Расчет массовых долей веществ в смеси

Оглавление:

Расчет массовых долей веществ в смеси

3.3. Определение массовой доли ( w ) элемента в веществе и компонента в смеси

Многие характеристики вещества являются суммой нескольких составляющих, каждая из которых представляет определенную долю от целого. Математически долю каждой составляющей определяют как частное от деления части на целое (меньшей величины на большую). Так например, массовая доля водорода w (H) в этиловом спирте
С2Н5ОН вычисляется следующим образом:

Часто долю выражают в процентах. Для этого полученный результат умножают на 100. То есть в нашем случае это будет 13 %.

Полученная величина w показывает, что в каждом г (кг, т) С2Н6O содержится 0,13 г (кг, т) водорода или каждые 100 г (кг, т) С2Н6O содержат 13 г (кг, т) водорода.

Задача 1. Вычислить массовые доли каждого из элементов, входящих в состав углеводорода, формула которого C6H12.

Задача 2. Из нефти получают бензин (массовая доля его в нефти составляет 25%) и мазут (55%). При дальнейшей переработке мазута получают еще некоторое количество бензина (60% от массы мазута). Рассчитайте массу бензина, который будет получен из нефти массой 200 кг.

Массовая и объемная доли компонентов смеси. Полные уроки

Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 8 класс. Полные уроки>>Химия: Массовая и объемная доли компонентов смеси. Полные уроки

Тема. Массовая и объемная доли компонентов смеси (раствора).

Содержание

Цели урока:

  • Изучить понятие массовой и объемной доли компонентов смеси и научится их вычислять.

Задачи урока:

• обучающие: сформировать представление о массовой и объемной доли компонентов смеси, научить вычислять эти доли;

• развивающие: развить у учащихся умение анализировать, решать задачи, обобщать, сравнивать и делать выводы;

• воспитательные: расширение кругозора.

Основные термины:

Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора.

Объемная доля – отношение объема данного вещества к общему объему смеси.

1. Среди приведенных объектов выберите самый маленький по размеру:

в) маковое зернышко;

2. В каком ряду все перечисленные вещества относятся к простым?

а) мел, углерод, озон;

б) алмаз, кислород, гранит;

в) сера, фосфор, озон;

г) крахмал, водород, железо.

3. Очень важной для живой природы особенностью физических свойств воды является то, что:

а) температура кипения воды равна 100º С;

б) плотность жидкой воды выше плотности льда;

в) температура замерзания воды равна 0º С;

г) вода обладает очень низкой электропроводностью.

4. Соединений, содержащих только атомы водорода и кислорода:

а) не известно ни одного;

б) известно только одно;

в) известно несколько;

г) известно огромное количество.

5. При взаимодействии кислорода с металлами:

а) образуются соли;

б) выделяется озон;

в) образующиеся соединения всегда являются оксидами;

г) образующиеся соединения не всегда являются оксидами.

Растворы в природе.

Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Чаще всего – вода.

Вы уже знаете, что природная вода никогда не бывает совершенно чистой. Так, существует вода, которая содержит значительное количество солей кальция и магния и называется жесткой (есть также мягкая вода, например дождевая). Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов и чайников при ее кипячении образуется накипь. На рисунке 1 вы можете посмотреть, как жесткая вода образует накипь. Жесткость воды зависит от количества растворенных в ней солей. Содержание растворенного вещества в растворе выражают с помощью ее массовой доли.

Рис.1. Влияние жесткой воды

Давайте посмотрим видео про жесткость воды:

Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.

В ювелирных и технических изделиях применяют не чистое золото, а его сплавы, чаще всего с медью и серебром. Чистое золото — металл слишком мягкий, ноготь оставляет на нем след. износостойкость его невелика. Проба, стоящая на золотых изделиях, изготовленных в нашей стране, означает массовую долю золота в сплаве, точнее, содержание его из расчета на тысячу массовых частей сплава. Проба 583°, например, означает, что в сплаве массовая доля золота составляет 0,583 или 58,3%.

Массовая доля.

Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества.

Отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора называют массовой долей растворенного вещества.

Массовую долю обозначают греческой буквой «омега» и выражают в долях единицы или процентах (рисунок 2).

Рис.2. Массовая доля компонентов смеси.

вы вникнете в понятие массовой доли и научитесь ее вычислять.

