Какая масса этилового спирта и воды содержится в 1 кг 40 раствора

Для удобства пользователей и возможности быстрого нахождения решения типовых (и не очень) задач на растворы.

Часть задач на процентную концентрацию раствора, а также на массовые/объёмные доли и выход продукта — находятся в теме «Задачи на массовые и объёмные доли», задачи на коллигативные свойста растворов, буферные смеси, жесткость воды, титриметрические расчеты находятся в соответствующих темах.
Кроме того, задачи на растворы, относящиеся к определенному разделу химии частично находятся в этих темах (напр., задачи на кислотно-основной баланс, расчеты с рН и рОН — в теме «Кислоты, основания, соли»).

©Для некоммерческого использования. При перепечатке решений обязательна ссылка на источник.

Всем успеха!

ПРОИЗВЕДЕНИЯ РАСТВОРИМОСТИ:
https://www.novedu.ru/katpr.htm
Предельные подвижности ионов:
https://www.chemport.ru/data/data139.shtml
КОЭФФИЦИЕНТЫ АКТИВНОСТИ ИОНОВ:
https://www.novedu.ru/aktiv.htm
КОНСТАНТЫ ИОНИЗАЦИИ КИСЛОТ:
https://www.novedu.ru/ionkisl.htm
КОНСТАНТЫ ИОНИЗАЦИИ ОСНОВАНИЙ:
https://www.novedu.ru/ionosn.htm
ФОРМУЛЫ ДЛЯ ПРИБЛИЖЕННОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ pН:
https://www.novedu.ru/2000/ferric.htm
ЭБУЛИОСКОПИЧЕСКИЕ (Kэ) И КРИОСКОПИЧЕСКИЕ (Kк) КОНСТАНТЫ:
https://www.novedu.ru/2000/krio.htm
СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ (Tпл, Ткип, ρ, растворимость):
https://www.novedu.ru/solv1.htm
Плотность водных растворов кислот и щелочей:
https://fptl.ru/spravo4nik/plotnost-1.html
Электронная справочная таблица «Плотность водных растворов кислот. Плотность олеума.»:
https://techemy.com/handbook/tab0001.php
ПЛОТНОСТЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КИСЛОТ:
https://www.novedu.ru/sprav/plot.htm
Электронная справочная таблица «Плотность водных растворов щелочей. Плотность известкового молока.»:
https://techemy.com/handbook/tab0002.php
Электронная справочная таблица «Плотность водных растворов неорганических солей.»:
https://techemy.com/handbook/tab0003.php
Электронная справочная таблица «Плотность водных растворов органических веществ.»:
https://techemy.com/handbook/tab0004.php
ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ В ИНТЕРВАЛЕ -10÷100°С:
https://www.chemport.ru/data/data35.shtml
Краткий справочник физико-химических величин» под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя:
https://eugene980.narod.ru/fh.htm

Методичка по аналитике: https://anchem.pro/sites/files/user_files/user4/doc/mu..
Пример расчета аналитической концентрации — см. задачу 85.
Закон разбавления Оствальда: Cм = Kд ∙ (1 — α) / α², для слабых электролитов α→0, Кд=α²С
Степень диссоциации α равна отношению числа (конц-и) распавшихся (диссоциировавших) молекул к общему числу (конц-и) молекул α=N/No=С/Сo
Формулы расчета и пересчета концентраций:
Масс. доля ω%= m(в-ва, г) ∙100 / m(р-ра, г)= m(в-ва, г) ∙ 100 / (ρ г/л ∙ V(р-ра, л)) =100См ∙ М / ρ, г/л = Cн ∙ М/ (10z ∙ ρ, г/мл)
Моляр. конц-я (моль/л, М) См=n(в-ва, моль) / V (р-ра, л) =1000ρ(г/мл)ω/М = Т ∙ 1000 /М
Норм. конц-я, или моляр. конц-я эквивалентов (моль/л, н) Сн (или N)=n/(ƒэкв·V)=См/ƒэкв.=См ∙ z
Моляльная конц-я (моль/кг) Cm = n(в-ва) / m(р-ля, кг) = 1000Cм / (1000ρ — Cм ∙ М)
Титр раствора (г/мл) Т=m (в-ва, г) /V (р-ра, мл) = 0,001См ∙ М
Титр по определяемому веществу, или условный титр (г/мл) T(A/B) = T(A) ∙ M(1/z B) / M(1/z A)
Мольная (молярная) доля — отношение числа молей растворенного вещества к общему числу молей всех веществ, имеющихся в растворе: χ(А) = n(А) / Σn
Правило смешивания двух р-ров с С1>С2 и объемами V: V1/V2=(C треб.-C2)/(C1-C треб.), или
двух р-ров с массами m: m1/m2=(С треб.- С2)/(С1- С треб.)
C получ.= (C1m1+C2m2)/(m1+ m2) = (C1V1ρ1+C2V2ρ2)/(V1+ V2)

Задача 1
Kакую молярность и нормальность имеет 40% раствор серной кислоты (p=1,307 г/мл)?

