Розв’язування типових задач Масова частка розчиненої речовини – РОЗЧИНИ



ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 5. РОЗЧИНИ. ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОЇ ДИСОЦІАЦІЇ

§ 5.14. Розв’язування типових задач Масова частка розчиненої речовини

Задача 1. Потрібно приготувати розчин масою 320 г з масовою часткою хлориду калію 3%. Розрахуйте масу КСl і масу води, які необхідні для приготування розчину.

Розв’язання. Обчислюємо масу хлориду калію, необхідного для приготування розчину:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Де m – маса розчину; w (КСl) – масова частка

хлориду

Калію.

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Обчислюємо масу води, необхідної для приготування розчину:

M (Н2О) = m – m(КСl); m(Н2O) = 320-9,6 = 310,4 (г).

Задача 2. Нітрат калію масою 10 г розчинили у воді об’ємом 150 мл. Густина води дорівнює 1 г /мл. Розрахуйте масову частку солі в розчині.

Розв’язання. Масу розчинника (води) визначаємо множенням його об’єму У (Н2О) на густину р(Н2О):

M(Н2О) = V (Н2O) р(Н2O);m(Н2О) = 150 ∙ 1 = 150 (г).

Обчислюємо масу добутого розчину:

M=m (Н2O)+ m (KNO3); m = 150+10=160 (г).

Розраховуємо масову частку нітрату калію в розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Задача 3. У воді масою 100 г при температурі

25°С розчиняється фосфат калію К3РО4 масою 106 г. Розрахуйте масу фосфату калію, необхідного для приготування 20 г розчину К3РО4, насиченого при температурі 25°С.

Розв’язання. Маса насиченого при температурі 25 °С розчину К3РО4, який містить 100 г води, дорівнює:

M = m (К3РО4) + m (Н2О); m = 106 + 100 = 206 (г).

Обчислюємо масову частку фосфату калію в насиченому при температурі 25 °С розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розраховуємо масу фосфату калію, необхідного для приготування насиченого розчину масою 20 г:

M’ (К3РО4) = m’w(К3РO4); m’ (К3РО4) = 20 ∙ 0,515= 10,3 (г).

Задача 4. Кристалогідрат нітрату феруму(ІІІ) Fe(NO3)3 ∙ 9Н2O масою 60,6 г розчинили у воді масою 250 г. Визначте масову частку нітрату феруму(ІІІ) в добутому розчині.

Розв’язання. Маса добутого розчину становить:

M =m +m(Н2O); m = 60,6 + 250 = 310,6 (г).

Визначаємо кількість речовини кристалогідрату, розчиненого у воді:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Із формули кристалогідрату випливає:

N = n ; n = 0,15 (моль).

Знаходимо масу нітрату феруму(ІІІ), що міститься в розчині:

M = n М ;

M = 0,15 ∙ 242 = 36,3 (г) .

Розраховуємо масову частку нітрату феруму(ІІІ) в розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Задача 5. В лабораторії є розчин з масовою часткою гідроксиду натрію 25 %, густина якого дорівнює 1,27 г /мл. Розрахуйте його об’єм, який потрібно змішати з водою, щоб добути 500 мл розчину з масовою часткою NaOH 8 % (густина 1,09 г /моль).

Розв’язання. При розв’язуванні задачі позначимо величини, що стосуються вихідного розчину, індексом “1” (наприклад, m1 – маса вихідного розчину); величини, що стосуються розчину, який потрібно приготувати,- індексом “2” (m2 – маса розчину, який потрібно приготувати); величини, однакові для обох розчинів, індексами позначати не будемо.

Розраховуємо масу розчину NaOH, який потрібно приготувати:

M2 = V2 р2 ; m2 = 500 ∙ 1,09 = 545 (г).

Визначаємо масу чистого NaOH, який міститиметься в розчині (така сама маса гідроксиду натрію має міститися і у вихідному розчині, який буде розводитися водою):

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Обчислюємо масу розчину з (NaOH) = 25 %, в якому міститься гідроксид натрію масою 43,6 г:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розраховуємо об’єм вихідного розчину NaOH, який потрібно розвести водою:

V1 = m1/p1; V1 = 174,4/1,27 ≈ 137,3 (мл).

Задача 6. До розчину хлориду натрію (об’єм 120 мл, масова частка NaCl 16 %, густина 1,12 г/мл) додали воду об’ємом 80 мл (густина води 1 г/мл). Обчисліть масову частку хлориду натрію в добутому розчині.