Если в 100 г раствора содержится 30 г хлорида натрия, это означает, что ω(NaCl) = 0,3 или ω(NaCl) = 30 %. Можно также сказать: «имеется тридцатипроцентный раствор хлорида натрия».

Массовая доля — самая распространенная в быту и большинстве отраслей промышленности концентрация. Именно массовая доля жира, например, указана на пакетах с молоком (посмотрите на рисунок 3).

Рис.3. Массовая доля жира в молоке.

Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенного вещества, т. е.:

m(раствора) = m(растворителя) + m(растворенного вещества).

Предположим, массовая доля растворенного вещества равна 0,1, или 10%. Следовательно, оставшиеся 0,9, или 90%, – это массовая доля растворителя.

Массовая доля растворенного вещества широко используется не только в химии, но и в медицине, биологии, физике, да и в повседневной жизни. Рассмотрим решение некоторых задач, представленных на рисунке 4 и 5.

Рис.4. Задача на нахождение массовой доли.

Рис.5. Задача на нахождение массовой доли (в процентах).

Объемная доля.

В состав воздуха входит несколько различных газов: кислород, азот, углекислый газ, благородные газы, водяные пары и некоторые другие вещества. Содержание каждого из этих газов в чистом воздухе строго определенно.

Для того чтобы выразить состав смеси газов в цифрах, т.е. количественно, используют особую величину, которую называют объемной долей газов в смеси.

Аналогично массовой доле определяется и объемная доля газообразного вещества в газовой смеси, обозначаемая греческой буквой фи (рисунок 6):

Рис. 6. Объемная доля.

Объемная доля газа показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ.

Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на отдельные газообразные компоненты, мы получили бы около 78 л азота, 21 л кислорода, 30 мл углекислого газа, в оставшемся объеме содержались бы так называемые благородные газы (главным образом аргон) и некоторые другие (рисунок 7).

Рис.7. Объемная доля благородных газов в воздухе.

Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее кислородом (его объемная доля снижается до 16%), зато содержание углекислого газа возрастает до 4%. Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот почему помещение, в котором находится много людей, надо регулярно проветривать.

В химии на производстве чаще приходится сталкиваться с обратной задачей: определять объем газа в смеси по известной объемной доле.

Давайте посмотрим, как решать задачи на нахождение объемной доли (рисунок 8).

Рис.8. Задача на нахождение объемной доли.

1. Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.

2. Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества. Отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора называют массовой долей растворенного вещества. Массовую долю обозначают греческой буквой «омега» и выражают в долях единицы или процентах.

3. Объемная доля газа показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ. Объемная доля газообразного вещества в газовой смеси обозначается греческой буквой фи.

Контролирующий блок.

1. Что такое массовая доля растворенного вещества?

2. Что такое объемная доля компонента в газовой смеси?

3. Сравните понятия «объемная доля» и «массовая доля» компонентов смеси.

4. Массовая доля йода в аптечной йодной настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?

5. Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?

6. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

7. При разделении воздуха было получено 224 л азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа были получены при этом?

8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г 40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.

Домашнее задание.

1. Сделайте сообщение о чистом веществе и о растворах в природе.

2. Приведите как можно больше примеров указания объемной или массовой доли вещества в растворе.

3. Придумайте по одной задаче на нахождение массовой и объемной доли вещества.

Интересно знать, что.

Как известно, один из самых соленых водоемов в мире — Мертвое море. В нем массовая доля поваренной соли NaCl может достигать 10 %, в то время как в Черном море — не более 1,8 %. При этом молярные концентрации этой соли составляют соответственно 3,3 моль/л и 0,5 моль/л. Таким образом, массовые доли различаются примерно в 5,5 раз, а молярности — в 6,6 раз. Это объясняется тем, что воды двух морей имеют разную плотность: у Мертвого моря она настолько велика, что в нем почти невозможно утонуть; плотность человеческого тела меньше плотности такого солевого раствора (рисунок 9).

Рис.9. Мертвое море и купание в нем.

Именно благодаря своему высокому содержанию солей мертвое море считается лечебным, как сказано в этом видео:

Список литературы:

1. Урок на тему «Массовая и объемные доли» Панина С.Г., учитель химии, СОШ №27, г. Архангельск.

2. Урок на тему «Раствор» Денисов А.Н., учитель химии, гимназия №3, г. Москва.

3. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: контрольные и проверочные работы к учебнику О.С. Габриеляна «Химия. 8» / О.С. Габриелян, П.Н. Березкин, А.А. Ушакова и др. – М.: Дрофа, 2006.

4. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений – М.: Дрофа, 2008.

Отредактировано и выслано Борисенко И.Н.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.

© Автор системы образования 7W и Гипермаркета Знаний — Владимир Спиваковский

При использовании материалов ресурса
ссылка на edufuture.biz обязательна (для интернет ресурсов — гиперссылка).
edufuture.biz 2008-2017© Все права защищены.
Сайт edufuture.biz является порталом, в котором не предусмотрены темы политики, наркомании, алкоголизма, курения и других «взрослых» тем.

Ждем Ваши замечания и предложения на email:
По вопросам рекламы и спонсорства пишите на email:

Расчеты массовой доли химического соединения в смеси (часть С)

Расчет массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси)

Задача 1. Какой объем воздуха (н.у.) потребуется для взаимодействия с $270$ г алюминия, содержащего $20%$ примесей? Какое количество вещества оксида алюминия при этом получится?

$w$(примесей)$=20%$, или $0.2$

$<4Al>↖<216г>+<3O_2>↖=<2Al_2O_3>↖$, где $x$ — объем кислорода $V(O_2)$, $y$ — количество вещества оксида алюминия $ν(Al_2O_3)$.

4. Уравнение примет вид:

Однако в задаче требуется найти объем не кислорода, а воздуха. В воздухе содержится 21 % кислорода по объему. Преобразуя формулу $ϕ=/$, найдем объем воздуха:

б) $<216>/<108>=/<2>; y=<216·2>/<108>=4$ моль — количество вещества оксида алюминия $n(Al_2O_3)$.

Ответ: $V(возд.)=640$ л; $ν(Al_2O_3)=4$ моль.

Расчет массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества

Задача 1. Какой объем водорода (н.у.) выделится при взаимодействии $730$ г $30%$-ной соляной кислоты с необходимым по реакции количеством вещества цинка? Какое это количество вещества?

где $x$ — количество вещества цинка $n(Zn)$, $y$ — объем водорода $V(H_2)$.

3. $Mr(HCl)=1+35.5=36.5; M(HCl)=36.5$ г/моль.

$m(HCl)=36.5$ г/моль$·2$ моль$=73$г.

Ответ: $V(H_2)=67.2$ л, $ν(Zn)=3$ моль.

Расчет массовой или объемной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного

Многие химические реакции являются обратимыми, они происходят не до конца, т.е. не происходит полного превращения исходных веществ в конечный продукт. Даже если реакция необратимая, то все равно при ее осуществлении происходит потеря веществ. В результате практически полученное количество продукта реакции составляет только часть от теоретически возможной массы.

Выход продукта реакции от теоретически возможного ($η$) — это отношение массы (объема, количества) реально полученного вещества к его теоретически возможной массе (объему, количеству), которое рассчитывается по уравнению химической реакции:

Задача 1. Вычислить массовую долю выхода (в процентах) чистого вольфрама от теоретически возможного, если из $10.1$ кг оксида вольфрама (VI) получено после восстановления водородом $7.5$ кг вольфрама.

1) Находим из уравнения реакции теоретическую массу вольфрама:

$M(WO_3)=232$кг/моль; $M(W)=184$ кг/моль

2) Вычисляем массовую долю выхода вольфрама от теоретически возможного.

Практический выход вольфрама дан в условии задачи: $m_<практ.>(W)=7.5$ кг.

Ответ: массовая доля выхода вольфрама от теоретически возможного равна $94%$.

Задача 2. Вычислите массу вступившего в реакцию бензола, если образовалось $9.8$ г нитробензола, а массовая доля выхода продукта равна $80%$ от теоретически возможного.

1) Находим по формуле $η=>/$ теоретическую массу нитробензола:

2) Определяем массу бензола по уравнению реакции:

$М(С_6Н_6)=78$ г/моль; $М(C_6H_5NO_2)=123$ г/моль

Ответ: масса бензола равна $7.7$ г.

Задача 3. Вычислить объем оксида серы (IV), который необходимо взять для реакции с кислородом, чтобы получить $20$г оксида серы (VI), если выход продукта реакции равен $80%$ от теоретически возможного.

