розчиномназивають гомогенну суміш двох або більше компонентів.
Речовини, змішуванням яких отриманий розчин, називають його компонентами.
Серед компонентів розчину розрізняють розчинена речовина, яке може бути не одне, та розчинник. Наприклад, у разі розчину цукру у воді цукор є розчиненою речовиною, а вода є розчинником.
Іноді поняття розчинник може бути застосовано однаково до будь-якого з компонентів. Наприклад, це стосується тих розчинів, які отримані змішуванням двох або більше рідин, що ідеально розчиняються один в одному. Так, зокрема, у розчині, що складається зі спирту та води, розчинником може бути названий як спирт, так і вода. Однак найчастіше щодо водомістких розчинів традиційно розчинником прийнято називати воду, а розчиненою речовиною другий компонент.
Як кількісну характеристику складу розчину найчастіше використовують таке поняття, як масова часткаречовини у розчині. Масовою часткою речовини називають відношення маси цієї речовини до маси розчину, в якому вона міститься:
де ω (В-ва) - масова частка речовини, що міститься в розчині (г), m(В-ва) - маса речовини, що міститься в розчині (г), m(р-ра) - маса розчину (г).
З формули (1) випливає, що масова частка може набувати значення від 0 до 1, тобто становить частки одиниці. У зв'язку з цим масову частку можна виражати у відсотках (%), причому саме в такому форматі вона фігурує практично у всіх завданнях. Масова частка, виражена у відсотках, розраховується за формулою, схожою з формулою (1) з тією різницею, що відношення маси розчиненої речовини до маси всього розчину множать на 100%:
Для розчину, що складається тільки з двох компонентів, можуть бути розраховані відповідно масові частки розчиненої речовини ω(р.в.) і масова частка розчинника ω(розчинника).
Масову частку розчиненої речовини називають також концентрацією розчину.
Для двокомпонентного розчину його маса складається з мас розчиненої речовини та розчинника:
Також у разі двокомпонентного розчину сума масових часток розчиненої речовини та розчинника завжди становить 100%:
Очевидно, що, крім записаних вище формул, слід знати і всі формули, які безпосередньо з них математично виводяться. Наприклад:
Також необхідно пам'ятати формулу, що зв'язує масу, об'єм та щільність речовини:
m = ρ∙V
а також обов'язково потрібно знати, що густина води дорівнює 1 г/мл. Тому обсяг води в мілілітрах чисельно дорівнює масі води в грамах. Наприклад, 10 мл води мають масу 10 г, 200 мл – 200 г тощо.
Щоб успішно вирішувати завдання, крім знання зазначених вище формул, дуже важливо довести до автоматизму навички їх застосування. Досягти цього можна лише вирішенням великої кількості різноманітних завдань. Завдання з реальних іспитів ЄДІ на тему "Розрахунки з використанням поняття "масова частка речовини в розчині"" можна вирішити.
Приклади завдань на розчини
Приклад 1
Розрахуйте масову частку нітрату калію в розчині, отриманому змішуванням 5 г солі та 20 г води.
Рішення:
Розчиненим речовиною у разі є нітрат калію, а розчинником — вода. Тому формули (2) та (3) можуть бути записані відповідно як:
З умови m(KNO 3) = 5 г, а m(Н 2 O) = 20 г, отже:
Приклад 2
Яку масу води необхідно додати до 20 г глюкози для отримання 10% розчину глюкози.
Рішення:
З умов завдання випливає, що розчиненою речовиною є глюкоза, а розчинником вода. Тоді формула (4) може бути записана у нашому випадку так:
З умови ми знаємо масову частку (концентрацію) глюкози та саму масу глюкози. Позначивши масу води як x г, ми можемо записати на основі формули вище наступне рівносильне рівняння:
Вирішуючи це рівняння знаходимо x:
тобто. m(H 2 O) = x г = 180 г
Відповідь: m(H 2 O) = 180 г
Приклад 3
150 г 15%-ного розчину хлориду натрію змішали зі 100 г 20%-ного розчину цієї солі. Яка масова частка солі в одержаному розчині? Відповідь вкажіть з точністю до цілих.
