Solución se refiere a una mezcla homogénea de dos o más componentes.
Las sustancias, mediante la mezcla de las que se obtiene la solución, la llaman componentes.
Entre los componentes de la solución se distinguen sustancia disoluta que puede no ser uno, y solvente... Por ejemplo, en el caso de una solución de azúcar en agua, el azúcar es un soluto y el agua es un solvente.
A veces, el concepto de disolvente se puede aplicar igualmente a cualquiera de los componentes. Por ejemplo, esto se aplica a aquellas soluciones que se obtienen mezclando dos o más líquidos, idealmente solubles entre sí. Entonces, en particular, en una solución que consiste en alcohol y agua, tanto el alcohol como el agua pueden llamarse solventes. Sin embargo, la mayoría de las veces en relación con las soluciones acuosas, es habitual llamar al agua un disolvente y un segundo componente como una sustancia disuelta.
Como característica cuantitativa de la composición de la solución, el concepto más utilizado es fracción de masa Sustancias en solución. La fracción de masa de una sustancia es la relación entre la masa de esta sustancia y la masa de la solución en la que está contenida:
dónde ω (in-va) - fracción de masa de la sustancia contenida en la solución (g), metro(in-va) - la masa de la sustancia contenida en la solución (g), m (solución) - la masa de la solución (g).
De la fórmula (1) se deduce que la fracción de masa puede tomar valores de 0 a 1, es decir, es una fracción de una unidad. En este sentido, la fracción de masa también se puede expresar como porcentaje (%), y es en este formato que aparece en casi todos los problemas. La fracción de masa, expresada como porcentaje, se calcula utilizando una fórmula similar a la fórmula (1) con la única diferencia de que la relación entre la masa del soluto y la masa de la solución completa se multiplica por 100%:
Para una solución que consta de solo dos componentes, la fracción de masa del soluto ω (r.v.) y la fracción de masa del solvente ω (solvente) se pueden calcular en consecuencia.
La fracción de masa del soluto también se llama concentración de solución.
Para una solución de dos componentes, su masa consiste en las masas del soluto y el solvente:
Además, en el caso de una solución de dos componentes, la suma de las fracciones de masa del soluto y el solvente es siempre 100%:
Obviamente, además de las fórmulas escritas anteriormente, debes conocer todas aquellas fórmulas que se derivan matemáticamente directamente de ellas. Por ejemplo:
También es necesario recordar la fórmula que relaciona la masa, el volumen y la densidad de una sustancia:
m = ρ ∙ V
y también necesita saber que la densidad del agua es de 1 g / ml. Por esta razón, el volumen de agua en mililitros es numéricamente igual a la masa agua en gramos. Por ejemplo, 10 ml de agua tienen una masa de 10 g, 200 ml - 200 g, etc.
Para resolver problemas con éxito, además de conocer las fórmulas anteriores, es sumamente importante llevar las habilidades de su aplicación al automatismo. Esto solo se puede lograr resolviendo una gran cantidad de problemas diferentes. Tareas de real exámenes sobre el tema "Cálculos que utilizan el concepto de" fracción de masa de una sustancia en una solución "" se pueden resolver.
Ejemplos de problemas para soluciones.
Ejemplo 1
Calcule la fracción de masa de nitrato de potasio en una solución obtenida mezclando 5 g de sal y 20 g de agua.
Solución:
La sustancia disuelta en nuestro caso es el nitrato de potasio y el disolvente es el agua. Por lo tanto, las fórmulas (2) y (3) se pueden escribir respectivamente como:
De la condición m (KNO 3) = 5 gym (H 2 O) = 20 g, por lo tanto:
Ejemplo 2
¿Qué masa de agua se debe agregar a 20 g de glucosa para obtener una solución de glucosa al 10%?