Решение:
См=1000pw/М = 1000 мл/л ∙ 1,307 г/мл ∙ 0,40 / 98,08 г/моль = 5,330 моль/л
Сн=См ∙ z
Число эквивалентности равно основности кислоты, отсюда: Сн=5,330 моль/л ∙ 2 = 10,66 моль/л

Задача 2
Найти массу раствора с массовой долей спирта 96%, который можно приготовить из этанола объемом 20 мл ( р=0,8 г/мл).

Решение:
масса чистого этанола m(C2H5OH)=V*p=20 мл * 0,8 г/мл = 16 г
масса раствора: m(раствора)=m(C2H5OH)*100% : w% = 16 г * 100% / 96% = 16,7 г

Задача 3
Вычислить нормальность раствора, если Т NaOH/SO3 = 0.02174.

Решение:
Т (NaOH/SO3) = 0.02174, нормальность, следует понимать, NaOH
Т (NaOH/SO3) = T(NaOH) x M(1/2 SO3) / M(NaOH)
0.02174= T(NaOH) x 40/40 = T(NaOH)
T(NaOH)=C(NaOH) x M(NaOH) / 1000
C(NaOH) = T(NaOH) / M(NaOH) х 1000
C(NaOH) =0.02174 / 40 х 1000
ответ: С(NaOH)=0,5431 N

Задача 4
Чему равно кол-во обменных эквивалентов в 1 моль вещества (z) для Na2СО3? (для определения нормальной концентрации рас-ра)

Ответ:
Фактор эквивалентности Na2CO3 в обменной реакции равен 1/2

Задача 5
Сколько граммов карбоната натрия потребуется для приготовления 2 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/ л?

Решение:
Молярная конц-я эквивалента (или нормальная конц-я) измеряется в моль-экв/л, а не в моль/л.
Но это так, в порядке примечания 🙂
Сн = 0,2 моль-экв/л
Сн = n/(ƒэкв·V) = m/(М · ƒэкв · V)
m = Сн · М ·ƒэкв · V
Для соли фактор эквивалентности ƒэкв = 1/произведение числа катионов на их заряд, т.о.
ƒэкв (Na2CO3)= ½
m (Na2CO3) = 0,2 моль-экв/л · 106 г/моль ·½ экв^-1 · 2 л = 21,2 г

Задача 6

Решение:
В 100 г р-ра 0,01 г соли, тогда в 200 г: 0,02 г соли и 200-0,02 = 199,98 г воды

Задача 7
При нагревании 120г 10%-ного раствора хлорида калия массовая доля растворенного вещества увеличилась в 1,2 раза. Сколько воды испарилось? (20г)

Решение:
Масса выпаренной воды m(воды)= m1(р-ра до выпаривания) — m2(р-ра после выпаривания)
При выпаривании воды масса соли не изменилась. Из формулы массовой доли:
ω%= m(соли) ∙ 100 / m(раствора),
m(соли)= m(раствора) ∙ ω% / 100 , поэтому:
ω1 ∙ m1(р-ра) = ω2 ∙ m2(р-ра)
ω2 = 1,2ω1
⇒ m2(р-ра) = ω1 ∙ m1(р-ра) / ω2 = ω1 ∙ m1(р-ра) / 1,2ω1 = m1(р-ра) / 1,2 = 120/1,2 = 100 г
⇒m(воды) = 120-100=20 г

Задача 8
Сколько граммов нитрата бария и 10 %- ного раствора нитрата бария нужно взять для приготовления 180 г 20 %-ного раствора этой соли? ( 20 г соли и 160 г раствора)

Решение:
m(соли в новом р-ре)= m(раствора) ∙ ω% / 100 = 180 ∙ 20 / 100 = 36 г
⇒ нужна масса воды 180-36 = 144 г
В 100 г 10% раствора 10 г соли и 90 г воды,
в Х г 10% раствора 144 г воды
Х = 144 ∙ 100 / 90 = 160 г 10%-го р-ра
В этом количестве содержится m(соли)= 160 ∙ 0,1 = 16 г
Значит нужно в раствор добавить еще 36-16=20 г соли.

Задача 9
Какова процентная концентрация раствора, полученного в результате растворения 18 г едкого натра в 180 г воды?

Решение:
Процентная концентрация раствора ω% = m(едкого натра) ∙ 100 / m(раствора)
m(раствора) = m(едкого натра) + m(воды)
ω% = 18 ∙ 100 / (180 + 18) = 9,1%

Задача 10
Определите нормальную концентрацию раствора, содержащего 33 г сульфида калия в 200 мл раствора.
Ответ: 1) 6Н; 2) 0,3Н; 3) 1,5Н; 4) 3Н.

Решение:
Нормальная конц-я Сн = Э/V = m/(Mэ ∙М)
Мэ = М / z
z = произведение заряда катиона на число катионов (или произведение заряда аниона на число анионов)
Для K2S z =2
Сн = 33 / (110/2 ∙ 0,2) = 3Н

Можно перевести молярную конц-ю в нормальную (и обратно): Сн = См ∙ z

Задача 11
40 г гидроксида натрия содержится следующем количестве 5% раствора:
А)800г Б)300г В)200 г.