1. Находим по формуле $η=>/$ теоретическую массу оксида серы (IV):

2. Определяем количество вещества оксида серы (VI):

3. Из уравнения реакции $2SO_2 + O_2=2SO_3$ следует, что $<ν(SO_2)>/<ν(SO_3)>=<2>/<2>.$

Откуда получим $ν(SO_2)=ν(SO_3)$;

4. Вычислим объем оксида серы (IV): $ν(SO_2)=V_<м>·V(SO_2); V(SO_2)=22.4·0.31=7$ л.

1. Записываем уравнение реакции:

2. Находим объем $SO_2$:

Ответ: объем оксида серы (IV) равен $7$ л.

Расчет массовой доли (массы) химического соединения в смеси

Самыми распространенными среди расчетных задач в химии являются задачи на смеси веществ. Каждая смесь состоит из двух или более компонентов, состав смесей может изменяться в широких пределах. Решение задач на смеси обычно сводится или к определению состава смеси по данным приведенным в условии задачи, или к расчету количества реагентов или продуктов реакции по участию в смеси известного состава.

Состав смеси может выражаться разными способами:

  1. можно указать массы каждого компонента;
  2. можно определить количество (число моль) компонентов;
  3. можно указать массовые доли компонентов. Массовая доля компонента Х в смеси равна:

4) в случае смеси газов можно указать объемы газов, составляющих смесь, или объемные доли этих газов. Объемная доля газа Х в смеси равна:

Определение состава смеси, если все ее компоненты взаимодействуют с данным реагентом

Задача 1. Смесь магния и железа массой $8$ г обработали избытком соляной кислоты. В результате реакции выделилось $4.5$ л водорода (н.у.). Какая масса каждого металла находилась в смеси?

1. Записываем уравнение реакции:

$Mg + 2HCl=MgCl + H_2↑$ (1)

$Fe + 2HCl=FeCl_2 + H_2↑$(2)

2. Обозначим массу одного компонента, например, магния — $х, m(Mg)=х$ г, тогда $m(Fe)=(8 — x)$ г. Определим количество вещества в смеси:

3. Из уравнений (1) и (2) определим, что количество водорода, выделившегося в реакциях, равно количеству металлов, вступивших в реакцию:

Определим общее количество водорода:

4. Учитывая равенства (3) и (4), составим уравнение:

5. Определим состав смеси:

1. Поскольку количество водорода, выделившегося в реакциях (1) и (2), равно $0.2$ моль и равно общему количеству $Mg$ и $Fe$, можно обозначить через $х$ количество одного из металлов, например магния:

$ν(Mg)=x$ моль, тогда $ν(Fe)=(0.2-x)$ моль.

2. Определим массы металлов:

$m(смеси)=m(Mg) + m(Fe)=8$ г

Ответ: состав смеси $m(Mg)=2.4$ г; $m(Fe)=5.6$ г.

Задача 2. При полном термическом разложении $6.6$ г смеси перманганата калия и нитрата натрия выделилось $0.7$ л кислорода (н. у.). В каком молярном соотношении были взяты исходные компоненты?

Смесь $(KMnO_4$ и $NaNO_3) =6.6$ г

Роль «реагента» в этой задаче выполняет нагревание. Для решения задачи необходимо вспомнить, какие продукты образуются при нагревании $KMnO_4$ и $NaNO_3$.

1. Запишем реакцию разложения:

2. Определим общее количество кислорода:

3. Из уравнений (1) и (2) суммарное количество $KMnO_4$ и $NaNO_3$ в два раза больше, чем количество кислорода:

$ν(KMnO_4) + ν(NaNO_2)=2·ν(O_2)=2·0.03$ моль$=0.06$ моль.

4. Определим массы веществ:

$ν(KMnO_4)=x$ моль, значит, $ν(NaNO_3)=(0.06-x)$ моль

5. Определим массу смеси.

Сумма масс $KMnO_4$ и $NaNO_3$ равна массе смеси:

$158х + 85(0.06-х)=6.6; 73х=1.5; х=0.02$ моль.