Solución:
De las condiciones del problema se deduce que el soluto es glucosa y el disolvente es agua. Entonces la fórmula (4) se puede escribir en nuestro caso de la siguiente manera:
A partir de la condición, conocemos la fracción de masa (concentración) de glucosa y la masa de glucosa en sí. Denotando la masa de agua como x g, podemos escribir la siguiente ecuación equivalente basada en la fórmula anterior:
Resolviendo esta ecuación, encontramos x:
aquellos. m (H 2 O) = x g = 180 g
Respuesta: m (H 2 O) = 180 g
Ejemplo 3
Se mezclaron 150 g de una solución de cloruro de sodio al 15% con 100 g de una solución al 20% de la misma sal. ¿Cuál es la fracción másica de sal en la solución resultante? Indique su respuesta al entero más cercano.
Solución:
Para resolver problemas para la preparación de soluciones, es conveniente utilizar la siguiente tabla:
Primera solución |
Segunda solución |
Tercera solución |
|
m r.v. |
|||
m solución |
|||
ω r.v. |
donde m r.v. , m solución y ω r.v. - los valores de la masa del soluto, la masa de la solución y fracción de masa soluto, respectivamente, individual para cada una de las soluciones.
Por la condición sabemos que:
m (1) solución = 150 g,
ω (1) r.v. = 15%,
m (2) solución = 100 g,
ω (1) r.v. = 20%,
Insertemos todos estos valores en la tabla, obtenemos:
Deberíamos recordar las siguientes fórmulas requerido para los cálculos:
ω r.v. = 100% ∙ m r.v. / m solución, m r.v. = m solución ∙ ω r.v. / 100%, m solución = 100% ∙ m r.v. / ω r.v.
Empezamos a llenar la tabla.
Si solo falta un valor en una fila o columna, entonces se puede calcular. Una excepción es una línea con ω r.v., conociendo los valores en dos de sus celdas, el valor en la tercera no se puede calcular.
A la primera columna le falta un valor en una sola celda. Entonces podemos calcularlo:
m (1) r.v. = m (1) r-ra ∙ ω (1) r.v. / 100% = 150 g ∙ 15% / 100% = 22,5 g
Del mismo modo, conocemos los valores en dos celdas de la segunda columna, lo que significa:
m (2) r.v. = metro (2) r-ra ∙ ω (2) r.v. / 100% = 100 g ∙ 20% / 100% = 20 g
Ingresemos los valores calculados en la tabla:
Ahora conocemos dos valores en la primera línea y dos valores en la segunda línea. Entonces podemos calcular los valores faltantes (m (3) r.v. y m (3) r-ra):
m (3) r.v. = m (1) r.v. + m (2) r.v. = 22,5 g + 20 g = 42,5 g
m (3) solución = m (1) solución + m (2) solución = 150 g + 100 g = 250 g.
Ingresemos los valores calculados en la tabla, obtenemos:
Ahora nos hemos acercado a calcular el valor requerido de ω (3) r.v. ... En la columna donde se ubica se conoce el contenido de las otras dos celdas, lo que significa que podemos calcularlo:
ω (3) r.v. = 100% ∙ m (3) h.a. / m (3) solución = 100% ∙ 42,5 g / 250 g = 17%
Ejemplo 4
A 200 g de una solución de cloruro de sodio al 15% se le añadieron 50 ml de agua. ¿Cuál es la fracción másica de sal en la solución resultante? Indique su respuesta a la centésima más cercana _______%
Solución:
En primer lugar, debe prestar atención al hecho de que en lugar de la masa de agua agregada, se nos da su volumen. Calculemos su masa, sabiendo que la densidad del agua es 1 g / ml:
m ext. (H 2 O) = V ext. (H 2 O) ∙ ρ (H 2 O) = 50 ml ∙ 1 g / ml = 50 g
Si consideramos el agua como una solución de cloruro de sodio al 0% que contiene, respectivamente, 0 g de cloruro de sodio, el problema se puede resolver usando la misma tabla que en el ejemplo anterior. Dibujemos una tabla de este tipo e insertemos los valores que conocemos en ella:
En la primera columna se conocen dos valores, lo que significa que podemos calcular el tercero:
m (1) r.v. = m (1) r-ra ∙ ω (1) r.v. / 100% = 200 g ∙ 15% / 100% = 30 g,
En la segunda línea también se conocen dos valores, lo que significa que podemos calcular el tercero:
m (3) solución = m (1) solución + m (2) solución = 200 g + 50 g = 250 g,
Ingresemos los valores calculados en las celdas correspondientes:
Ahora se conocen dos valores en la primera línea, lo que significa que podemos calcular el valor de m (3) r.v. en la tercera celda:
m (3) r.v. = m (1) r.v. + m (2) r.v. = 30 g + 0 g = 30 g
ω (3) r.v. = 30/250 ∙ 100% = 12%.
