Конспект урока по химии на тему " Решение задач на растворы"

Решение задач на растворы При решении расчетных задач на растворы учащиеся часто сталкиваются с определенными  трудностями в осмыслении текста задачи и выборе способа ее решения. Предлагаю графический  метод, который позволяет школьникам перейти от абстрактных понятий «доля», «раствор»,  «растворенное вещество» к более наглядным и образным графическим объектам. В самом начале договоримся о терминах и условных обозначениях (схема 1): прямоугольник – это  некий «сосуд», в котором готовят раствор; часть раствора – это растворенное вещество. Над  прямоугольником записываем массы объектов – то, что можно подержать в руках: масса  раствора, масса воды, масса навески вещества и т.д. Под прямоугольником – массовая доля,  масса вещества в растворе, абстрактные величины – ибо подержать в руках их нельзя;  вычисляются по формуле:   m(в­ва) =  •m(р­ра), Схема 1  – массовая доля вещества, выраженная в десятичных дробях. Договоримся, что массовая  где  доля «чистого» вещества равна единице, массовая доля вещества в воде равна нулю  (естественно, ведь растворенного вещества там просто нет). Попробуем решить графическим методом ряд задач. Начнем с тех, что попроще. Задача 1. Рассчитайте массовую долю вещества в растворе, полученном при смешивании 200 г воды и 30 г  вещества. Р е ш е н и е  = m(в­ва)/m(р­ра). Складываем все массы над «сосудами», получаем массу раствора (знаменатель), складываем  массы под «сосудами» (числитель) (схема 2). Схема 2 И далее выполняем расчет:  = 30/230 = 0,1304, или 13,04%. Наглядно видно, что масса нового раствора складывается из масс всех «объектов», а масса  растворенного вещества – из масс «абстрактного» вещества. Мы сложили все массы над  прямоугольниками и все массы под прямоугольниками. Ответ. Массовая доля вещества в растворе равна 13,04%. Теперь возьмем задачи посложней. Задача 2. Какова массовая доля вещества в растворе, полученном при добавлении к 150 г 15%­го раствора  серной кислоты 250 г воды? Выполняем те же операции, что и в предыдущей задаче, находим числитель и знаменатель  (cхема 3). Р е ш е н и е Схема 3 Расчет массовой доли:  = 22,5/400 = 0,05625, или 5,625%. Ответ. Массовая доля вещества в растворе равна 5,625%. Задача 3. Какой будет массовая доля вещества в растворе, полученном при сливании 30 г 24%­го и 75 г  12%­го растворов серной кислоты? (См. cхему 4.) Р е ш е н и е Схема 4  =16,2/105= 0,1543, или 15,43%. Ответ. Массовая доля серной кислоты в растворе равна 15,43%. Задача 4. Сколько надо добавить воды к 450 г 23%­го раствора сахара, чтобы получить 18%­й раствор? Р е ш е н и е Рассуждаем так (cхема 5): поскольку масса «абстрактного» вещества (вещества в растворе) не  изменилась, мы можем найти массу полученного раствора: 1) m(р­ра2) = m(в­ва)/  = 103,5/0,18 = 575 г. Схема 5 Масса воды – разница масс полученного и исходного растворов (на схеме это ясно видно). 2) m(воды) = 575 – 450 = 125 г. Задача 5. Ответ. Надо добавить 125 г воды. К 225 г 12%­го раствора соли добавили еще 23 г этой же соли. Какова массовая доля соли в  полученном растворе? Напомню, массовая доля соли в соли равна 1 (cхема 6, см. с. 46). Р е ш е н и е Схема 6  = 50/248 = 0,2016, или 20,16%. Ответ. Массовая доля соли в растворе равна 20,16%. Задача 6. Из 560 г 30%­го раствора выпарили 120 г воды. Какова массовая доля вещества в полученном  растворе? Здесь следует обратить внимание на знак «минус» между прямоугольниками (так наглядно  можно показать, что испарилась вода) и в действиях со значениями масс (cхема 7). Р е ш е н и е Схема 7 = 168/440 = 0,3818, или 38,18%. Ответ. Массовая доля вещества в растворе равна 38,18%. Как видим, можно