Какая масса хлорида меди содержится в растворе объемом 15 л
Ñîðîêèí Â.Â.,
Çàãîðñêèé Â.Â., Ñâèòàíüêî È.Â.Çàäà÷è õèìè÷åñêèõ
îëèìïèàä.
1.3.Ðàñòâîðû
Ïðè ðåøåíèè çàäà÷, ñâÿçàííûõ ñ îïðåäåëåíèåì
êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðîâ, èñïîëüçóåòñÿ ïîíÿòèå î
ìàññîâîé èëè ìîëüíîé äîëå ðàñòâîðåííîãî
âåùåñòâà â ðàñòâîðå.
Ìàññîâàÿ äîëÿ ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà — ýòî
áåçðàçìåðíàÿ ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà, ðàâíàÿ
îòíîøåíèþ ìàññû ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà ê îáøåé
ìàññå ðàñòâîðà, ò. å.
ìàññîâàÿ äîëÿ
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà À,m(À)-ìàññà
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà À è ò — îáùàÿ ìàññà
ðàñòâîðà.
Ìàññîâóþ äîëþ (À) ìîæíî âûðàæàòü â äîëÿõ
åäèíèöû èëè â ïðîöåíòàõ (ïðîöåíòû — ýòî íå
ðàçìåðíîñòü!). Åñëè ìàññîâàÿ äîëÿ ñîëÿíîé êèñëîòû
ðàâíà 0,08 (8%), ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â ðàñòâîðå ñîëÿíîé
êèñëîòû ìàññîé 100 ã ñîäåðæèòñÿ ÍÑ1 ìàññîé 8 ã è
âîäà ìàññîé 100 — 8 = 92 (ã).
Âàæíåéøåé êîíöåíòðàöèåé, èñïîëüçóåìîé â
õèìè÷åñêîé ïðàêòèêå, ÿâëÿåòñÿ ìîëÿðíàÿ
êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðà. Ìîëÿðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ,
èëè ìîëÿðíîñòü, — ýòî âåëè÷èíà, ðàâíàÿ îòíîøåíèþ
êîëè÷åñòâà ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà (ìîëü) ê
îáúåìó ðàñòâîðà, âûðàæåííîìó â ëèòðàõ. Îñíîâíîé
åäèíèöåé ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèè ÿâëÿåòñÿ ìîëü/ë.
Ðàñòâîð, â 1 ë êîòîðîãî ñîäåðæèòñÿ 1 ìîëü
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà, íàçûâàåòñÿ
îäíîìîëÿðíûì.
Ïðèìåð 1. 500 ìë ðàñòâîðà ñîäåðæàò 20 ã NaOH.
Íàéäèòå ìîëÿðíóþ êîíöåíòðàöèþ ðàñòâîðà.
Ðåøåíèå. M(NaOH) = 40 ã/ìîëü; 20 ã NaOH ñîñòàâëÿåò 20/40 = 0,5
(ìîëü) NaOH. Äàëåå ñîñòàâëÿåì ïðîïîðöèþ:
| â 500 ìë ðàñòâîðà ñîäåðæèòñÿ 0,5 ìîëü NaOH, |
| â 1000 ìë -«- -«- -«—«—-«—-» õ ìîëü NaOH, |
ò. å. êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðà 1 ìîëü/ë (èëè 1Ì).
Ïðèìåð 2. Êðèñòàëëîãèäðàò CoCl2.6H2O
ìàññîé 476 ã ðàñòâîðèëè â âîäå, ïðè ýòîì ìàññîâàÿ
äîëÿ õëîðèäà êîáàëüòà(II) â ðàñòâîðå îêàçàëàñü
ðàâíîé 13,15%. Ðàññ÷èòàéòå ìàññó âîäû, âçÿòóþ äëÿ
ðàñòâîðåíèÿ êðèñòàëëîãèäðàòà.
Ðåøåíèå. M(CoCl2) = 130; Ì(ÑîÑl2.6Í2Î)
=238, ò. å. 476 ã. ÑîÑl2.6Í2Î
ñîñòàâëÿþò 2 ìîëü, â ðàñòâîðå, ñîîòâåòñòâåííî,
áóäåò íàõîäèòüñÿ 2 ìîëü ÑîÑl2 (2.130 = 260
ã).
|  ðàñòâîðå ìàññîé 100 ã ñîäåðæèòñÿ 13,15 ã ÑîÑl2, |
| -«—«- -«—«——«— õ ã ——«—«——» 260 ã ÑîÑl2, |
ñëåäîâàòåëüíî, ìàññà âîäû, âçÿòàÿ äëÿ
ðàñòâîðåíèÿ êðèñòàëëîãèäðàòà, ðàâíà 1976 — 476 (ìàññà
êðèñòàëëîãèäðàòà) = 1500 (ã).
Ïðèìåð 3. Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ðàñòâîðà
âçÿëè íàâåñêó âåùåñòâà ìàññîé òã è âîäó.