Рішення:
Для вирішення завдань на приготування розчинів зручно використовувати таку таблицю:
1-й розчин |
2-й розчин |
3-й розчин |
|
m р.в. |
|||
m р-ну |
|||
ω р.в. |
де m р.в. , m р-ну та ω р.в. - Значення маси розчиненої речовини, маси розчину і масової частки розчиненої речовини відповідно, індивідуальні для кожного з розчинів.
З умови ми знаємо, що:
m (1) розчину = 150 г,
ω (1) р.в. = 15%,
m (2) розчину = 100 г,
ω (1) р.в. = 20%,
Вставимо всі ці значення таблицю, отримаємо:
Нам слід згадати такі формули, необхідні розрахунків:
ω р.в. = 100% ∙ m р.в. / m р-ну, m р.в. = m р-ну ∙ ω р.в. /100%, m р-ну = 100% ∙ m р.в. / р.в.
Починаємо заповнювати таблицю.
Якщо рядку чи стовпчику відсутня лише одне значення, його можна порахувати. Виняток - рядок з р.в.Знаючи значення у двох її осередках, значення в третій розрахувати не можна.
У першому стовпці відсутнє значення лише в одному осередку. Отже, ми можемо розрахувати його:
m (1) р.в. = m (1) р-ну ∙ ω (1) р.в. /100% = 150 г ∙ 15%/100% = 22,5 г
Аналогічно у нас відомі значення у двох осередках другого стовпця, значить:
m (2) р.в. = m (2) р-ну ∙ ω (2) р.в. /100% = 100 г ∙ 20%/100% = 20 г
Внесемо розраховані значення таблицю:
Тепер у нас стали відомі два значення у першому рядку та два значення у другому рядку. Значить ми можемо розрахувати відсутні значення (m (3) р.в. і m (3) р-ра):
m (3) р.в. = m (1) р.в. + m (2) р.в. = 22,5 г + 20 г = 42,5 г
m (3) р-ра = m (1) р-ра + m (2) р-ра = 150 г + 100 г = 250 г.
Внесемо розраховані значення таблицю, отримаємо:
Ось тепер ми впритул підібралися до розрахунку шуканої величини ω (3) р.в. . У стовпці, де вона розташована, відомий вміст двох інших осередків, значить ми можемо її розрахувати:
ω (3) р.в. = 100% m (3)р.в. /m (3)р-ра = 100% ∙ 42,5 г/250 г = 17%
Приклад 4
До 200 г 15%-ного розчину натрію хлориду додали 50 мл води. Яка масова частка солі отриманому розчині. Відповідь вкажіть з точністю до сотих _______%
Рішення:
Насамперед слід звернути увагу на те, що замість маси доданої води нам дано її обсяг. Розрахуємо її масу, знаючи, що густина води дорівнює 1 г/мл:
m доб. (H 2 O) = V доб. (H 2 O) ∙ ρ (H 2 O) = 50 мл ∙ 1 г/мл = 50 г
Якщо розглядати воду як 0% розчин хлориду натрію, що містить відповідно 0 г хлориду натрію, завдання можна вирішити за допомогою такої ж таблиці, як у прикладі вище. Накреслимо таку таблицю і вставимо відомі нам значення до неї:
У першому стовпці відомі два значення, тож можемо порахувати третє:
m (1) р.в. = m (1) р-ра ∙ ω (1) р.в. /100% = 200 г ∙ 15%/100% = 30 г,
У другому рядку теж відомі два значення, значить можемо розрахувати третє:
m (3) р-ра = m (1) р-ра + m (2) р-ра = 200 г + 50 г = 250 г,
Внесемо розраховані значення до відповідних осередків:
Тепер стали відомі два значення у першому рядку, отже можемо порахувати значення m(3)р.в. у третьому осередку:
m (3) р.в. = m (1) р.в. + m (2) р.в. = 30 г + 0 г = 30 г
ω (3) р.в. = 30/250 ∙ 100% = 12%.
Завдання 3.1.Визначте масу води 250 г 10%-ного розчину хлориду натрію.