Решение:
ω%= m (в-ва) ∙ 100/ m(p-pa) ⇒ m(p-pa) = m (в-ва) ∙ 100/ ω% = 40 ∙ 100/ 5 = 800 г

Задача 12
В растворе содержится 2кг воды и 400 г NaOH . Моляльная концентрация раствора равна 8 или 5?

Решение:
Моляльная конц-я — число молей в-ва в 1 кг (1000 г) растворителя (здесь — воды).
Cm = n (NaOH) / m (воды, кг) = m(NaOH) / [M (NaOH) ∙ m (воды, кг)] = 400 / (40 ∙ 2) = 5 моль/кг

Задача 13
В 2 литрах децимолярного раствора серной кислоты содержится растворенного вещ-ва:
1)4,9 г 2)9,8 г 3)9,6 г

Решение:
m = n ∙ M = Cм ∙ V ∙ M = 2 ∙ 0,1 ∙ 98 = 19,6 г

Задачa 14
Смешали 10 см3 10%-ного раствора HNO3 (пл. 1,056 г/см3) и 100 см3 30%-ного раствора HNO3 (пл. 1,184 г/см3). Вычислите массовую (процентную) долю полученного раствора. Ответ: 28.38%

Решение:
w%(раствора) = [m1(HNO3) + m2(HNO3)] / [m(раствора1) + m(раствора2)] x 100
m(раствора1)=V(раствора1) x p1 = 10 x 1,056 = 10,56 г
m(раствора2)=V(раствора2) x p2 = 100 x 1,184 = 118,4 г
m1(HNO3)=m(раствора1) x w1 = 10,56 x 0,1= 1,056 г
m2(HNO3)=m(раствора2) x w2 = 118,4 x 0,3= 35,52 г
w%(раствора) = (1,056+35,52) / (10,56+118,4) x 100 = 28,36%

Задачa 15
Какую навеску гидроксида натрия следует взять для приготовления 0,5 литра 0,2 N р-ра?

Решение:
n=CV=0,5 x 0,2=0,1 mol
m=nxM=0,1×40=4 gr

Задачa 16

Решение:
m=n∙M
M=98
n1=Cм∙V ⇒m=Cм∙V∙M = 0,1∙0,25∙98 = … г
n2=Cн∙V∙fэ ⇒ m=Cм∙V∙fэ∙M = 0,1∙0,25∙½∙98 = … г
(fэ — фактор эквивалентности, для кислоты=1/основность, т.е. для Н2SO4 = ½)

Задача 17

Решение:
Фактор эквивалентности щелочи равен числу ОН-, поэтому для NaОН См= Сн
См1∙ V1 = См2∙ V2 ⇒ V1= См2∙ V2/ См1 = 2,8 ∙ 20 / 18 = 3,11 л
В 1 л получ. р-ра 2,8 моль NaОН.
ω%(NaОН) = m(NaОН)∙100/m(p-pa)
m(p-pa) = V(мл) ∙ ρ = 1000 ∙ 1,11 = 1110 г
m(NaОН) = n(NaОН) ∙ M(NaОН)
M(NaОН)=40 г/моль
n(NaОН) = См2∙ V2 (л) = 2,8 ∙ 1 = 2,8 моль
⇒ ω%(NaОН) = 2,8 ∙ 40 ∙ 100 / 1110 = 10,1%

Задача 18
Во сколько раз концентрация ионов водорода в 0,1 н растворе азотистой кислоты больше, чем в 0,1 н растворе циановодородной кислоты? Константа диссоциации HNO2 равна 5 10^-4, константа диссоциации HCN равна 7,9∙10^-10.

Решение:
Обе кислоты одноосновные, поэтому нормальность равна молярности.
Cм = [H+]²/Кд ⇒ [H+]=√ (Cм ∙ Кд)
Для HNO2: [H+ в р-ре HNO2]=√ (0,1 ∙ 5 ∙10^-4)
Для HCN: [H+ в р-ре HCN]=√ (0,1 ∙ 7,9 ∙10^-10)
[H+ в р-ре HNO2] / [H+ в р-ре HCN] =
√ ( 5 ∙10^-4) / √ ( 7,9 ∙10^-10) = 796
Т.е. [H+] в 0,1 н. HNO2 больше в 796 раз, чем в 0,1 н. HCN.

Задача 19

Решение:
По закону разбавления Оствальда:
Cм = Kд ∙ (1 — α) / α²
где Cм — молярная концентрация, Kд — константа диссоциации кислоты, α — степень диссоциации.
Поскольку уксусная кислота — слабый электролит (Кд « 1), можно воспользоваться законом разбавления для слабых электролитов:
Кд = α²С, тогда α=√(Кд/С) = √(1,75 ∙ 10^-5 / 0,2) = 9,35 ∙ 10^-3 (0,94%)