Розв’язання. обчислюємо масу вихідного розчину m1 і масу води m(Н2O), що додали:

M1 = V1p1; m1=120 – 1,12 = 134,4 (г);

M(Н2O) = К(Н2O) р (Н2O); m(Н2O) = 80 ∙1 = 80 (г).

Розраховуємо масу добутого розчину:

M2 = m1 + m (Н2О); m2 = 134,4 + 80 = 214,4 (г).

Визначаємо масу хлориду натрію, який міститься у вихідному розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Маса NaCl у розчині після додавання води також дорівнюватиме 21,5 г.

Знаходимо масову частку хлориду натрію в добутому розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Задача 7. Сірководень об’ємом 14 мл розчинили у воді масою 500 г (нормальні умови). Обчисліть масову частку сірководню в розчині.

Розв’язання. Визначаємо кількість речовини сірководню, розчиненого у воді:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Маса розчиненого сірководню становить: m(H2S) = n(H2S)M[H2S);

M(H2S) = 0,000 625 – 34 = 0,02125 (г).

Знаходимо масу розчину:

M = m (Н2О) + m (H2S); m = 500 + 0,02125 ≈ 500,02 (г). Обчислюємо масову частку сірководню в добутому розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Задача 8. У склянку налили 200 мл води (густина 1 г/мл). Визначте об’єм розчину сульфату натрію (масова частка 12 %, густина 1,11 г/мл), який потрібно долити в склянку, щоб дістати розчин з масовою часткою Na2SO4 2 %.

Розв’язання. Введемо позначення: m1 – маса вихідного розчину сульфату натрію, в якому w1(Na2SO4) = 12 %. Маса Na2SO4, що міститься в цьому розчині, становить:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Знаходимо масу води у склянці: m(Н2O) = V(Н2O) р (Н2О); m(Н2O) = 200 -1 = 200 (г).

Обчислюємо масу розчину m2 після додавання у воду вихідного розчину сульфату натрію:

M2 = m1 + m(Н2O); m2 = (m1 + 200) (г).

Отже, в розчині, що має масу m2 = (m1 + 200) г, міститься Na2SO4 масою 0,12 m1. Масова частка Na2SO4 в цьому розчині становить:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розв’язавши це рівняння, знаходимо, що m1 = 40 г. Об’єм розчину, який потрібно додати в склянку з водою, становить: V1 = m1/p1; V1 = 40/1,11 = 36 (мл).

Молярна концентрація

Задача 1. Визначте молярну концентрацію розчину, добутого Внаслідок розчинення сульфату натрію масою 21,3 г у воді масою 150 г, якщо густина добутого розчину дорівнює 1,12 г /мл.

Розв’язання. Визначаємо масу добутого розчину:

M = m(Na2SO4) + m(Н2О); m = 21,3 + 150 = 171,3 (г).

Обчислюємо об’єм розчину:

V= m/р; V= 171,3/1,12 =153 (мл) = 0,153 (л).

Кількість речовини розчиненого сульфату натрію становить:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Молярна концентрація розчину с(В) – це відношення кількості розчиненої речовини В до об’єму розчину:

С (В) = n(B)/V.

Обчислюємо молярну концентрацію розчину сульфату натрію:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Задача 2. У лабораторії є розчин з масовою часткою сульфатної кислоти 5,5 % (густина 1,035 г/мл). Визначте об’єм цього розчину, який потрібний для приготування розчину 0,25 М H2SO4 об’ємом 300 мл.

Розв’язання. Обчислюємо кількість речовини сульфатної кислоти (100 %-го розчину), яка потрібна для приготування розчину 0,25 М H2SO4 об’ємом 0,3 л: n (H2SO4) = с (H2SO4) V; n (H2SO4) = 0,25 ∙ 0,3 = 0,075 (моль).

Маса H2SO4 становитиме: m (H2SO4) = n (H2SO4) М (H2SO4); m (H2SO4) = 0,075 – 98 = 7,35 (г).

Обчислюємо масу розчину з масовою часткою сульфатної кислоти 6,5 %, в якому міститься H2SO4 масою 7,35 г:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Визначаємо об’єм потрібного розчину:.

V=m/р; V= 133,6/1,035 ≈ 129,1 (мл).

Розрахунки за рівняннями реакцій, що відбуваються у розчинах

Задача 1. Яку масу розчину з масовою часткою гідроксиду натрію 4 % потрібно для повної нейтралізації хлоридної кислоти масою 30 г з масовою часткою НСl 5 %?