¡¡¡ATENCIÓN!!!
ESTUDIANTES DE 9 CLASES !!!
Para entrega exitosa examen de química en algunas entradas necesitarás resolver un problema. Lo invitamos a considerar, desmontar y fijar en su memoria la solución de problemas típicos de la química.
La tarea de calcular la fracción de masa de una sustancia en solución.
En 150 g de agua, se disolvieron 50 g de ácido fosfórico. Encuentre la fracción másica de ácido en la solución resultante.
Dado: m (H2O) = 150 g, m (H3PO4) = 50 g
Encontrar: w (H3PO4) -?
Comencemos a resolver el problema.
Solución: 1). Hallamos la masa de la solución resultante. Para hacer esto, simplemente agregue la masa de agua y la masa de ácido fosfórico que se le agregó.
m (solución) = 150g + 50g = 200g
2). Para resolver, necesitamos saber la fórmula de la fracción de masa. Escribimos la fórmula para la fracción de masa de una sustancia en una solución.
w(sustancias) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image002_9.png "ancho =" 19 "alto =" 28 src = "> * 100% = 25%
Escribimos la respuesta.
Respuesta: w (H3PO4) = 25%
La tarea de calcular la cantidad de una sustancia de uno de los productos de reacción, si se conoce la masa de la sustancia inicial.
Calcule la cantidad de hierro que resultará de la interacción del hidrógeno con 480 g de óxido de hierro (III).
Escribimos los valores conocidos en la condición del problema.
Dado: m (Fe2O3) = 4
También escribimos lo que se necesita encontrar como resultado de la resolución del problema.
Encontrar: n (Fe) -?
Comencemos a resolver el problema.
Solución: 1). Para resolver estos problemas, primero debe escribir la ecuación de reacción descrita en el enunciado del problema.
Fe2O3 + 3 H2 M - masa molar sustancias.
Por la condición del problema, no conocemos la masa del hierro resultante, es decir, en la fórmula para la cantidad de materia, no conocemos dos cantidades. Por lo tanto, buscaremos la cantidad de una sustancia por la cantidad de una sustancia de óxido de hierro (III). La cantidad de sustancia de hierro y óxido de hierro (III) en la siguiente proporción.
https://pandia.ru/text/78/038/images/image006_4.png "height =" 27 src = ">; donde 2 es el coeficiente estequiométrico de la ecuación de reacción frente al hierro y 1 es el coeficiente en frente de óxido de hierro (III).
por tanto, n (Fe) = 2 n (Fe2O3)
3). Encuentre la cantidad de sustancia de óxido de hierro (III).
n (Fe2O3) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image008_4.png "width =" 43 "height =" 20 src = "> es la masa molar de óxido de hierro (III), que calculamos en base a las masas atómicas relativas de hierro y oxígeno, así como teniendo en cuenta el número de estos átomos en el óxido de hierro (III): М (Fe2O3) = 2х 56 + 3х 16 = 112 + 48 = 160 Aluminio "href = "/ texto / categoría / alyuminij /" rel = "marcador"> aluminio?
Anotamos la condición del problema.
Dado: m (Al) = 54g
Y también anotamos lo que necesitamos encontrar como resultado de la resolución del problema.
Encontrar: V (H2) -?
Comencemos a resolver el problema.