Ïîñëå ðàñòâîðåíèÿ ïîëó÷åí ðàñòâîð îáúåìîì Vñì3,
ïëîòíîñòüþ ð ã/ñì3. Ïðåäëîæèòå ôîðìóëó äëÿ
ðàñ÷åòà â îáùåì âèäå ìàññîâîé äîëè èñõîäíîãî
âåùåñòâà â ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå %. Âî âñåõ ëè ñëó÷àÿõ
ïðèãîäíà òàêàÿ ôîðìóëà? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû
âåùåñòâ, ïðè ðàñòâîðåíèè êîòîðûõ â âîäå ìîæíî
èñïîëüçîâàòü ýòó ôîðìóëó, è ïðèìåðû âåùåñòâ, äëÿ
êîòîðûõ ýòîé ôîðìóëîé ïîëüçîâàòüñÿ íåëüçÿ.
Ðåøåíèå. Ôîðìóëà äëÿ ðàñ÷åòà ìàññîâîé äîëè
âåùåñòâà â ðàñòâîðå èìååò âèä
Ýòó ôîðìóëó ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàñ÷åòà
ìàññîâîé äîëè â ðàñòâîðå, íàïðèìåð, òàêèõ
âåùåñòâ, êàê NaCl, K2SO4 è äð. Ôîðìóëà íå
ïðèãîäíà äëÿ âåùåñòâ, êîòîðûå ïðè ðàñòâîðåíèè â
âîäå ñ íåé õèìè÷åñêè âçàèìîäåéñòâóþò. Òàê, ïðè
ðàñòâîðåíèè íàòðèÿ â âîäå ïðîèñõîäèò ðåàêöèÿ
2Na + 2Í2Î = 2NaOH + Í2.
Ìàññà ðàñòâîðà ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ çà ñ÷åò
âûäåëåíèÿ âîäîðîäà; â ðàñòâîðå íàõîäèòñÿ íå
èñõîäíûé ìåòàëë, à åãî ãèäðîêñèä — NaOH.
Çàäà÷è
1. Ñêîëüêî (ã) íåîáõîäèìî âçÿòü ÑîÑl26Í2Î è
âîäû äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ 180 ã ðàñòâîðà õëîðèäà
êîáàëüòà ñ ìàññîâîé äîëåé 5%?
2. Ðàñòâîðèìîñòü Na2CO3 ïðè
òåìïåðàòóðå 20oÑ ðàâíà 21,8 ã â 100 ã. âîäû. ×åìó
ðàâíà ìàññîâàÿ äîëÿ âåùåñòâà (%) â íàñûùåííîì
ðàñòâîðå?
3. Â âîäå ðàñòâîðèëè 5 ã ìåäíîãî
êóïîðîñà CuSO4.5H2O è äîâåëè îáúåì
ðàñòâîðà äî 500 ñì3. Êàêîå êîëè÷åñòâî
ñóëüôàòà ìåäè ñîäåðæèòñÿ â ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå?
4. Ïðè ðàñòâîðåíèè 5,38 ã
êðèñòàëëîãèäðàòà ñóëüôàòà öèíêà ZnSO4.
xH2O â 92 ñì3 âîäû ïîëó÷åí ðàñòâîð ñ
ìàññîâîé äîëåé ñóëüôàòà öèíêà 0,0331. Óñòàíîâèòå
ñîñòàâ êðèñòàëëîãèäðàòà (âåëè÷èíó õ).
5. Õèìè÷åñêèì àíàëèçîì áûëî
óñòàíîâëåíî, ÷òî â êðèñòàëëîãèäðàòå, ïîëó÷åííîì
êðèñòàëëèçàöèåé õëîðèäà ëèòèÿ èç ðàñòâîðà,
ñîäåðæèòñÿ 7,19% ëèòèÿ. Êàêîâà ôîðìóëà ýòîãî
êðèñòàëëîãèäðàòà?
6. Ñêîëüêî ãðàììîâ êðèñòàëëîãèäðàòà FeSO47Í2Î
íåîáõîäèìî âçÿòü äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ 10 êã ðàñòâîðà
ñóëüôàòà æåëåçà (II) ñ ìàññîâîé äîëåé âåùåñòâà 5%?
7. Ñêîëüêî ãðàììîâ õëîðèäà íàòðèÿ
íóæíî ðàñòâîðèòü â 100 ã 15,5% ðàñòâîðà NaCl, ÷òîáû åãî
êîíöåíòðàöèÿ ñòàëà ðàâíîé 17,5%?
8. Îïðåäåëèòü, ñêîëüêî ãðàììîâ 10%-ãî
ðàñòâîðà îêñèäà ñåðû(VI) â ÷èñòîé ñåðíîé êèñëîòå è
60%-ãî ðàñòâîðà ñåðíîé êèñëîòû íåîáõîäèìî äëÿ
ïðèãîòîâëåíèÿ 480 ã 90%-ãî ðàñòâîðà êèñëîòû.
9. Âîäíûé ðàñòâîð îáúåìîì V ñì3 è
ïëîòíîñòüþ ð ã/ñì3 ñ ìàññîâîé äîëåé
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà (%) óïàðèëè äî âûäåëåíèÿ âñåãî
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â áåçâîäíîé ôîðìå.
Ïðåäëîæèòå ôîðìóëó äëÿ ðàñ÷åòà â îáùåì âèäå
ìàññû âûäåëèâøåãîñÿ âåùåñòâà m ã. Ïîäòâåðäèòå
ïðàâèëüíîñòü ôîðìóëû ðàñ÷åòàìè.