6. Определим молярное соотношение исходных компонентов смеси:

$(KMnO_4)=0.02$ моль; $(NaNO_3)=0.06-0.02=0.04$ моль;

Ответ: исходные компоненты смеси находятся в соотношении $<ν(KMnO_4)>/<ν(NaNO_3)>=1:2.$

Определение состава смеси, если ее компоненты выборочно взаимодействуют с указанными реагентами

Задача 1. $10$ г смеси порошков меди и алюминия обработали избытком раствора щелочи, выделилось $3.4$ л газа (н. у.). Определите состав смеси в массовых долях.

$m$(смеси $Сu$ и $Al$)$=10$ г

1. Запишем уравнение реакции.

Со щелочью взаимодействует только алюминий:

$2Al + 2NaOH + 2H_2O=2NaAlO_2 + 3H_2↑$

Молярное соотношение алюминия и водорода равно 2 : 3.

2.Определим количество водорода:

3. Определим массу алюминия: $m(Al)=ν(Al)·M(Al)=0.1$ моль$·27$ г/моль$=2.7$ г.

4. Определим массовую долю алюминия в смеси:

5. Определим массовую долю меди в смеси:

Ответ: массовые доли металлов в смеси $ω(Al)=27 %, ω(Cu)=73 %$.

Задача 2. $14$ г смеси ароматического углеводорода — гомолога бензола и фенола обработали бромной водой. При этом выпало $33.1$ г осадка. Определите структуру углеводорода, если его количество в исходной смеси равно $0.05$ моль. Вычислите массовые доли компонентов в смеси.

$m$[смеси (аром. угл. + фенол)]

1. С бромной водой в смеси реагирует только фенол:

$C_2H_5OH + 3Br_2→C_6H_2Br_3OH↓ + 3HBr$.

2. Определим количество осадка $(C_6H_2Br_3OH)$:

$M(C_6H_2Br_3OH)=331$ г/моль; $M(C_6H_5OH)=94$ г/моль.

3. Из уравнения реакции:

находим массу фенола:

$m(C_6H_5OH)=ν(C_6H_5OH)·M(C_6H_5OH)=0.1$ моль$·94$ г/моль$=9.4$ г.

4. Определим массу ароматического углеводорода, состав которого выражается формулой $С_Н_<2n-6>$:

$m(С_nН_<2n-6>)=m$(смеси)$-m(C_6H_5OH)=14 г-9.4 г=4.6$ г.

5. Вычислим молярную массу углеводорода:

6. Теперь нужно определить значение $n$ в формуле $С_Н_<2n-6>$. Очевидно, что молярная масса равна:

Приравняем правые части равенств (3) и (4):

$14n-6=92$, откуда $n=7$.

7. Определим формулу углеводорода и массовые доли компонентов в смеси.

Формула углеводорода С7Н6.

Ответ: массовая доля фенола в смеси $67 %$, ароматического углеводорода — $33 %$.

Определение состава смеси с неизвестной массой

Задача. При обработке смеси гидроксида калия и гидрокарбоната калия избытком соляной кислоты образовалось $59.6$ г хлорида калия и выделилось $4.5$ л газа (н. у.). Определите массовую долю гидрокарбоната калия в исходной смеси.

1. $KOH$ и $KHCO_3$ взаимодействуют с соляной кислотой и образуют $KCl$.

$KOH + HCl=KCl + H_2O$ (1)

$KHCO_3 + HCl=KCl + H_2O + CO_2↑$ (2)

2. Определяем общее количество $KCl$ в реакциях (1) и (2) и количество $СО_2$, выделившегося в реакции (2):

3. Вычислим массу $KHCO_3$.

Из уравнения (2) количество и масса $KHCO_3$ в смеси равны:

$m(KHCO_3)=ν(KHCO_3)·M(KHCO_3)=0.2$ моль$·100$ г/моль$=20$ г.

4. Определим количество $KCl$, образовавшегося в реакциях (2) и (1):

5. Определим количество KOH из уравнения (1) и массу $KOH$:

$m(KOH)=ν(KOH)·M(KOH)=0.6$ моль$·56$ г/моль$=33.6$ г.

6. Вычислим массу смеси: $m$(смеси)$=m(KOH) + m(KHCO_3)=33.6 г + 20 г=53.6$ г.