Рішення.З w = m в-ва / m р-разнаходимо масу хлориду натрію:
m в-ва = w m р-ну = 0,1 250 г = 25 г NaCl
Оскільки m р-ну = m в-ва + m р-лю, то отримуємо:
m(Н 2 0) = m р-ну - m в-ва = 250 г - 25 г = 225 г Н 2 0.
Завдання 3.2.Визначте масу хлороводню в 400 мл розчину соляної кислоти з масовою часткою 0,262 і щільністю 1,13 г/мл.
Рішення.Оскільки w = m в-ва / (V ρ), то отримуємо:
m в-ва = w V ρ = 0,262 400 мл 1,13 г/мл = 118 г
Завдання 3.3.До 200 г 14% розчину солі додали 80 г води. Визначте масову частку солі отриманому розчині.
Рішення.Знаходимо масу солі у вихідному розчині:
m солі = w m р-ну = 0,14 200 г = 28 г.
Ця маса солі залишилася й у новому розчині. Знаходимо масу нового розчину:
m р-ну = 200 г + 80 г = 280 г.
Знаходимо масову частку солі в отриманому розчині:
w = m солі / m р-ну = 28 г / 280 г = 0,100.
Завдання 3.4.Який об'єм 78%-ного розчину сірчаної кислоти із щільністю 1,70 г/мл треба взяти для приготування 500 мл 12%-ного розчину сірчаної кислоти із щільністю 1,08 г/мл?
Рішення.Для першого розчину маємо:
w 1 = 0,78і ρ 1 = 1,70 г/мл.
Для другого розчину маємо:
V 2 = 500 мл, w 2 = 0,12і ρ 2 = 1,08 г/мл.
Оскільки другий розчин готуємо з першого додаванням води, маси речовини в обох розчинах однакові. Знаходимо масу речовини у другому розчині. З w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)маємо:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,12 500 мл 1,08 г/мл = 64,8 г.
m 2 = 64,8 г. Знаходимо
об'єм першого розчину. З w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)маємо:
V 1 = m 1 /(w 1 ρ 1) = 64,8 г/(0,78 1,70 г/мл) = 48,9 мл.
Завдання 3.5.Який об'єм 4,65% розчину гідроксиду натрію з щільністю 1,05 г/мл можна приготувати з 50 мл 30% розчину гідроксиду натрію з щільністю 1,33 г/мл?
Рішення.Для першого розчину маємо:
w 1 = 0,0465і ρ 1 = 1,05 г/мл.
Для другого розчину маємо:
V 2 = 50 мл, w 2 = 0,30і ρ 2 = 1,33 г/мл.
Оскільки перший розчин готуємо з другого додаванням води, маси речовини в обох розчинах однакові. Знаходимо масу речовини у другому розчині. З w 2 = m 2 / (V 2 ρ 2)маємо:
m 2 = w 2 V 2 ρ 2 = 0,30 50 мл 1,33 г/мл = 19,95 г.
Маса речовини у першому розчині також дорівнює m 2 = 19,95 г.
Знаходимо об'єм першого розчину. З w 1 = m 1 / (V 1 ρ 1)маємо:
V 1 = m 1 / (w 1 ρ 1) = 19,95 г / (0,0465 1,05 г/мл) = 409 мл.
Коефіцієнт розчинності (розчинність) - максимальна маса речовини, що розчиняється в 100 г води при даній температурі. Насичений розчин - це розчин речовини, який знаходиться в рівновазі з наявним осадом цієї речовини.
Завдання 3.6.Коефіцієнт розчинності хлорату калію при 25 °С дорівнює 8,6 г. Визначте масову частку цієї солі в насиченому розчині при 25 °С.
Рішення.У 100 г води розчинилося 86 г солі.
Маса розчину дорівнює:
m р-ну = m води + m солі = 100 г + 8,6 г = 108,6 г,
а масова частка солі в розчині дорівнює:
w = m солі / m р-ну = 8,6 г / 108,6 г = 0,0792.
Завдання 3.7.Масова частка солі в насиченому при 20 ° С розчині калію хлориду дорівнює 0,256. Визначте розчинність цієї солі у 100 г води.
Рішення.Нехай розчинність солі дорівнює хм у 100 г води.