10. Ñìåøàëè 1 ë âîäû ñ 250 ñì3 ðàñòâîðà
àçîòíîé êèñëîòû (ìàññîâàÿ äîëÿ 50%, ïëîòíîñòü 1,3
ã/ñì3). Êàêîâà ìàññîâàÿ äîëÿ êèñëîòû (%) â
ïîëó÷åííîì òàêèì îáðàçîì ðàñòâîðå?
11. Êàêóþ íàâåñêó òâåðäîãî ãèäðîêñèäà íàòðèÿ
íåîáõîäèìî âçÿòü äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ 50 ñì3
ðàñòâîðà ñ êîíöåíòðàöèåé 0,15 ìîëü/ë?
12. ×åìó ðàâíà ìîëÿðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðà,
ñîäåðæàùåãî 4,0 ã ãèäðîêñèäà íàòðèÿ â 2 ë ðàñòâîðà?
13. ×åìó ðàâíà ìàññà âîäû, êîòîðóþ íåîáõîäèìî
ïðèëèòü ê 200 ã ðàñòâîðà ãèäðîêñèäà íàòðèÿ ñ
ìàññîâîé äîëåé 30% äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ðàñòâîðà
ãèäðîêñèäà íàòðèÿ ñ ìàññîâîé äîëåé 6%?
14. Êàêàÿ ìàññà (ã) àëþìîêàëèåâûõ êâàñöîâ KA1(SO4)2.12Í2Î
âûêðèñòàëëèçóåòñÿ èç 320 ã íàñûùåííîãî ïðè 20oÑ
ðàñòâîðà KA1(SO4)2, åñëè èñïàðèòü 160 ã
âîäû èç ýòîãî ðàñòâîðà ïðè 20oÑ? (Íàñûùåííûé
ïðè 20oÑ ðàñòâîð ñîäåðæèò 5,50% KA1(SO4)2
ïî ìàññå.)
Ðåøåíèÿ
1. Ìàññà áåçâîäíîé ñîëè â 180 ã 5%-ãî ðàñòâîðà
ðàâíà: m = 180.0,05 = 9 (ã); ÑîÑl2.6Í2Î:
Ì(ÑîÑl2) = 129 ã/ìîëü; 6.Ì(Í2Î) =6.18
ã/ìîëü.
| 9 ã- 129 ã/ìîëü, |
| õ ã — 618 ã/ìîëü, |
(ãäå õ-ìàññà âîäû â êðèñòàëëîãèäðàòå). Îòñþäà
òðåáóåìàÿ ìàññà êðèñòàëëîãèäðàòà ñîëè ðàâíà 9 +
7,6=16,6 (ã), à òðåáóåìàÿ ìàññà âîäû ðàâíà 180-16,6=163,4 (ã).
2. Â íàñûùåííîì ðàñòâîðå íà 100 ã âîäû ïðèõîäèòñÿ
21,8 ã Na2CO3, òàêèì îáðàçîì,
121,8 ã ðàñòâîðà ñîäåðæèò 21,8 ã Na2CO3,
100 ã -«- -«—«—-«——«—» õ ã Na2CO3,
ò. å.
(Na2CO3) â ðàñòâîðå ðàâíà 17,8%.
3. M(CuSO4.5H2O) =249,7 ã/ìîëü; â
ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå ñîäåðæèòñÿ: 5/249,7 = 0,02 (ìîëü)
ñîëè.
4. Ìàññà ðàñòâîðà, ïîëó÷åííîãî ïðè ðàñòâîðåíèè
êðèñòàëëîãèäðàòà, ñîñòàâëÿåò 92+5,38 = 97,38 (ã).
Ìàññà ZnSO4 ðàâíà 97,38/0,0331 = 3,23 (ã); M(ZnSO4) =
161,4 ã/ìîëü.
Íàõîäèì ìîëÿðíóþ ìàññó ZnSO4. xH2O
3,23 ã- 161,4 ã/ìîëü
5,38 ã — õ ã/ìîëü
õ = 269,4 ã/ìîëü.
M(ZnSO4 . xH2O) =269,4 ã/ìîëü; ìàññà
«x» ìîëü Í2Î ðàâíà 269,4- 161,4=108 (ã).
Êîëè÷åñòâî âîäû â êðèñòàëëîãèäðàòå ðàâíî 108/18 = 6
(ìîëü), ñëåäîâàòåëüíî, ñîñòàâ êðèñòàëëîãèäðàòà ZnSO4.6H2O.
5. Mr(LiCl) = 42,4; Ar(Li) = 6,9; õ — ÷èñëî ìîëåé Í2Î
â ìîëå êðèñòàëëîãèäðàòà.
| 7,19% ñîîòâåòñòâóþò 6,9 ã, |
| 100% -«- —«—-«—-«—» (4,24+18õ)ã, |
õ = 3. |
Ôîðìóëà âåùåñòâà LiCl.3H2O
6. Mr(FeSO4) = 152; Mr(FeSO4 .7H2O)
=278.
