Методика решения задач на растворимость и массовую долю растворенного вещества

«Методика решения задач на растворимость и массовую долю вещества  в растворе». Выполнена учителем химии МБОУ СОШ № 18 г. Ногинска Московской области Ломать  Светланой Петровной. 1. Растворимость – это способность вещества растворяться в воде или другом  растворителе. Количественно растворимость определяют коэффициентом  растворимости  или просто растворимостью вещества. Растворимость вещества X (s) – это масса вещества, которая может раствориться  при данных условиях в 100г растворителя с образованием насыщенного раствора: S= m(x) / m(H2O) × 100 (г). Массовая доля безводного вещества Х в насыщенном растворе связана с его  растворимостью соотношением: W(X) = s / s +100  Для вычисления массы безводного вещества в определенной массе насыщенного  раствора можно вывести формулу: W(x) = m(x) / m(р­ра) => m(x) / m(р­ра)= s / s + 100 ; откуда m (x) = (s / s + 100 ) ∙ m(р­ра). Пример 1. Определите, какая масса нитрата бария может раствориться в воде  объемом 500 мл при 300С. Растворимость нитрата бария при данной температуре  составляет 14,2 г.                                           Решение: Плотность воды составляет 1 г/мл, поэтому m(Н2О) = 500 ∙ 1 = 500 г. Определяем массу нитрата бария.  По формуле:    s = m(Ba(NO3)2) / m(H2O) ∙ 100  =>  m(Ba(NO3)2) = s ∙ m(H2O) / 100 = 14,2 ∙ 500 / 100 = 71г. Ответ: m(Ba(NO3)2) =71 г.             Пример 2.  Массовая доля хлорида аммония в насыщенном растворе при 300С           .           равна 29,5%. Определите растворимость NH4Cl при данной температуре.                                                      Решение: 1. Вычисляем массу соли в растворе массой 100г: m(NH4Cl) = m(р­ра) ∙ w(NH4Cl) = 100 ∙ 0,295 = 29,5 г. 2. Находим массу воды в растворе массой 100 г: m(H2O) = m(р­ра) ­ m(NH4Cl) = 100 ­29,5 =70,5 г 3. Определяем растворимость NH4Cl. S30 = m(NH4Cl) / m(H2O) ∙ 100 = 29,5 / 70,5 ∙ 100 = 41,84 г. Ответ: S30 = 41,84 г.             Пример 3. Вычислите, какая масса нитрата калия выпадет в осадок, если 100 г          .            насыщенного при температуре 700С раствора KNO3 охладить до температуры 00С.    .           Растворимость нитрата калия составляет 138г при t0=700 и 13,3г при t0  =0ρ 0C. Решение: 1. Находим массу соли в насыщенном растворе массой 100 г при 700С. По формуле:  s70 = m70(KNO3) / m(H2O) ∙ 100 = m70(KNO3) / (m(р­ра) – m70(KNO3))  ∙100 =>  m70(KNO3) = (s70 ∙ (m(р­ра) – m70(KNO3)) / 100 = 138 ∙ ( 100 – m70(KNO3)) /  100 ; отсюда m70(KNO3) = 57, 98 г. 2. Находим массу воды в насыщенном растворе массой 100 г: m(H2O) = m(р­ра) ­ m70(KNO3) = 100 – 57,98 = 42,02 г. 3. Находим массу соли, выпавшей в осадок: m( осадка KNO3) = m70(KNO3) – m0(KNO3) = 57,98 – 5,59 = 52,39 г. Ответ: m(осадка KNO3) = 52,39 г. 2. Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного  вещества к общей массе раствора: W(раств.в­ва) = m(раств.в­ва) / m(р­ра) ( в долях единицы), откуда m(раств.в­ва) = m(р­ра) ∙ w(раств.в­ва); W(раств.в­ва) = m(раств.в­ва) / m(р­ра) ∙ 100% ( в процентах). Эта формула указывает массу безводного вещества, содержащегося в 100 г  раствора. Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя. m(р­ра) = m(раств.в­ва) + m(H2O) W(раств.в­ва) = m(раств.в­ва) / (m(раств.в­ва) + m(H2O))/ Массу раствора можно выразить через объем раствора (V)и его плотность ( ): ρ m(р­ ра) = V ∙  W(раств.в­ва) = m(раств.в­ва) / V ∙   ∙ ρ w(раств.в­ва). m(раств.в­ва) = V ∙  . Откуда:       ρ  ; ρ Пример 1. Определите массовую долю (%) соли в растворе, полученном при  растворении 50 г соли в 200 г воды.                                          Решение: W(соли) = m(соли) / (m(соли) + m(H2O) = 50 / (50+ 200) = 0,2 или 20% Ответ: W(соли) =0,2 или 20%. Пример 2. Вычислите массу гидроксида калия в растворе объемом 600 мл и  плотностью 1,082 г/мл, если массовая доля гидроксида калия составляет 10% .                                         Решение: W(KOH) = m(KOH) / V∙  m(KOH) = w(KOH) ∙ V ∙  Ответ: m(KOH) = 64,92 (г). ;ρ ρ  = 0,1 ∙ 600 ∙ 1,082 = 64,92 ( г). Пример 3. Какую массу воды надо прибавить к раствору гидроксида натрия массой 150 г с массовой долей 10%, чтобы получить раствор с массовой долей 2%?                                                          Решение: m2(р­ра) = m1(р­ра) + m (воды)       w2(NaOH) = m(NaOH) / m2 (р­ра) = m1(р­ра) ∙ w1(NaOH) / (m1(р­ра) + m(H2O)); 0,02 = 150 ∙ 0,1 / (150 + m(H2O);  m(H2O) = 600г.     Ответ: m(Н2О) =600 г. Пример 4. Какую массу раствора с массовой долей уксусной кислоты 40% надо  прибавить к 500 г воды для получения раствора с массовой долей уксусной кислоты 15%?                                                                 Решение: W2(CH3COOH) = m(р­ра) ∙ m1(CH3COOH) / (m(р­ра) + 500; 0,15 = m(р­ра) ∙ 0,4 / (m(р­ра) +500 ; m(р­ра) = 300 г.     Ответ: m(р­ра) = 300 г.     Пример 5. Какой объем раствора с массовой долей гидроксида калия 50%  ( плотностью 1,538 г/ мл) требуется для приготовления 3 л раствора гидроксида  калия с массовой долей 6% ( плотностью 1,048 г/мл)?                                                                Решение: W2 (KOH) = V1 ∙ ρ1 ∙ w1(KOH) / V2 ∙ ρ2 ; 0,06 = 0,5 ∙ 1,538 ∙ V1 / 3000 ∙ 1,048; 0,06 ∙ 3000 ∙ 1,048 = 0,5 ∙ 1,538 ∙ V1 ; V1 = 245,3 мл.     Ответ: V1 = 245,3 мл.