Розв’язання. Складаємо рівняння реакції, що відбувається в розчині:

НСl + NaOH = NaCl + Н2О.

Визначаємо масу і кількість речовини хлороводню, що міститься в розчині хлоридної кислоти:

M(НСl) = mw(НСl); m(НСl) = 30 – 0,05 = 15 (г);

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Із рівняння реакції випливає:

N(NaOH) = n(НСl); n(NaOH) = 0,0411 (моль).

0,0411 моль – кількість речовини гідроксиду натрію, яка потрібна для реакції.

Розраховуємо масу потрібного гідроксиду натрію:

M (NaOH) = n (NaOH)M (NaOH);

M(NaOH) = 0,0411 ∙ 40 = 1,644 (г).

Визначаємо необхідну масу m’ розчину гідроксиду натрію з w(NaOH) = 0,04 (4%):

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Задача 2. Який мінімальний об’єм оксиду карбону(IV) необхідно пропустити за нормальних умов через розчин масою 80 г з масовою часткою гідроксиду барію 5 %, щоб одержати гідрокарбонат барію?

Розв’язання. Записуємо рівняння реакції між гідроксидом барію і надлишком оксиду карбону(ІV):

Ва(ОН)2 + 2СО2 = Ва(НСО3)2.

Визначаємо масу гідроксиду барію, що міститься в розчині:

M = mw ;

M = 80 0,05 = 4 (г).

Кількість речовини гідроксиду барію становить:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Із рівняння реакції випливає:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

N(СO2) = 2n ;

N(СO2) = 2 – 0,0234 = 0,00468 (моль).

Визначаємо об’єм газу за нормальних умов:

V(СO2) = n(СO2) – Vm,

V(СO2) = 0,0468 – 22,4 = 1,05 (л).

Задача 3. Визначити масову частку солі, яку добуто під час змішування розчину об’ємом 40 мл з масовою часткою нітратної кислоти 0,2 і густиною 1,12 г/мл з часткою гідроксиду натрію 0,15 і густиною 1,17 г/мл.

Розв’язання. Введемо позначення:

M1 – маса; V1 – об’єм; р1 – густина розчину нітратної кислоти; m2 – маса; V2 – об’єм; р2 – густина розчину гідроксиду натрію; m3 – маса одержаного розчину. Записуємо рівняння реакції:

HNO3 + NaOH = NaNO3 + Н2О.

Визначаємо масу і кількість речовини HNO3 у розчині:

M1 = V1p1;

M1 = 40 – 1,12 = 44,8 (г);

M(НNO3) = m1w(HNO3);

M(HNO3) = 44,8 ∙ 0,2 = 8,96 (г);

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Аналогічно знаходимо масу і кількість речовини гідроксиду натрію в розчині:

M2 = V2p2;

M2 = 36 1,17 = 42,1 (г);

M(NaOH) = m1w(NaOH);

M(NaOH) = 42,1 – 0,15 = 6,32 (г);

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Із рівняння реакції випливає, що з нітратною кислотою кількістю речовини 0,142 моль реагуватиме гідроксид натрію кількістю речовини 0,142 моль, отже, NaOH взято з надміром.

Із рівняння реакції маємо:

N(NaOH) = n(HNO3); n (NaNO3) = 0,142 (моль).

Визначаємо масу солі, що утворилася:

M(NaNO3) = n(HNO3) M(NaNO3);

N(NaNO3) = 0,142 85 = 12,1 (г).

Маса добутого розчину становить:

M3 = m1 + m2,

M3 = 44,8 + 42,1 = 86,9 (г).

Визначаємо масову частку солі в добутому розчині:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Реакції обміну в розчинах електролітів

Задача 1. Реакція відбувається за рівнянням ЗВа2+ + 2РО3-4 = Ва3(РO4)2 ↓.

Напишіть два різних рівняння у молекулярній формі, що відповідають цим реакціям.

Розв’язання. До іонів у лівій частині вихідного рівняння допишемо іони з протилежним знаком заряду з таким коефіцієнтом, щоб можна було скласти формули речовин. При цьому враховуємо, що вихідні речовини повинні бути досить добре розчинними у воді. Потім ті самі іони з такими самими коефіцієнтами записуємо і в правій частині рівняння:

ЗВа2+ + 2РО3-4 = Ва3(РO4)2 ↓;

6Сl – + 6Н+ = 6Сl – + 6Н+.