5 ã FeSO4 äîëæíî ñîäåðæàòüñÿ â 100 ã
ðàñòâîðà,
õ ã FeSO4-«- -«- —«—‘—-«——» â 10000 ã
-«- ,
 278 ã êðèñòàëëîãèäðàòà ñîäåðæèòñÿ 152 ã FeSO4
7. Â 100 ã 15,5%-ãî ðàñòâîðà ñîäåðæèòñÿ 15,5 ã ñîëè è 84,5
ã âîäû. Ïóñòü ðàñòâîðèëè õ ã ñîëè, òîãäà åå ìàññà â
ðàñòâîðå ñòàíåò (15,5 + õ) ã, à êîíöåíòðàöèÿ
8. Â 100 ã 10%-ãî îëåóìà ñîäåðæèòñÿ 10 ã SO3 è 90 ã
100%-é ñåðíîé êèñëîòû. Åñëè ïåðåñ÷èòàòü ñîäåðæàíèå
SO3, òî â 90 ã H2SO4 óñëîâíî
ñîäåðæèòñÿ âñåãî (18/98)-90 = 16,53 (ã) âîäû, îñòàëüíûå 100 —
16,53 = 83,47 (ã) â îëåóìå ñîñòàâëÿåò SO3.
Àíàëîãè÷íî â ñëó÷àå 60%-è ñåðíîé êèñëîòû: 40 + 60 ( 18/98) = 11,02 + 40 =
51,02 (ã) âîäû è 48,98 (ã) SO3. Â 480 ã 90%-è êèñëîòû
ñîäåðæèòñÿ 0,9.480 = 432 (ã) H2SO4,
èëè (80/98).432 = 352,65 (ã) SO3 è (480 -352,65) = 127,35 (ã)
âîäû. Ïóñòü íàäî âçÿòü õ ã îëåóìà, òîãäà 60%-é
êèñëîòû- (480-õ) ã.
 îëåóìå ñîäåðæèòñÿ (õ/100) .83,47 (ã) SO3, à
â êèñëîòå —- ÷òî â ñóììå ñîñòàâëÿåò 352,65 ã SO3.
,
ðåøàÿ óðàâíåíèå, ïîëó÷èì x = 340,8 (ã) îëåóìà, à
60%-é êèñëîòû ñîîòâåòñòâåííî 480-340,8=139,2 (ã).
9.
10.
| 50 ã ÍNÎ3 ñîäåðæèòñÿ â ðàñòâîðå ìàññîé 100 ã, |
| õ ã ÍNÎ3 -«—«- -«- -«—«——«——«——«250 ñì3.1,3 ã/ñì3 |
| õ ã ÍNÎ3 ñîäåðæèò ðàñòâîð ìàññîé 100 ã, |
| 162,5 ã ÍNÎ3—-«—-«—-«——«——«——«(1000 + 325) ã, |
ò. å. ìàññîâàÿ äîëÿ HNO3 â ðàñòâîðå 12,2%.
11.
| 0,15 ìîëü ñîäåðæèòñÿ â 1 ë ðàñòâîðà, |
| õ -«- -«- —«—-«——«—«—â 0,050 ë -«- |
| x = 0,0075 ìîëü NaOH, M(NaOH) = 40 ã/ìîëü, ñëåäîâàòåëüíî, ìàññà íàâåñêè ðàâíà 0,0075 40 = 30 ã |
12.
| 4,0 ã NaOH ñîäåðæèòñÿ â 2 ë ðàñòâîðà |
| x ã NaOH —-«—-«—-» â 1 ë -«- |
x = 2,0 ã. | ———————————————————— |
| 40 ã NaOH ñîîòâåòñòâóåò 1 ìîëü, |
| 2 ã NaOH —-«—-«——» õ ìîëü, |
| õ = 2.1/40 = 0,05 ìîëü â 1 ë ðàñòâîðà. |
13.
| Â ðàñòâîðå ìàññîé 100 ã ñîäåðæèòñÿ NaOH ìàññîé 30 ã |
| â ——«——«——-200 ã ——-«—-» NaOH —«—-» x ã |
x = 60ã NaOH |
| ——————————————————————— |
| NaOH ìàññîé 6 ã ñîäåðæèòñÿ â ðàñòâîðå ìàññîé100 ã |
| —-«—-«—-«-«—-«60ã—-«—-«——«——«——-«—«õ ã |
õ = 1000 ã |
Ê èñõîäíîìó ðàñòâîðó íåîáõîäèìî äîáàâèòü 1000 — 200 = 800 (ã) âîäû.
14. Îòíîñèòåëüíûå àòîìíûå ìàññû:
Ar(Ê)=39; Ar(Î) = 16; Ar(À1)=27; Ar(Í)
= 1.
à. 5,5 ã KAl(SO4)2 ñîîòâåòñòâóåò 10,10 ã KAl(SO4)212Í2Î
(òàê êàê 258 ã KAl(SO4)2 ñîîòâåòñòâóåò 474 ã
KAl(SO4)212H2O). Â íàñûùåííîì ðàñòâîðå
ñîäåðæèòñÿ:
á. Âîçìîæíûé âàðèàíò ðåøåíèÿ. Ïóñòü õ — ìàññà
âûêðèñòàëëèçîâàâøèõñÿ êâàñöîâ, à ó — ìàññà
íàñûùåííîãî ðàñòâîðà KA1(SO4)2, êîòîðàÿ
îñòàíåòñÿ ïîñëå êðèñòàëëèçàöèè. Ìàññîâàÿ äîëÿ
KA1(SO4)2 â êðèñòàëëîãèäðàòå ñîñòàâëÿåò
0,544. Òîãäà:
320 = x + y + 160, y = 160 — õ;
320 0,055 = x 0,544 + (160-x) 0,055;
õ= 17,99 ã.