Solución: 1) escribimos la ecuación de reacción según la condición del problema.
2 Al + 6 HCl https://pandia.ru/text/78/038/images/image011_1.png "width =" 61 "height =" 20 src = "> n es la cantidad de sustancia de un gas determinado.
V (H2) = Vm * n (H2)
3). Pero en esta fórmula no sabemos la cantidad de sustancia de hidrógeno.
4). Encontremos la cantidad de sustancia de hidrógeno por la cantidad de sustancia de aluminio de acuerdo con la siguiente relación.
https://pandia.ru/text/78/038/images/image013_2.png "height =" 27 src = ">; por lo tanto, n (H2) = 3 n (Al): 2, donde 3 y 2 son coeficientes estequiométricos frente a hidrógeno y aluminio, respectivamente.
5) .. png "ancho =" 33 "alto =" 31 src = ">
n (Al) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image016_1.png "ancho =" 45 "alto =" 20 src = "> * 6 mol = 134,4 l
Anotemos la respuesta.
Respuesta: V (H2) = 134,4 litros
La tarea de calcular la cantidad de una sustancia (o volumen) de un gas necesaria para reaccionar con una cierta cantidad de una sustancia (o volumen) de otro gas.
¿Cuánto oxígeno se requiere para interactuar con 8 moles de hidrógeno en condiciones normales?
Anotemos las condiciones del problema.
Dado: n (H2) = 8 mol
Y también escribiremos lo que se necesita encontrar como resultado de la resolución del problema.
Encontrar: n (O2) -?
Comencemos a resolver el problema.
Solución: 1). Escribamos la ecuación de reacción siguiendo la condición del problema.
2 H2 + О2https: //pandia.ru/text/78/038/images/image017_1.png "width =" 32 "height =" 31 src = "> =; donde 2 y 1 son coeficientes estequiométricos antes del hidrógeno y el oxígeno, respectivamente, en la ecuación de reacción.
3). Por tanto, 2 n (O2) = n (H2)
Y la cantidad de sustancia de oxígeno es: n (O2) = n (H2): 2
4). Nos queda sustituir los datos del enunciado del problema en la fórmula resultante.
n (О2) = 8 mol: 2 = 4 mol
5). Anotemos la respuesta.
Respuesta: n (О2) = 4 mol
Se sabe por el curso de química que fracción de masa Este es el contenido de un determinado elemento en cualquier sustancia. Parecería que tal conocimiento es inútil para un residente de verano común. Pero no se apresure a cerrar la página, ya que la capacidad de calcular la fracción de masa para un jardinero puede ser muy útil. Sin embargo, para no confundirnos, hablemos de todo en orden.¿Cuál es la esencia del concepto de "fracción de masa"?
La fracción de masa se mide en porcentaje o solo en décimas. Un poco más arriba, hablamos de la definición clásica, que se puede encontrar en libros de referencia, enciclopedias o libros de texto de química escolar. Pero no es tan fácil comprender la esencia de lo dicho. Entonces, suponga que tenemos 500 g de algunos sustancia compleja... Difícil en en este caso significa que no es uniforme en composición. En general, cualquier sustancia que utilizamos es compleja, incluso sal de mesa simple, cuya fórmula es NaCl, es decir, está formada por moléculas de sodio y cloro. Si continuamos con el razonamiento con el ejemplo de la sal de mesa, podemos suponer que 500 gramos de sal contienen 400 g de sodio. Entonces su fracción de masa será 80% o 0,8.
¿Por qué un residente de verano necesita esto?
Creo que ya conoce la respuesta a esta pregunta. La preparación de todo tipo de soluciones, mezclas, etc. es parte integrante de actividad económica cualquier jardinero. En forma de soluciones, se utilizan fertilizantes, diversas mezclas nutricionales, así como otros medicamentos, por ejemplo, estimulantes del crecimiento "Epin", "Kornevin", etc. Además, a menudo es necesario mezclar sustancias secas, como cemento, arena y otros componentes, o convencionales tierra de jardín con el sustrato comprado. Al mismo tiempo, la concentración recomendada de estos agentes y preparaciones en soluciones o mezclas preparadas en la mayoría de las instrucciones se da precisamente en fracciones de masa.
Por lo tanto, saber cómo calcular la fracción de masa de un elemento en una sustancia ayudará al residente de verano a preparar adecuadamente la solución de fertilizante o mezcla de nutrientes necesaria, y esto, a su vez, ciertamente afectará la cosecha futura.
Algoritmo de cálculo
Entonces, la fracción de masa de un componente individual es la relación entre su masa y la masa total de una solución o sustancia. Si el resultado obtenido debe convertirse en porcentajes, entonces debe multiplicarse por 100. Por lo tanto, la fórmula para calcular la fracción de masa se puede escribir de la siguiente manera:
W = Masa de sustancia / Masa de solución
W = (Masa de sustancia / Masa de solución) x 100%.
Un ejemplo de determinación de la fracción de masa
Supongamos que tenemos una solución, para cuya preparación se agregaron 5 g de NaCl a 100 ml de agua, y ahora es necesario calcular la concentración de cloruro de sodio, es decir, su fracción de masa. Conocemos la masa de la sustancia, y la masa de la solución resultante es la suma de dos masas: sal y agua y es igual a 105 g. Por lo tanto, dividimos 5 g por 105 g, multiplicamos el resultado por 100 y obtenemos el valor deseado de 4,7%. Es esta concentración la que tendrá salmuera.
Una tarea más práctica
En la práctica, el residente de verano a menudo tiene que afrontar tareas de otro tipo. Por ejemplo, es necesario preparar una solución acuosa de cualquier fertilizante, cuya concentración en peso debe ser del 10%. Para observar con precisión las proporciones recomendadas, debe determinar cuánta sustancia se necesita y en qué volumen de agua deberá disolverse.
La solución al problema comienza en orden inverso... Primero, la fracción de masa expresada como porcentaje debe dividirse por 100. Como resultado, obtenemos W = 0.1 - esta es la fracción de masa de la sustancia en unidades. Ahora designemos la cantidad de sustancia como x, y la masa final de la solución, M. En este caso, el último valor se compone de dos términos: la masa de agua y la masa de fertilizante. Es decir, M = MV + x. Por lo tanto, obtenemos una ecuación simple:
W = x / (Mw + x)
Resolviéndolo con respecto ax, obtenemos:
x = W x MV / (1 - W)
Sustituyendo los datos disponibles, obtenemos la siguiente dependencia:
x = 0,1 x MV / 0,9
Por lo tanto, si para la preparación de la solución tomamos 1 litro (es decir, 1000 g) de agua, para preparar la solución de la concentración requerida, necesitaremos aproximadamente 111-112 g de fertilizante.
Resolver problemas con dilución o adición
Supongamos que tenemos 10 litros (10,000 g) de una solución acuosa preparada con una concentración de cierta sustancia en ella W1 = 30% o 0.3. ¿Cuánta agua necesitará agregarle para que la concentración disminuya a W2 = 15% o 0.15? En este caso, la fórmula ayudará:
Мв = (W1х М1 / W2) - М1
Sustituyendo los datos iniciales, obtenemos que la cantidad de agua añadida debe ser:
MV = (0.3 x 10,000 / 0.15) - 10,000 = 10,000 g
Es decir, debe agregar los mismos 10 litros.
Ahora imagine el problema inverso: hay 10 litros de una solución acuosa (M1 = 10,000 g) con una concentración de W1 = 10% o 0.1. Es necesario obtener una solución con una fracción de masa de fertilizante W2 = 20% o 0,2. ¿Cuánto material de partida necesitará agregar? Para hacer esto, necesita usar la fórmula:
x = M1 x (W2 - W1) / (1 - W2)
Sustituyendo los valores originales, obtenemos x = 1 125 g.
Por lo tanto, el conocimiento de los conceptos básicos más simples. química escolar ayudará al jardinero a preparar adecuadamente las soluciones de fertilizantes, sustratos de nutrientes de varios elementos o mezclas para trabajos de construcción.
Esta lección está dedicada al estudio del tema "Fracción de masa de una sustancia en una solución". Con la ayuda de los materiales de la lección, aprenderá a cuantificar el contenido de un soluto en una solución, así como a determinar la composición de una solución en función de los datos de la fracción de masa de un soluto.
Tema: Clases de sustancias inorgánicas
Lección: Fracción de masa de una sustancia en una solución.
La masa de la solución es la suma de las masas del solvente y el soluto:
m (p) = m (segundo) + m (p-la)
La fracción de masa de una sustancia en una solución es igual a la relación entre la masa del soluto y la masa de la solución completa:
Resolvamos varios problemas usando las fórmulas dadas.
Calcule la fracción de masa (%) de sacarosa en una solución que contiene 250 g de agua y 50 g de sacarosa.
La fracción de masa de sacarosa en solución se puede calcular utilizando la fórmula conocida:
Sustituir valores numéricos y encuentre la fracción de masa de sacarosa en la solución. Recibido en respuesta un 16,7%.
Al transformar la fórmula para calcular la fracción de masa de una sustancia en una solución, puede encontrar los valores de la masa de un soluto por masa conocida solución y fracción de masa de la sustancia en la solución; o la masa del solvente por la masa del soluto y la fracción de masa de la sustancia en la solución.
Consideremos la solución del problema en el que la fracción de masa del soluto cambia al diluir la solución.
A 120 g de una solución con una fracción en masa de sal del 7% se le añadieron 30 g de agua. Determine la fracción de masa de sal en la solución resultante.
Analicemos el estado del problema. En el proceso de dilución de la solución, la masa del soluto no cambia, pero la masa del solvente aumenta, lo que significa que la masa de la solución aumenta y, a la inversa, la fracción de masa de la sustancia en la solución disminuye.
Primero, determinemos la masa del soluto, conociendo la masa de la solución inicial y la fracción de masa de sal en esta solución. La masa del soluto es igual al producto de la masa de la solución y la fracción de masa de la sustancia en la solución.
Ya hemos descubierto que la masa del soluto no cambia cuando se diluye la solución. Esto significa que al calcular la masa de la solución resultante, puede encontrar la fracción másica de sal en la solución resultante.
La masa de la solución resultante es igual a la suma de las masas de la solución original y el agua agregada. La fracción de masa de sal en la solución resultante es igual a la relación entre la masa del soluto y la masa de la solución resultante. Por tanto, se obtuvo la fracción másica de sal en la solución resultante igual al 5,6%.
1. Colección de tareas y ejercicios de química: 8º grado.: Para libro de texto. PENSILVANIA. Orzhekovsky y otros. "Química. Grado 8 "/ P.А. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (págs. 111-116)
2. Ushakova O.V. Cuaderno de ejercicios de química: octavo grado: al libro de texto de P.A. Orzhekovsky y otros. "Química. Grado 8 "/ О.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ed. profe. PENSILVANIA. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (p. 111-115)
3. Química. Octavo grado. Libro de texto para educación general instituciones / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M .: Astrel, 2013. (§35)
4. Química: 8vo grado: libro de texto para educación general. instituciones / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§41)
5. Química: inorgánica. química: libro de texto para 8 celdas. educación general. instituciones / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Educación, JSC "Moscow textbooks", 2009. (§28)
6. Enciclopedia para niños. Volumen 17. Química / Ed. VIRGINIA. Volodin, dirigido. científico. ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.
Recursos web adicionales
3. Interacción de sustancias con agua ().
Tarea
1. c. 113-114 No. 9,10 de Libro de trabajo en química: grado 8: al libro de texto de P.A. Orzhekovsky y otros. "Química. Grado 8 "/ О.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ed. profe. PENSILVANIA. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
2. p. 197 Núm. 1, 2 del libro de texto de P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova "Química: 8kl.", 2013