Об’єднуючи іони обох рівнянь в молекули, дістанемо рівняння реакції в молекулярній формі:

ЗВаСl2 + 2Н3РO4 = Ва3(РO4)2 і + 6НСl.

Аналогічно добираємо й інші іони, що підходять:

3Ba2+ + 2РO3-4= Ва3(РO4)2 ↓;

6NO-3 + 6Na+ = 6NO-3 + 6Na+.

Дістаємо друге рівняння в молекулярній формі:

ЗВа(NО3)2 + 2N3РO4 = Ва3(РO4)2 ↓ + 6NaNO3.

Задача 2. Напишіть у молекулярній та іонній формах рівняння реакцій між хлоридом алюмінію і нітратом аргентуму. Наведіть приклад іншої реакції, суть якої виражається таким самим рівнянням, що і першої.

Розв’язання. Складаємо рівняння реакції в молекулярній формі:

АlСl3 + ЗАgМО3 = ЗАgСl↓ + Аl(NО3)3.

Зобразивши речовини, що добре дисоціюють, у вигляді іонів, одержимо іонне рівняння реакції:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Виключаємо з обох частин рівності однакові іони, тобто іони, що не беруть участі в реакції (їх підкреслено). Записуємо скорочене іонне рівняння реакції:

3Ag+ + ЗСl – = 3АgСl↓ або Аg+ + Сl – = АgОl.

З погляду теорії електролітичної дисоціації суть реакції, що відбиває скорочене іонне рівняння, зводиться до взаємодії іонів аргентуму з хлорид-іонами. Решта іонів участі в реакції не беруть.

Приклад іншої реакції, що виражається таким самим рівнянням у скороченій іонній формі:

Аg+ + Сl – = АgСl↓;

NO3- + Н+ = NO3- + Н+.

Рівняння в молекулярній формі:

АglNО3 + НСl = АgСl↓ + HNO3.

Водневий показник

Задача 1. Приймаючи, що сульфатна кислота дисоціює повністю, визначте pH її 0,012М розчину.

Розв’язання. Запишемо рівняння повної дисоціації сульфатної кислоти на іони:

H2SO4 ⇆ 2Н+ + SO42-.

Як бачимо, з 1 моль кислоти утворюється 2 моль Н+. Відповідно з 0,012 моль кислоти утворюється 0,024 моль Н+. Концентрація іонів гідрогену в розчині дорівнюватиме 0,025 моль/л. Звідси:

PH = – lg ; pH = – lg 0,024 = 1,62.

Задача 2. Визначте pH 0,005 М розчину гідроксиду натрію.

Розв’язання. У розчині сильний електроліт – гідроксид натрію – повністю дисоціює на іони:

NaOH ⇆Na+ + ОН-.

З 1 моль NaOH утворюється 1 моль ОН-, а з 0,005 моль NaOH – 0,005 моль ОН-. Отже, концентрація іонів ОН – дорівнює 0,005 моль/л.

Знаючи величину іонного добутку води = 10-14, знаходимо концентрацію іонів гідрогену:

Розвязування типових задач Масова частка розчиненої речовини   РОЗЧИНИ

Одержуємо

PH = – lg ; pH = – lg = 11,7.

Задача 3. Водневий показник розчину хлоридної кислоти дорівнює 2,1. Визначте концентрацію хлоридної кислоти в розчині.

Розв’язання. Позначимо концентрацію іонів гідрогену в розчині х. Тоді – lgх = 2,1 або lgх = -2,1. Перетворимо логарифм таким чином, щоб його характеристика була від’ємною, а мантиса – додатною (віднімемо 1 і додамо 1):

РН = – 2,1 = (-2 -1) + (-0,1 + 1) = – 3 + 0,9 – 3 = lg 10-3 , 0,9 = lg8.

Звідси lgx = lg8 + lg 10-3 = lg (8 ∙ 10-3), тобто = 8 ∙ 10-3 = 0,008 (моль/л).

У розчині сильна хлоридна кислота повністю дисоціює на іони:

НСl ⇆Н+ + Сl-.

1 моль іонів Н+ утворюється з 1 моль НСl, а 0,008 моль іонів Н+ утворюються з 0,008 моль НСl. Отже, концентрація хлоридної кислоти в розчині становить 0,008 моль/л.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Задачі на суміші.
Ви зараз читаєте: Розв’язування типових задач Масова частка розчиненої речовини – РОЗЧИНИ