Ñîðîêèí Â.Â.,
Çàãîðñêèé Â.Â., Ñâèòàíüêî È.Â.Çàäà÷è õèìè÷åñêèõ
îëèìïèàä.
1.3.Ðàñòâîðû
Ïðè ðåøåíèè çàäà÷, ñâÿçàííûõ ñ îïðåäåëåíèåì
êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðîâ, èñïîëüçóåòñÿ ïîíÿòèå î
ìàññîâîé èëè ìîëüíîé äîëå ðàñòâîðåííîãî
âåùåñòâà â ðàñòâîðå.
Ìàññîâàÿ äîëÿ ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà — ýòî
áåçðàçìåðíàÿ ôèçè÷åñêàÿ âåëè÷èíà, ðàâíàÿ
îòíîøåíèþ ìàññû ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà ê îáøåé
ìàññå ðàñòâîðà, ò. å.
ìàññîâàÿ äîëÿ
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà À,m(À)-ìàññà
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà À è ò — îáùàÿ ìàññà
ðàñòâîðà.
Ìàññîâóþ äîëþ (À) ìîæíî âûðàæàòü â äîëÿõ
åäèíèöû èëè â ïðîöåíòàõ (ïðîöåíòû — ýòî íå
ðàçìåðíîñòü!). Åñëè ìàññîâàÿ äîëÿ ñîëÿíîé êèñëîòû
ðàâíà 0,08 (8%), ýòî îçíà÷àåò, ÷òî â ðàñòâîðå ñîëÿíîé
êèñëîòû ìàññîé 100 ã ñîäåðæèòñÿ ÍÑ1 ìàññîé 8 ã è
âîäà ìàññîé 100 — 8 = 92 (ã).
Âàæíåéøåé êîíöåíòðàöèåé, èñïîëüçóåìîé â
õèìè÷åñêîé ïðàêòèêå, ÿâëÿåòñÿ ìîëÿðíàÿ
êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðà. Ìîëÿðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ,
èëè ìîëÿðíîñòü, — ýòî âåëè÷èíà, ðàâíàÿ îòíîøåíèþ
êîëè÷åñòâà ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà (ìîëü) ê
îáúåìó ðàñòâîðà, âûðàæåííîìó â ëèòðàõ. Îñíîâíîé
åäèíèöåé ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèè ÿâëÿåòñÿ ìîëü/ë.
Ðàñòâîð, â 1 ë êîòîðîãî ñîäåðæèòñÿ 1 ìîëü
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà, íàçûâàåòñÿ
îäíîìîëÿðíûì.
Ïðèìåð 1. 500 ìë ðàñòâîðà ñîäåðæàò 20 ã NaOH.
Íàéäèòå ìîëÿðíóþ êîíöåíòðàöèþ ðàñòâîðà.
Ðåøåíèå. M(NaOH) = 40 ã/ìîëü; 20 ã NaOH ñîñòàâëÿåò 20/40 = 0,5
(ìîëü) NaOH. Äàëåå ñîñòàâëÿåì ïðîïîðöèþ:
| â 500 ìë ðàñòâîðà ñîäåðæèòñÿ 0,5 ìîëü NaOH, |
| â 1000 ìë -«- -«- -«—«—-«—-» õ ìîëü NaOH, |
ò. å. êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðà 1 ìîëü/ë (èëè 1Ì).
Ïðèìåð 2. Êðèñòàëëîãèäðàò CoCl2.6H2O
ìàññîé 476 ã ðàñòâîðèëè â âîäå, ïðè ýòîì ìàññîâàÿ
äîëÿ õëîðèäà êîáàëüòà(II) â ðàñòâîðå îêàçàëàñü
ðàâíîé 13,15%. Ðàññ÷èòàéòå ìàññó âîäû, âçÿòóþ äëÿ
ðàñòâîðåíèÿ êðèñòàëëîãèäðàòà.
Ðåøåíèå. M(CoCl2) = 130; Ì(ÑîÑl2.6Í2Î)
=238, ò. å. 476 ã. ÑîÑl2.6Í2Î
ñîñòàâëÿþò 2 ìîëü, â ðàñòâîðå, ñîîòâåòñòâåííî,
áóäåò íàõîäèòüñÿ 2 ìîëü ÑîÑl2 (2.130 = 260
ã).
|  ðàñòâîðå ìàññîé 100 ã ñîäåðæèòñÿ 13,15 ã ÑîÑl2, |
| -«—«- -«—«——«— õ ã ——«—«——» 260 ã ÑîÑl2, |
ñëåäîâàòåëüíî, ìàññà âîäû, âçÿòàÿ äëÿ
ðàñòâîðåíèÿ êðèñòàëëîãèäðàòà, ðàâíà 1976 — 476 (ìàññà
êðèñòàëëîãèäðàòà) = 1500 (ã).
Ïðèìåð 3. Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ðàñòâîðà
âçÿëè íàâåñêó âåùåñòâà ìàññîé òã è âîäó.
Ïîñëå ðàñòâîðåíèÿ ïîëó÷åí ðàñòâîð îáúåìîì Vñì3,
ïëîòíîñòüþ ð ã/ñì3. Ïðåäëîæèòå ôîðìóëó äëÿ
ðàñ÷åòà â îáùåì âèäå ìàññîâîé äîëè èñõîäíîãî
âåùåñòâà â ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå %. Âî âñåõ ëè ñëó÷àÿõ
ïðèãîäíà òàêàÿ ôîðìóëà? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû
âåùåñòâ, ïðè ðàñòâîðåíèè êîòîðûõ â âîäå ìîæíî
èñïîëüçîâàòü ýòó ôîðìóëó, è ïðèìåðû âåùåñòâ, äëÿ
êîòîðûõ ýòîé ôîðìóëîé ïîëüçîâàòüñÿ íåëüçÿ.