7. Определим массовую долю $KHCO_3$ в смеси:

Ответ: массовая доля гидрокарбоната калия в смеси равна $37.3%.$

Решение задач на смеси, если их компоненты имеют одинаковые молярные массы

Задача. К смеси карбоната кальция и гидрокарбоната калия массой $20$ г добавили избыток соляной кислоты. Образовавшийся газ пропустили через избыток баритовой воды. Определите массу образовавшегося при этом осадка.

В условии задачи указана общая масса смеси, но не указан ее состав. Обратите внимание на то, что в задаче не требуется определить состав смеси. В данном случае состав смеси не имеет $m$(осадка)-? значения, и по данным, приведенным в условии, не может быть определен. Дело в том, что $СаСО_3$ и $KHCO_3$ имеют одинаковую молярную массу:

1. Определим суммарное количество моль компонентов смеси:

2. Запишем уравнение реакции:

$CaCO_3 + 2HCl=CaCl_2 + H_2O + CO_2↑$ (1)

$KHCO_3 + HCl=KCl + H_2O + CO_2↑$ (2).

Молярные соотношения между $СаСО_3$ и $СО_2$, а также между $KHCO_3$ и $СО_2$ одинаковы:

3. Определим общее количество $СО_2$, выделившегося в первой и во второй реакциях:

$ν(CO_2)=ν(CaCO_3) + ν(KHCO_3)=0.2$ моль.

4. Оксид углерода (IV) при взаимодействии с баритовой водой образует нерастворимый карбонат бария: $CO_2 + Ba(OH)_2=BaCO_3↓ + H_2O$. (3)

5. Определим количество вещества карбоната бария:

$ν(BaCO_3)=ν(CO_2)=0.2$ моль (из уравнения (3)).

6. Вычислим массу осадка: $M(BaCO_3)=197$ г/моль

$m(BaCO_3)=m(BaCO_3)·M(BaCO_3)=0.2$ моль$·197$ г/моль$=39.4$ г.

Ответ: масса образовавшегося осадка равна $39.4$ г.

Задачи на смеси и сплавы на ЕГЭ по химии

Автор статьи — профессиональный репетитор О. В. Овчинникова.

Задачи на смеси и сплавы — очень частый вид задач на ЕГЭ по химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет.

О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.

Типичные заблуждения и ошибки при решении задач на смеси.

  1. Попытка записать оба вещества в одну реакцию.Вот одна из распространенных ошибок:
    «Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»Многие выпускники пишут уравнение реакции так:

Это ошибка. Ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида!
А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество.
Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.Например:

Количество цинка принимается за , а количество алюминия — за (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.

  • Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.
  • Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.

    Необходимые теоретические сведения.

    Способы выражения состава смесей.

      Массовая доля компонента в смеси— отношение массы компонента к массе всей смеси. Обычно массовую долю выражают в %, но не обязательно.

    где
    – «омега», массовая доля компонента в смеси,
    – масса компонента,
    – масса смеси

    4.3.1. Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе».

    Раствором называют гомогенную смесь двух или более компонентов.

    Вещества, смешением которых получен раствор, называют его компонентами.

    Среди компонентов раствора различают растворенное вещество, которое может быть не одно, и растворитель. Например, в случае раствора сахара в воде сахар является растворенным веществом, а вода является растворителем.

    Иногда понятие растворитель может быть применимо в равной степени к любому из компонентов. Например, это касается тех растворов, которые получены смешением двух или более жидкостей, идеально растворимых друг в друге. Так, в частности, в растворе, состоящем из спирта и воды, растворителем может быть назван как спирт, так и вода. Однако чаще всего в отношении водосодержащих растворов традиционно растворителем принято называть воду, а растворенным веществом — второй компонент.

    В качестве количественной характеристики состава раствора чаще всего используют такое понятие, как массовая доля вещества в растворе. Массовой долей вещества называют отношение массы этого вещества к массе раствора, в котором оно содержится:

    где ω(в-ва) – массовая доля вещества, содержащегося в растворе (г), m(в-ва) – масса вещества, содержащегося в растворе (г), m(р-ра) – масса раствора (г).

    Из формулы (1) следует, что массовая доля может принимать значения от 0 до 1, то есть составляет доли единицы. В связи с этим массовую долю можно также выражать в процентах (%), причем именно в таком формате она фигурирует практически во всех задачах. Массовая доля, выраженная в процентах, рассчитывается по формуле, схожей с формулой (1) с той лишь разницей, что отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора умножают на 100%:

    Для раствора, состоящего только из двух компонентов, могут быть соответственно рассчитаны массовые доли растворенного вещества ω(р.в.) и массовая доля растворителя ω(растворителя).

