ра (Na₂CO₃) = 15% = 0,15

ρ₁р-ра (Na₂CO₃) = 1,16г/мл

ώ₂ р-ра (Na₂CO₃) = 10% = 0,1

Найти: V₁ р-ра (Na₂CO₃)

Решение:

Обозначим m₁ р-ра (Na₂CO₃) – X

Тогда m₁ р.в (Na₂CO₃) = 0, 15 Х

ώ(р-в) = m(р.в) / m(р-ра)

0,1 = 0,15Х / Х + 90

0,1Х + 9 = 0,15Х

9 = 0,05Х

Х = 180г

ρ=m/V

V = m / ρ

Vр-ра(Na₂CO₃) = 180г / 1,16 г/мл = 155 мл

Ответ: 155 мл.

Задача 8 .Какую массу ацетона (плотность 0,9 г/мл) нужно взять для приготовления 70 мл водного раствора с объемной долей ацетона 40 %. Изменением объемов при смешивании пренебречь.

Дано:

ρ(ацетона) = 0,9 г/мл

Vр-ра (ацетона) = 70 мл

ώ(ацетона) = 40% = 0,4

Найти: m(ацетона)

Решение:

Рассчитаем объем ацетона в р-ре:

φ=V(в-ва) / V(смеси)

φ(ацетона) = 70мл • 0,4г = 28мл

ρ=m/V

m = ρ • V

m(ацетона) = 0,9г/мл • 28мл = 25,2г

Ответ: 25,2 г.

Задача 9 .Какой объем оксида серы (IV) (н.у.) нужно взять для приготовления раствора сернистой кислоты с концентрацией 1,5 моль/л объемом 3 л.

Решение:

Определяем количество сернистой кислоты в растворе:

ν (H₂S0₃) = С(H₂S0₃) •V(p-pa);

ν (H₂S0₃) = 1,5 • 3 = 4,5 моль.

Сернистая кислота образуется в результате растворения оксида серы (IV) в воде:

SО₂ + Н₂0 →H₂SО₃

Согласно уравнению реакции

ν (SО₂) = ν (H₂SО₃); ν (SО₂) = 4,5 моль.

Рассчитываем объем оксида серы:

V(SО₂) = ν (SО₂) • 22,4 л/моль;

V(S0₂) = 4,5 • 22,4 = 101 л.

Ответ: 101л

Задача 10 Какая масса раствора серной кислоты с массовой
долей H₂S0₄ 80 % необходима для приготовления раствора серной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л объемом 0,2 л.

Дано:

ώ(H₂SO₄) = 80% =0,8

C (H₂SO₄) = 0,2 моль/л

Vр-ра (H₂SO₄) = 0,2л

Найти: m(H₂SO₄)

Решение:

C = ν / V

ν = C • V

ν (H₂S0₄) = 0,2 моль/л • 0,2 л = 0,04 моль

m= M • ν

m (H₂S0₄) = 98г/моль • 0,04 моль = 3,92г

m р-ра = m(р.в) / ώ

m р-ра (H₂SO₄) = 3,92г / 0,8 = 4,9г

Ответ: 4,9 г.

Задача 11 Какую массу 45% р-ра соли надо добавить к 350г 12% р-ра, чтобы получить 20% раствор.

Дано:

ώ₁ = 45% = 0,45

ώ₂ = 12% = 0,12

m₂ (р-ра) = 350г

ώ₃ = 20% = 0,2

Найти: m₁ (р-ра)

Решение:

Пусть m₁ (р-ра) будет Х, тогда m₁ (в-ва) = 0,45Х

m₂ (в-ва) = ώ₂ • m₂ (р-ра)

m₂ (в-ва) = 350г • 0,12 = 42г

ώ р.в = m(р.в) / m(р-ра)

0,2 = 42 + 0,45X / 350 + X

70 + 0,2X = 42 + 0,45X

28 = 0,25X

X = 112г

Ответ: 112г