Ðåøåíèå. Ôîðìóëà äëÿ ðàñ÷åòà ìàññîâîé äîëè
âåùåñòâà â ðàñòâîðå èìååò âèä
Ýòó ôîðìóëó ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàñ÷åòà
ìàññîâîé äîëè â ðàñòâîðå, íàïðèìåð, òàêèõ
âåùåñòâ, êàê NaCl, K2SO4 è äð. Ôîðìóëà íå
ïðèãîäíà äëÿ âåùåñòâ, êîòîðûå ïðè ðàñòâîðåíèè â
âîäå ñ íåé õèìè÷åñêè âçàèìîäåéñòâóþò. Òàê, ïðè
ðàñòâîðåíèè íàòðèÿ â âîäå ïðîèñõîäèò ðåàêöèÿ
2Na + 2Í2Î = 2NaOH + Í2.
Ìàññà ðàñòâîðà ïðè ýòîì óìåíüøàåòñÿ çà ñ÷åò
âûäåëåíèÿ âîäîðîäà; â ðàñòâîðå íàõîäèòñÿ íå
èñõîäíûé ìåòàëë, à åãî ãèäðîêñèä — NaOH.
Çàäà÷è
1. Ñêîëüêî (ã) íåîáõîäèìî âçÿòü ÑîÑl26Í2Î è
âîäû äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ 180 ã ðàñòâîðà õëîðèäà
êîáàëüòà ñ ìàññîâîé äîëåé 5%?
2. Ðàñòâîðèìîñòü Na2CO3 ïðè
òåìïåðàòóðå 20oÑ ðàâíà 21,8 ã â 100 ã. âîäû. ×åìó
ðàâíà ìàññîâàÿ äîëÿ âåùåñòâà (%) â íàñûùåííîì
ðàñòâîðå?
3. Â âîäå ðàñòâîðèëè 5 ã ìåäíîãî
êóïîðîñà CuSO4.5H2O è äîâåëè îáúåì
ðàñòâîðà äî 500 ñì3. Êàêîå êîëè÷åñòâî
ñóëüôàòà ìåäè ñîäåðæèòñÿ â ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå?
4. Ïðè ðàñòâîðåíèè 5,38 ã
êðèñòàëëîãèäðàòà ñóëüôàòà öèíêà ZnSO4.
xH2O â 92 ñì3 âîäû ïîëó÷åí ðàñòâîð ñ
ìàññîâîé äîëåé ñóëüôàòà öèíêà 0,0331. Óñòàíîâèòå
ñîñòàâ êðèñòàëëîãèäðàòà (âåëè÷èíó õ).
5. Õèìè÷åñêèì àíàëèçîì áûëî
óñòàíîâëåíî, ÷òî â êðèñòàëëîãèäðàòå, ïîëó÷åííîì
êðèñòàëëèçàöèåé õëîðèäà ëèòèÿ èç ðàñòâîðà,
ñîäåðæèòñÿ 7,19% ëèòèÿ. Êàêîâà ôîðìóëà ýòîãî
êðèñòàëëîãèäðàòà?
6. Ñêîëüêî ãðàììîâ êðèñòàëëîãèäðàòà FeSO47Í2Î
íåîáõîäèìî âçÿòü äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ 10 êã ðàñòâîðà
ñóëüôàòà æåëåçà (II) ñ ìàññîâîé äîëåé âåùåñòâà 5%?
7. Ñêîëüêî ãðàììîâ õëîðèäà íàòðèÿ
íóæíî ðàñòâîðèòü â 100 ã 15,5% ðàñòâîðà NaCl, ÷òîáû åãî
êîíöåíòðàöèÿ ñòàëà ðàâíîé 17,5%?
8. Îïðåäåëèòü, ñêîëüêî ãðàììîâ 10%-ãî
ðàñòâîðà îêñèäà ñåðû(VI) â ÷èñòîé ñåðíîé êèñëîòå è
60%-ãî ðàñòâîðà ñåðíîé êèñëîòû íåîáõîäèìî äëÿ
ïðèãîòîâëåíèÿ 480 ã 90%-ãî ðàñòâîðà êèñëîòû.
9. Âîäíûé ðàñòâîð îáúåìîì V ñì3 è
ïëîòíîñòüþ ð ã/ñì3 ñ ìàññîâîé äîëåé
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà (%) óïàðèëè äî âûäåëåíèÿ âñåãî
ðàñòâîðåííîãî âåùåñòâà â áåçâîäíîé ôîðìå.
Ïðåäëîæèòå ôîðìóëó äëÿ ðàñ÷åòà â îáùåì âèäå
ìàññû âûäåëèâøåãîñÿ âåùåñòâà m ã. Ïîäòâåðäèòå
ïðàâèëüíîñòü ôîðìóëû ðàñ÷åòàìè.