Тоді маса розчину дорівнює:
m р-ну = m води + m солі = (х + 100) г,
а масова частка дорівнює:
w = m солі / m р-ну = х / (100 + х) = 0,256.
Звідси
х = 25,6 + 0,256 х; 0,744 х = 25,6; х = 34,4 гна 100 грамів води.
Молярна концентрація з- Відношення кількості розчиненої речовини v (моль)до об'єму розчину V (у літрах), з = v (моль) / V (л), с = m в-ва / (М V (л)).
Молярна концентрація показує число моль речовини в 1 л розчину: якщо децимолярний розчин ( з = 0,1 М = 0,1 моль/л) означає, що 1 л розчину міститься 0,1 моль речовини.
Завдання 3.8.Визначте масу КОН, необхідну приготування 4 л 2 М розчину.
Рішення.Для розчинів з молярною концентрацією маємо:
з = m/(М V),
де з- молярна концентрація,
m- маса речовини,
М- молярна маса речовини,
V- Об'єм розчину в літрах.
Звідси
m = з М V(л) = 2 моль/л 56 г/моль 4 л = 448 г КОН.
Завдання 3.9.Скільки мл 98% розчину Н 2 SO 4 (ρ = 1,84 г/мл) необхідно взяти для приготування 1500 мл 0,25 М розчину?
Рішення. Завдання на розведення розчину. Для концентрованого розчину маємо:
w 1 = m 1 / (V 1 (мл) ρ 1).
Необхідно знайти об'єм цього розчину V 1 (мл) = m 1 / (w 1 ρ 1).
Оскільки розведений розчин готується з концентрованого змішуванням останнього з водою, маса речовини в цих двох розчинах буде однакова.
Для розбавленого розчину маємо:
з 2 = m 2 / (М V 2 (л))і m 2 = з 2 М V 2 (л).
Знайдене значення маси підставляємо для об'єму концентрованого розчину і проводимо необхідні обчислення:
V 1 (мл) = m / (w 1 ρ 1) = (з 2 М V 2) / (w 1 ρ 1) = (0,25 моль/л 98 г/моль 1,5 л) / (0, 98 1,84 г/мл) = 20,4 мл.
Знаючи хімічну формулу, можна обчислити масову частку хімічних елементів у речовині. елемента речовини позначається грецьк. літерою «омега» - Е/В і розраховується за формулою:
де k - Число атомів цього елемента в молекулі.
Яка масова частка водню та кисню у воді (Н2О)?
Рішення:
M r (Н 2 О) = 2 * А r (Н) + 1 * А r (О) = 2 * 1 + 1 * 16 = 18
2) Обчислюємо масову частку водню у воді:
3) Обчислюємо масову частку кисню у питній воді. Оскільки до складу води входять атоми лише двох хімічних елементів, масова частка кисню дорівнюватиме:
Мал. 1. Оформлення розв'язання задачі 1
Розрахуйте масову частку елементів у речовині H 3 PO 4 .
1) Обчислюємо відносну молекулярну масу речовини:
M r (Н 3 РО 4) = 3 * А r (Н) + 1 * А r (Р) + 4 * А r (О) = 3 * 1 + 1 * 31 + 4 * 16 = 98
2) Обчислюємо масову частку водню в речовині:
3) Обчислюємо масову частку фосфору в речовині:
4) Обчислюємо масову частку кисню у речовині:
1. Збірник завдань та вправ з хімії: 8-й клас: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія, 8 клас»/П.А. Оржековський, Н.А. Тітов, Ф.Ф. Гегелі. - М: АСТ: Астрель, 2006.
2. Ушакова О.В. Робочий зошит з хімії: 8 кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржеківський; під. ред. проф. П.А. Оржековського - М: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006. (с.34-36)
3. Хімія: 8-й клас: навч. для загальнообр. установ/П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§ 15)
4. Енциклопедія для дітей. Том 17. Хімія/Голов. ред.В.А. Володін, вед. наук. ред. І. Леєнсон. - М: Аванта +, 2003.
1. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().
2. Електронна версія журналу "Хімія і життя" ().
4. Відеоурок на тему «Масова частка хімічного елемента в речовині» ().
