Абитуриенту

Виртуальный репетитор: решение задач

"Не для муки, а для науки."
(Народная мудрость)

Приготовление и свойства растворов

Качественный и количественный состав растворов.
Массовая доля и молярная концентрация растворенного вещества.
Приготовление растворов заданного состава.
Растворимость веществ.
Разбавленные и концентрированные растворы.
Кристаллогидраты. Газовые растворы.
Состав твердых смесей.

Примеры решения типовых задач

Задача 1. В 1630 году немецкий химик Иоганн-Рудольф Глаубер, изучая состав воды минерального источника вблизи Нойштадта, открыл лечебные свойства мирабилита - кристаллогидрата сульфата натрия состава Na₂SO₄ ^. 10H₂O. Это вещество, получившее название "глауберова соль", врачи-практики успешно применяли более 300 лет как дешевое и безвредное слабительное средство. Кроме того, мирабилит в большом количестве применяется в стекловарении и других областях промышленности. Рассчитайте массу воды и безводного сульфата натрия, содержащихся в 322 кг Na₂SO₄ ^. 10H₂O (кр).

Решение. Запишем условие задачи в формульном виде:

m(кр) = 322 кг; M(H₂O) = 18 г/моль; n(кр.H₂O) = 10;

M(Na₂SO₄) = 142 г/моль; M(кр) = 322 г/моль

m(кр. H₂O) = ? m(кр. Na₂SO₄) = ?

В решении задачи используется соотношение:

m(кр. H₂O) = m(кр) ^. n(кр. H₂O) ^. (M(H₂O) / M(кр) = 322 ^. 10 ^. 18 / 322 [кг] = 180 кг

m(кр. Na₂SO₄) = m(кр) ^. M(Na₂SO₄) / M(кр) = 322 ^. 142 / 322 [кг] = 142 кг

Ответ. 180 кг H₂O и 142 кг Na₂SO₄

Задача 2. Если растения (например, помидоры) в теплице были поражены фитофторозом, то рекомендуется после сбора урожая и удаления ботвы с грядок обработать землю 1,5%-ным (в расчете на безводную соль) раствором сульфата меди. Какая масса кристаллогидрата состава CuSO₄ ^. 5H₂O (кр) требуется для приготовления 100 л такого раствора? Плотность 1,5%-ного раствора CuSO₄ равна 1014 г/л.

Решение. Запишем условие задачи в формульном виде:

V₁ = 100 л; d₁ = 1014 г/л; M(кр) = 250 г/моль;

M(CuSO₄) = 160 г/моль; w(CuSO₄) = 1,5% = 0,015

m(кр) = ?

В решении задачи используется соотношение:

m(кр) = m(CuSO₄) ^. M(кр) / M(CuSO₄) =

= w(CuSO₄) ^. d₁ ^. V₁ ^. M(кр) / M(CuSO₄) =

= 0,015 ^. 1014 ^. 100 ^. 250 / 160 [{г/л} ^. л] = 2376 г = 2,376 кг

Ответ. 2,376 кг CuSO₄ ^. 5H₂O

Задача 3. Для засола огурцов используют 7%-ный водный раствор поваренной соли (хлорида натрия). Именно такой раствор в достаточной мере подавляет жизнедеятельность болезнетворных микробов и плесневого грибка и в то же время не препятствует процессам молочнокислого брожения. Рассчитайте массу соли и объем воды для приготовления 5 л 7%-ного раствора хлорида натрия, если его плотность равна 1048 г/л. Вычислите молярную концентрацию NaCl в этом растворе.

Решение. Запишем условие задачи в формульном виде:

V₁ = 5 л; d₁ = 1048 г/л; w(NaCl) = 7% = 0,07;

M(NaCl) = 58,5 г/моль; d(воды) = 1000 г/л

m(NaCl) = ? V(воды) = ? с(NaCl) = ?

В решении задачи используется уравнение, связывающее между собой массу растворенного вещества, его массовую долю в растворе, а также плотность и объем раствора:

m(NaCl) = w(NaCl) ^. d₁ ^. V¹ = 0,07 ^. 1048 ^. 5 [{г/л} ^. л] = 366,8 г,

V(воды) = m(воды) / d(воды) = {m₁ -- m(NaCl)} / d(воды) =

=(d₁ ^. V₁) ( {w(NaCl) ( d₁ ^. V₁} = (d₁ ^. V₁) ^. {1 - w(NaCl)} =

= (1048 ^. 5) ^. (1 - 0,07) [{г/л} ^. л] = 4,873 л = 4873 мл

Для вычисления молярной концентрации хлорида натрия используется соотношение:

с(NaCl)= n(NaCl) /V₁ = m(NaCl) ^. d₁ / {M(NaCl) ^. m₁}

Учитывая, что w(NaCl) = m(NaCl) / m₁,

сделаем вывод, что с(NaCl) = w(NaCl) ^. d₁ / M(NaCl) =

= 0,07 ^. 1048 : 58,5 [{г/л}:{г/моль}] = 1,25 моль/л

Ответ. 366,8 г NaCl и 4873 мл воды; 1,25 моль/л.

Если приведенные здесь типовые задачи стали Вам совершенно понятны, приступайте к решению дополнительных задач.