10. Ñìåøàëè 1 ë âîäû ñ 250 ñì3 ðàñòâîðà
àçîòíîé êèñëîòû (ìàññîâàÿ äîëÿ 50%, ïëîòíîñòü 1,3
ã/ñì3). Êàêîâà ìàññîâàÿ äîëÿ êèñëîòû (%) â
ïîëó÷åííîì òàêèì îáðàçîì ðàñòâîðå?
11. Êàêóþ íàâåñêó òâåðäîãî ãèäðîêñèäà íàòðèÿ
íåîáõîäèìî âçÿòü äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ 50 ñì3
ðàñòâîðà ñ êîíöåíòðàöèåé 0,15 ìîëü/ë?
12. ×åìó ðàâíà ìîëÿðíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ðàñòâîðà,
ñîäåðæàùåãî 4,0 ã ãèäðîêñèäà íàòðèÿ â 2 ë ðàñòâîðà?
13. ×åìó ðàâíà ìàññà âîäû, êîòîðóþ íåîáõîäèìî
ïðèëèòü ê 200 ã ðàñòâîðà ãèäðîêñèäà íàòðèÿ ñ
ìàññîâîé äîëåé 30% äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ðàñòâîðà
ãèäðîêñèäà íàòðèÿ ñ ìàññîâîé äîëåé 6%?
14. Êàêàÿ ìàññà (ã) àëþìîêàëèåâûõ êâàñöîâ KA1(SO4)2.12Í2Î
âûêðèñòàëëèçóåòñÿ èç 320 ã íàñûùåííîãî ïðè 20oÑ
ðàñòâîðà KA1(SO4)2, åñëè èñïàðèòü 160 ã
âîäû èç ýòîãî ðàñòâîðà ïðè 20oÑ? (Íàñûùåííûé
ïðè 20oÑ ðàñòâîð ñîäåðæèò 5,50% KA1(SO4)2
ïî ìàññå.)
Ðåøåíèÿ
1. Ìàññà áåçâîäíîé ñîëè â 180 ã 5%-ãî ðàñòâîðà
ðàâíà: m = 180.0,05 = 9 (ã); ÑîÑl2.6Í2Î:
Ì(ÑîÑl2) = 129 ã/ìîëü; 6.Ì(Í2Î) =6.18
ã/ìîëü.
| 9 ã- 129 ã/ìîëü, |
| õ ã — 618 ã/ìîëü, |
(ãäå õ-ìàññà âîäû â êðèñòàëëîãèäðàòå). Îòñþäà
òðåáóåìàÿ ìàññà êðèñòàëëîãèäðàòà ñîëè ðàâíà 9 +
7,6=16,6 (ã), à òðåáóåìàÿ ìàññà âîäû ðàâíà 180-16,6=163,4 (ã).
2. Â íàñûùåííîì ðàñòâîðå íà 100 ã âîäû ïðèõîäèòñÿ
21,8 ã Na2CO3, òàêèì îáðàçîì,
121,8 ã ðàñòâîðà ñîäåðæèò 21,8 ã Na2CO3,
100 ã -«- -«—«—-«——«—» õ ã Na2CO3,
ò. å.
(Na2CO3) â ðàñòâîðå ðàâíà 17,8%.
3. M(CuSO4.5H2O) =249,7 ã/ìîëü; â
ïîëó÷åííîì ðàñòâîðå ñîäåðæèòñÿ: 5/249,7 = 0,02 (ìîëü)
ñîëè.
4. Ìàññà ðàñòâîðà, ïîëó÷åííîãî ïðè ðàñòâîðåíèè
êðèñòàëëîãèäðàòà, ñîñòàâëÿåò 92+5,38 = 97,38 (ã).
Ìàññà ZnSO4 ðàâíà 97,38/0,0331 = 3,23 (ã); M(ZnSO4) =
161,4 ã/ìîëü.
Íàõîäèì ìîëÿðíóþ ìàññó ZnSO4. xH2O
3,23 ã- 161,4 ã/ìîëü
5,38 ã — õ ã/ìîëü
õ = 269,4 ã/ìîëü.
M(ZnSO4 . xH2O) =269,4 ã/ìîëü; ìàññà
«x» ìîëü Í2Î ðàâíà 269,4- 161,4=108 (ã).
Êîëè÷åñòâî âîäû â êðèñòàëëîãèäðàòå ðàâíî 108/18 = 6
(ìîëü), ñëåäîâàòåëüíî, ñîñòàâ êðèñòàëëîãèäðàòà ZnSO4.6H2O.
5. Mr(LiCl) = 42,4; Ar(Li) = 6,9; õ — ÷èñëî ìîëåé Í2Î
â ìîëå êðèñòàëëîãèäðàòà.
| 7,19% ñîîòâåòñòâóþò 6,9 ã, |
| 100% -«- —«—-«—-«—» (4,24+18õ)ã, |
õ = 3. |
Ôîðìóëà âåùåñòâà LiCl.3H2O
6. Mr(FeSO4) = 152; Mr(FeSO4 .7H2O)
=278.