Домашнє завдання
1. с.78 № 2з підручника «Хімія: 8-й клас» (П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005).
2. с. 34-36 № 3,5з Робочого зошита з хімії: 8-й кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржеківський; під. ред. проф. П.А. Оржековського – М.: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006.
Вам знадобиться
- Потрібно визначити, до якого варіанта належить ваше завдання. У разі першого варіанта вам знадобиться таблиця Менделєєва. У разі другого - треба знати, що розчин складається з двох компонентів: розчиненої речовини та розчинника. І маса розчину дорівнює мас цих двох компонентів.
Інструкція
У разі першого варіанта завдання:
За Менделєєвим знаходимо молярну масу речовини. Молярна сума атомних мас , що входять до складу речовини.
Наприклад, молярна маса (Mr) гідроксиду кальцію Са(ОН)2: Mr(Са(ОН)2) = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H))*2 = 40 + (16 + 1) *2 = 74.
Якщо немає мірного посуду, в який можна перелити воду, обчисліть об'єм посудини, в якій вона знаходиться. Обсяг завжди дорівнює добутку площі підстави на висоту, і з судинами постій форми зазвичай проблем не виникає. Об'єм водиу банку дорівнюватиме площі круглої основи на висоту, заповнену водою. Помноживши густину? на обсяг води V, ви отримаєте масу води m: m=?*V.
Відео на тему
Зверніть увагу
Визначити масу можна і знаючи кількість води та її молярну масу. Молярна маса води дорівнює 18, оскільки складається з молярних мас 2 атомів водню та 1 атома кисню. MH2O = 2MH+MO=2·1+16=18 (г/моль). m=n*M, де m – маса води, n – кількість, M – молярна маса.
Що таке масова частка елемента? Із самої назви можна зрозуміти, що це величина, яка вказує, у якому співвідношенні є маса елемента, що входить до складу речовини, та загальна маса цієї речовини. Вона виявляється у частках одиниці: відсотках (сотих частках), проміле (тисячних) тощо. Як можна обчислити масу будь-якого елемента?
Інструкція
Для наочності розгляньте добре відомий всім вуглець, без якого не було б. Якщо вуглець є речовиною (наприклад, ), то її масову часткуможна сміливо прийняти за одиницю чи 100%. Зрозуміло, алмаз теж містить домішки інших елементів, але в більшості випадків, у таких малих кількостях, що їх можна знехтувати. А ось у таких модифікаціях вуглецю, як або, вміст домішок досить високий, і зневага неприпустима.
Якщо ж вуглець входить до складу складної речовини, треба діяти так: запишіть точну формулу речовини, потім, знаючи молярні маси кожного елемента, що входить до його складу, обчисліть точну молярну масу цієї речовини (зрозуміло, з урахуванням «індексу» кожного елемента). Після цього визначити масову часткурозділивши загальну молярну масу елементана молярну масу речовини.
Наприклад, потрібно знайти масову часткувуглецю в оцтовій кислоті. Напишіть формулу оцтової кислоти: СН3СООН. Для полегшення підрахунків перетворіть її на вигляд: С2Н4О2. Молярна маса цієї речовини складається з молярних мас елементів: 24 + 4 + 32 = 60. Відповідно, масова частка вуглецю в цій речовині обчислюється так: 24/60 = 0,4.
Якщо потрібно обчислити її у відсотковому співвідношенні, відповідно, 0,4*100 = 40%. Тобто в кожному оцтовій кислоті міститься (приблизно) 400 г вуглецю.
Зрозуміло, аналогічно можна знайти масові частки всіх інших елементів. Наприклад, масова в тій самій оцтовій кислоті обчислюється так: 32/60 = 0,533 або приблизно 53,3%; а масова частка водню дорівнює 4/60 = 0666 або приблизно 67%.
Джерела:
- масові частки елементів
Масова частка речовини показує його вміст у складнішій структурі, наприклад, у сплаві або суміші. Якщо відома загальна маса суміші або сплаву, знаючи масові частки складових речовин можна знайти їх маси. Знайти масову частку речовини, можна знаючи її масу та масу всієї суміші. Ця величина може виражатися в дольних величинах або відсотках.