не только складывать массы веществ, но и вычитать их! Теперь рассмотрим задачу на приготовление раствора из двух растворов с разными массовыми  долями. Задача 7. Из 20%­го и 5%­го растворов серной кислоты надо приготовить 300 г раствора с массовой долей  серной кислоты, равной 12%. В каких пропорциях следует смешать исходные растворы? Пусть масса первого раствора – x г, а второго – y г (cхема 8). Р е ш е н и е Схема 8 Получим систему из двух уравнений (первое уравнение написано над рисунками, второе – под  рисунками – надо только приглядеться): или: 0,15y = 24, y = 160, x = 140. Ответ. Надо смешать 140 г 20%­го раствора и 160 г 5%­го раствора. Графический метод годится и для решения задач с кристаллогидратами. Правда, в этом случае  необходимо провести предварительные расчеты массовой доли соли в кристаллогидрате. Задача 8. 20 г пентагидрата сульфата меди(II) растворили в 250 г воды. Какова массовая доля сульфата  меди в полученном растворе? Р е ш е н и е CuSO4•5H2O – пентагидрат сульфата меди(II), или медный купорос. Найдем массовую долю соли в кристаллогидрате (схема 9). Схема 9 М(CuSO4•5H2O) = 250 г/моль, M(CuSO4) = 160 г/моль, (CuSO4) = 160/250 = 0,64 (напомним, что массовая доля – всегда отношение массы части к массе целого).  = 12,8/270 = 0,047, или 4,7%. Ответ. Массовая доля сульфата меди  в полученном растворе равна 4,7%. Задача 9. Сколько граммов медного купороса надо растворить в воде, чтобы приготовить 200 г 5%­го  раствора? Сколько воды потребуется? Р е ш е н и е Найдем массовую долю соли в кристаллогидрате (см. задачу 8):  масса сульфата меди в кристаллогидрате равна массе сульфата меди в растворе – 10 г  (cхема 10). (CuSO4) = 0,64. Напомним, что  Схема 10 m(CuSO4•5H2O) = 10/0,64 = 15,625 г, m(воды) = 200 – 15,625 = 184,375 г. Ответ. Надо взять 15,625 г медного купороса и 184,375 г воды. Задача 10. Из 500 г 40%­го раствора сульфата железа(II) при охлаждении выпало 100 г его  кристаллогидрата (кристаллизуется с семью молекулами воды). Какова массовая доля вещества в оставшемся растворе? (См. схему 11 на с. 47.) Р е ш е н и е Схема 11 Рассчитаем массовую долю соли в кристаллогидрате: Обратите внимание на знаки! M(FeSO4) = 152 г/моль, M(FeSO4•7H2O) = 278 г/моль, (FeSO4) = 0,55.  =145/400= 0,3625, или 36,25%. Ответ. Массовая доля вещества в оставшемся растворе равна 36,25%. Используя метод решения расчетных задач при помощи графических схем на уроках и на  занятиях элективных курсов, я обнаружила, что учащиеся легко справляются с ними и успевают  сделать гораздо больше задач (за то же время), чем учащиеся, решавшие традиционными  способами. В заключение предлагаю несколько задач для самостоятельного решения. 1. Требуется приготовить 1 кг 15%­го раствора аммиака. Сколько нужно взять для этого  концентрированного 25%­го раствора и воды? 2. К 80 г раствора соли неизвестной концентрации прибавили 40 г воды. Вычислите массовую  долю соли в исходном растворе, если после разбавления она стала равной 18%. 3. Из 400 г 20%­го раствора соли упариванием удалили 100 г воды. Чему стала равна массовая  доля соли в полученном растворе? 4. В результате упаривания 450 г 10%­го раствора хлорида кальция его массовая доля  увеличилась вдвое. Вычислите массу испарившейся воды. 5. Имеются два раствора аммиака с массовой долей 25% и 5%. Сколько граммов каждого  раствора надо взять, чтобы получить 125 г 10%­го раствора аммиака? 6. Сколько воды и английской соли (гептагидрат сульфата магния) надо взять, чтобы  приготовить 440 г раствора сульфата магния с массовой долей 8%? 7. Какую массу английской соли (гептагидрат сульфата магния) надо добавить к 225 г 12%­го  раствора сульфата магния, чтобы получить 30%­й раствор?