5 ã FeSO4 äîëæíî ñîäåðæàòüñÿ â 100 ã
ðàñòâîðà,
õ ã FeSO4-«- -«- —«—‘—-«——» â 10000 ã
-«- ,
 278 ã êðèñòàëëîãèäðàòà ñîäåðæèòñÿ 152 ã FeSO4
7. Â 100 ã 15,5%-ãî ðàñòâîðà ñîäåðæèòñÿ 15,5 ã ñîëè è 84,5
ã âîäû. Ïóñòü ðàñòâîðèëè õ ã ñîëè, òîãäà åå ìàññà â
ðàñòâîðå ñòàíåò (15,5 + õ) ã, à êîíöåíòðàöèÿ
8. Â 100 ã 10%-ãî îëåóìà ñîäåðæèòñÿ 10 ã SO3 è 90 ã
100%-é ñåðíîé êèñëîòû. Åñëè ïåðåñ÷èòàòü ñîäåðæàíèå
SO3, òî â 90 ã H2SO4 óñëîâíî
ñîäåðæèòñÿ âñåãî (18/98)-90 = 16,53 (ã) âîäû, îñòàëüíûå 100 —
16,53 = 83,47 (ã) â îëåóìå ñîñòàâëÿåò SO3.
Àíàëîãè÷íî â ñëó÷àå 60%-è ñåðíîé êèñëîòû: 40 + 60 ( 18/98) = 11,02 + 40 =
51,02 (ã) âîäû è 48,98 (ã) SO3. Â 480 ã 90%-è êèñëîòû
ñîäåðæèòñÿ 0,9.480 = 432 (ã) H2SO4,
èëè (80/98).432 = 352,65 (ã) SO3 è (480 -352,65) = 127,35 (ã)
âîäû. Ïóñòü íàäî âçÿòü õ ã îëåóìà, òîãäà 60%-é
êèñëîòû- (480-õ) ã.
 îëåóìå ñîäåðæèòñÿ (õ/100) .83,47 (ã) SO3, à
â êèñëîòå —- ÷òî â ñóììå ñîñòàâëÿåò 352,65 ã SO3.
,
ðåøàÿ óðàâíåíèå, ïîëó÷èì x = 340,8 (ã) îëåóìà, à
60%-é êèñëîòû ñîîòâåòñòâåííî 480-340,8=139,2 (ã).
9.
10.
| 50 ã ÍNÎ3 ñîäåðæèòñÿ â ðàñòâîðå ìàññîé 100 ã, |
| õ ã ÍNÎ3 -«—«- -«- -«—«——«——«——«250 ñì3.1,3 ã/ñì3 |
| õ ã ÍNÎ3 ñîäåðæèò ðàñòâîð ìàññîé 100 ã, |
| 162,5 ã ÍNÎ3—-«—-«—-«——«——«——«(1000 + 325) ã, |
ò. å. ìàññîâàÿ äîëÿ HNO3 â ðàñòâîðå 12,2%.
11.
| 0,15 ìîëü ñîäåðæèòñÿ â 1 ë ðàñòâîðà, |
| õ -«- -«- —«—-«——«—«—â 0,050 ë -«- |
| x = 0,0075 ìîëü NaOH, M(NaOH) = 40 ã/ìîëü, ñëåäîâàòåëüíî, ìàññà íàâåñêè ðàâíà 0,0075 40 = 30 ã |
12.
| 4,0 ã NaOH ñîäåðæèòñÿ â 2 ë ðàñòâîðà |
| x ã NaOH —-«—-«—-» â 1 ë -«- |
x = 2,0 ã. | ———————————————————— |
| 40 ã NaOH ñîîòâåòñòâóåò 1 ìîëü, |
| 2 ã NaOH —-«—-«——» õ ìîëü, |
| õ = 2.1/40 = 0,05 ìîëü â 1 ë ðàñòâîðà. |
13.
| Â ðàñòâîðå ìàññîé 100 ã ñîäåðæèòñÿ NaOH ìàññîé 30 ã |
| â ——«——«——-200 ã ——-«—-» NaOH —«—-» x ã |
x = 60ã NaOH |
| ——————————————————————— |
| NaOH ìàññîé 6 ã ñîäåðæèòñÿ â ðàñòâîðå ìàññîé100 ã |
| —-«—-«—-«-«—-«60ã—-«—-«——«——«——-«—«õ ã |
õ = 1000 ã |
Ê èñõîäíîìó ðàñòâîðó íåîáõîäèìî äîáàâèòü 1000 — 200 = 800 (ã) âîäû.
14. Îòíîñèòåëüíûå àòîìíûå ìàññû:
Ar(Ê)=39; Ar(Î) = 16; Ar(À1)=27; Ar(Í)
= 1.
à. 5,5 ã KAl(SO4)2 ñîîòâåòñòâóåò 10,10 ã KAl(SO4)212Í2Î
(òàê êàê 258 ã KAl(SO4)2 ñîîòâåòñòâóåò 474 ã
KAl(SO4)212H2O). Â íàñûùåííîì ðàñòâîðå
ñîäåðæèòñÿ:
á. Âîçìîæíûé âàðèàíò ðåøåíèÿ. Ïóñòü õ — ìàññà
âûêðèñòàëëèçîâàâøèõñÿ êâàñöîâ, à ó — ìàññà
íàñûùåííîãî ðàñòâîðà KA1(SO4)2, êîòîðàÿ
îñòàíåòñÿ ïîñëå êðèñòàëëèçàöèè. Ìàññîâàÿ äîëÿ
KA1(SO4)2 â êðèñòàëëîãèäðàòå ñîñòàâëÿåò
0,544. Òîãäà:
320 = x + y + 160, y = 160 — õ;
320 0,055 = x 0,544 + (160-x) 0,055;
õ= 17,99 ã.