    Массовую долю растворенного вещества называют также концентрацией раствора.

    Для двухкомпонентного раствора его масса складывается из масс растворенного вещества и растворителя:

    Также в случае двухкомпонентного раствора сумма массовых долей растворенного вещества и растворителя всегда составляет 100%:

    Очевидно, что, помимо записанных выше формул, следует знать и все те формулы, которые напрямую из них математически выводятся. Например:



    Также необходимо помнить формулу, связывающую массу, объем и плотность вещества:

    а также обязательно нужно знать, что плотность воды равна 1 г/мл. По этой причине объем воды в миллилитрах численно равен массе воды в граммах. Например, 10 мл воды имеют массу 10 г, 200 мл — 200 г и т.д.

    Для того чтобы успешно решать задачи, помимо знания указанных выше формул, крайне важно довести до автоматизма навыки их применения. Достичь этого можно только прорешиванием большого количества разнообразных задач. Задачи из реальных экзаменов ЕГЭ на тему «Расчеты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе»» можно порешать здесь.

    Примеры задач на растворы

    Рассчитайте массовую долю нитрата калия в растворе, полученном смешением 5 г соли и 20 г воды.

    Решение:

    Растворенным веществом в нашем случае является нитрат калия, а растворителем — вода. Поэтому формулы (2) и (3) могут быть записаны соответственно как:

    Из условия m(KNO3) = 5 г, а m(Н2O) = 20 г, следовательно:

    Какую массу воды необходимо добавить к 20 г глюкозы для получения 10%-ного раствора глюкозы.

    Решение:

    Из условий задачи следует, что растворенным веществом является глюкоза, а растворителем — вода. Тогда формула (4) может быть записана в нашем случае так:

    Из условия мы знаем массовую долю (концентрацию) глюкозы и саму массу глюкозы. Обозначив массу воды как x г, мы можем записать на основе формулы выше следующее равносильное ей уравнение:

    Решая это уравнение находим x:

    т.е. m(H2O) = x г = 180 г

    К 150 г 15%-ного раствора хлорида натрия смешали со 100 г 20%-ного раствора этой же соли. Каковая массовая доля соли в полученном растворе? Ответ укажите с точностью до целых.

    Решение:

    Для решения задач на приготовление растворов удобно использовать следующую таблицу:

    Вычисление массовых долей химических элементов в сложном веществе

    Определите массовые доли химических элементов в серной кислоте H2SO4 и выразите их в процентах.

    1. Вычисляем относительную молекулярную массу серной кислоты:

    Mr (H2SO4) = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98

    2. Вычисляем массовые доли элементов.

    Для этого численное значение массы элемента (с учетом индекса) делят на молярную массу вещества:

    Учитывая это и обозначая массовую долю элемента буквой ω, вычисления массовых долей проводят так:

    ω(Н) = 2 : 98 = 0,0204, или 2,04%;

    ω(S) = 32 : 98 = 0,3265, или 32,65%;

    ω(О) = 64 : 98 =0,6531, или 65,31%

    Определите массовые доли химических элементов в оксиде алюминия Al2O3 и выразите их в процентах.

    1. Вычисляем относительную молекулярную массу оксида алюминия:

    Mr( Al2O3) = 27 · 2 + 16 · 3 = 102

    2. Вычисляем массовые доли элементов:

    ω(Al) = 54 : 102 = 0,53 = 53%

    ω(O) = 48 : 102 = 0,47 = 47%

    Как вычислить массовую долю вещества в кристаллогидрате

    Массовая доля вещества — отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) = m(Х) / m,

    где ω(X) — массовая доля вещества Х,

    m(X) — масса вещества Х,

    m — масса всей системы

    Массовая доля — безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах.

    Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2·2H2O.

    Молярная масса BaCl2·2H2O составляет:

    М(BaCl2·2H2O) = 137+ 2 · 35,5 + 2 · 18 = 244 г/моль

    Из формулы BaCl2·2H2O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль H2O. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl2·2H2O:

    m(H2O) = 2 · 18 = 36 г.

    Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2·2H2O.

    Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag2S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце.