Soluţie se referă la un amestec omogen de două sau mai multe componente.
Substanțele, prin amestecarea din care se obține soluția, îl numesc componente.
Printre componentele soluției se disting solut care poate să nu fie una și solvent... De exemplu, în cazul unei soluții de zahăr în apă, zahărul este un dizolvat, iar apa este un solvent.
Uneori conceptul de solvent poate fi aplicat în mod egal la oricare dintre componente. De exemplu, acest lucru se aplică acelor soluții care sunt obținute prin amestecarea a două sau mai multe lichide, solubile în mod ideal unul în celălalt. Deci, în special, într-o soluție constând din alcool și apă, atât alcoolul, cât și apa pot fi numite solvent. Cu toate acestea, cel mai adesea în legătură cu soluțiile apoase, se obișnuiește să se numească apa un solvent și o a doua componentă ca substanță dizolvată.
Ca caracteristică cantitativă a compoziției soluției, conceptul cel mai des folosit este fractiune in masa substanțe în soluție. Fracția de masă a unei substanțe este raportul dintre masa acestei substanțe și masa soluției în care este conținută:
Unde ω (in-va) - fracția de masă a substanței conținute în soluție (g), m(in-va) - masa substanței conținute în soluție (g), m (soluție) - masa soluției (g).
Din formula (1) rezultă că fracția de masă poate lua valori de la 0 la 1, adică este o fracție de unitate. În acest sens, fracția de masă poate fi exprimată și ca procent (%) și în acest format apare în aproape toate problemele. Fracția de masă, exprimată în procente, este calculată folosind o formulă similară cu formula (1), cu singura diferență că raportul dintre masa substanței dizolvate și masa întregii soluții este înmulțit cu 100%:
Pentru o soluție formată din doar două componente, fracția de masă a solutului ω (r.v.) și fracția de masă a solventului ω (solvent) pot fi calculate în mod corespunzător.
Se mai numește și fracția de masă a substanței dizolvate concentrația soluției.
Pentru o soluție cu două componente, masa sa constă din masele de substanță dizolvată și de solvent:
De asemenea, în cazul unei soluții cu două componente, suma fracțiilor de masă ale solutului și solventului este întotdeauna 100%:
Evident, pe lângă formulele scrise mai sus, ar trebui să cunoști toate acele formule care sunt derivate matematic direct din ele. De exemplu:
De asemenea, este necesar să ne amintim formula care raportează masa, volumul și densitatea unei substanțe:
m = ρ ∙ V
și mai trebuie să știți că densitatea apei este de 1 g/ml. Din acest motiv, volumul de apă în mililitri este numeric egal cu masa apa in grame. De exemplu, 10 ml de apă au o masă de 10 g, 200 ml - 200 g etc.
Pentru a rezolva cu succes problemele, pe lângă cunoașterea formulelor de mai sus, este extrem de important să aducem abilitățile de aplicare a acestora la automatism. Acest lucru poate fi realizat numai prin rezolvarea unui număr mare de probleme diferite. Sarcini din real examene pe tema „Calculele folosind conceptul de „fracție de masă a unei substanțe într-o soluție” pot fi rezolvate.
Exemple de probleme pentru soluții
Exemplul 1
Calculați fracția de masă a azotatului de potasiu într-o soluție obținută prin amestecarea a 5 g sare și 20 g apă.
Soluţie:
Substanța dizolvată în cazul nostru este nitratul de potasiu, iar solventul este apa. Prin urmare, formulele (2) și (3) pot fi scrise, respectiv:
Din condiția m (KNO 3) = 5 g și m (H 2 O) = 20 g, deci:
Exemplul 2
Ce masă de apă trebuie adăugată la 20 g de glucoză pentru a obține o soluție de glucoză 10%.
Soluţie:
Din condițiile problemei rezultă că solutul este glucoza, iar solventul este apa. Atunci formula (4) poate fi scrisă în cazul nostru după cum urmează:
Din condiție cunoaștem fracția de masă (concentrația) de glucoză și masa de glucoză în sine. Notând masa de apă ca x g, putem scrie următoarea ecuație echivalentă pe baza formulei de mai sus:
Rezolvând această ecuație, găsim x:
acestea. m (H20) = x g = 180 g
Răspuns: m (H 2 O) = 180 g
Exemplul 3
150 g dintr-o soluție de clorură de sodiu 15% au fost amestecate cu 100 g dintr-o soluție 20% din aceeași sare. Care este fracția de masă a sării din soluția rezultată? Indicați răspunsul la cel mai apropiat întreg.
Soluţie:
Pentru a rezolva probleme pentru pregătirea soluțiilor, este convenabil să utilizați următorul tabel:
Prima solutie |
a 2-a solutie |
a 3-a solutie |
|
m r.v. |
|||
m solutie |
|||
ω r.v. |
unde m r.v. , m soluție și ω r.v. - valorile masei substanței dizolvate, ale masei soluției și fractiune in masa dizolvat, respectiv, individual pentru fiecare dintre soluții.
Din condiția știm că:
m (1) soluție = 150 g,
ω (1) r.v. = 15%,
m (2) soluție = 100 g,
ω (1) r.v. = 20%,
Să inserăm toate aceste valori în tabel, obținem:
Ar trebui să ne amintim următoarele formule necesare pentru calcule:
ω r.v. = 100% ∙ m r.v. / m soluție, m r.v. = m soluție ∙ ω r.v. / 100%, m soluție = 100% ∙ m r.v. / ω r.v.
Începem să completăm tabelul.
Dacă lipsește o singură valoare într-un rând sau coloană, atunci aceasta poate fi calculată. O excepție este o linie cu ω r.v., cunoscând valorile din două dintre celulele sale, valoarea din a treia nu poate fi calculată.
În prima coloană lipsește o valoare dintr-o singură celulă. Deci îl putem calcula:
m (1) r.v. = m (1) r-ra ∙ ω (1) r.v. / 100% = 150 g ∙ 15% / 100% = 22,5 g
În mod similar, cunoaștem valorile din două celule din a doua coloană, ceea ce înseamnă:
m (2) r.v. = m (2) r-ra ∙ ω (2) r.v. / 100% = 100 g ∙ 20% / 100% = 20 g
Să introducem valorile calculate în tabel:
Acum știm două valori în prima linie și două valori în a doua linie. Deci putem calcula valorile lipsă (m (3) r.v. și 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) soluție = m (1) soluție + m (2) soluție = 150 g + 100 g = 250 g.
Să introducem valorile calculate în tabel, obținem:
Acum ne-am apropiat de a calcula valoarea necesară a ω (3) r.v. ... În coloana în care se află, conținutul celorlalte două celule este cunoscut, ceea ce înseamnă că îl putem calcula:
ω (3) r.v. = 100% ∙ m (3) r.v. / m (3) soluție = 100% ∙ 42,5 g / 250 g = 17%
Exemplul 4
La 200 g de soluţie de clorură de sodiu 15% s-au adăugat 50 ml de apă. Care este fracția de masă de sare din soluția rezultată. Indicați răspunsul la cea mai apropiată sutime _______%
Soluţie:
În primul rând, ar trebui să acordați atenție faptului că, în loc de masa de apă adăugată, ni se dă volumul acesteia. Să-i calculăm masa, știind că densitatea apei este de 1 g/ml:
m ext. (H2O) = V ext. (H2O) ∙ ρ (H2O) = 50 ml ∙ 1 g / ml = 50 g
Dacă considerăm apa ca o soluție de clorură de sodiu 0% care conține, respectiv, 0 g de clorură de sodiu, problema poate fi rezolvată folosind același tabel ca în exemplul de mai sus. Să desenăm un astfel de tabel și să introducem în el valorile pe care le cunoaștem:
În prima coloană, sunt cunoscute două valori, ceea ce înseamnă că o putem calcula pe a treia:
m (1) r.v. = m (1) r-ra ∙ ω (1) r.v. / 100% = 200 g ∙ 15% / 100% = 30 g,
În a doua linie, sunt cunoscute și două valori, ceea ce înseamnă că o putem calcula pe a treia:
m (3) soluție = m (1) soluție + m (2) soluție = 200 g + 50 g = 250 g,
Să introducem valorile calculate în celulele corespunzătoare:
Acum au devenit cunoscute două valori din prima linie, ceea ce înseamnă că putem calcula valoarea lui m (3) r.v. în a treia celulă:
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%.
ATENŢIE!!!
ELEVI DE 9 CLASE !!!
Pentru livrare cu succes examen de chimie în unele bilete va trebui să rezolvi o problemă. Vă invităm să luați în considerare, să dezasamblați și să fixați în memorie soluția problemelor tipice din chimie.
Sarcina de a calcula fracția de masă a unei substanțe în soluție.
În 150 g de apă, s-au dizolvat 50 g de acid fosforic. Aflați fracția de masă a acidului din soluția rezultată.
Dat: m (H2O) = 150g, m (H3PO4) = 50g
Găsi: w (H3PO4) -?
Să începem să rezolvăm problema.
Soluţie: 1). Găsim masa soluției rezultate. Pentru a face acest lucru, adăugați pur și simplu masa de apă și masa de acid fosforic adăugată la aceasta.
m (soluție) = 150g + 50g = 200g
2). Pentru a rezolva, trebuie să cunoaștem formula fracției de masă. Scriem formula pentru fracția de masă a unei substanțe într-o soluție.
w(substanțe) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image002_9.png "width =" 19 "height =" 28 src = "> * 100% = 25%
Scriem răspunsul.
Răspuns: w (H3PO4) = 25%
Sarcina de a calcula cantitatea de substanță dintr-unul dintre produșii de reacție, dacă se cunoaște masa substanței inițiale.
Calculați cantitatea de fier care va rezulta din interacțiunea hidrogenului cu 480 g de oxid de fier (III).
Scriem valorile cunoscute în starea problemei.
Dat: m (Fe2O3) = 4
De asemenea, notăm ceea ce trebuie găsit ca urmare a rezolvării problemei.
Găsi: n (Fe) -?
Să începem să rezolvăm problema.
Soluţie: 1). Pentru a rezolva astfel de probleme, mai întâi trebuie să scrieți ecuația de reacție descrisă în enunțul problemei.
Fe2O3 + 3 H2 M - Masă molară substante.
După starea problemei, nu cunoaștem masa fierului rezultat, adică în formula cantității de materie nu cunoaștem două cantități. Prin urmare, vom căuta cantitatea de substanță după cantitatea de substanță de oxid de fier (III). Cantitatea de substanță de fier și oxid de fier (III) după următorul raport.
https://pandia.ru/text/78/038/images/image006_4.png "height =" 27 src = ">; unde 2 este coeficientul stoichiometric din ecuația de reacție în fața fierului, iar 1 este coeficientul în fata de fier oxid (III).
prin urmare n (Fe) = 2 n (Fe2O3)
3). Aflați cantitatea de substanță oxid de fier (III).
n (Fe2O3) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image008_4.png "width =" 43 "height =" 20 src = "> este masa molară a oxidului de fier (III), care calculăm pe baza maselor atomice relative de fier și oxigen, precum și luând în considerare numărul acestor atomi în oxid de fier (III): М (Fe2O3) = 2х 56 + 3х 16 = 112 + 48 = 160 Aluminiu "href =" / text / categorie / alyuminij / " rel = "marcaj"> aluminiu?
Notăm starea problemei.
Dat: m (Al) = 54 g
Și notăm și ceea ce trebuie să găsim ca urmare a rezolvării problemei.
Găsi: V (H2) -?
Să începem să rezolvăm problema.
Soluţie: 1) notăm ecuația reacției în funcție de starea problemei.
2 Al + 6 HCl https://pandia.ru/text/78/038/images/image011_1.png "width =" 61 "height =" 20 src = "> n este cantitatea de substanță a unui gaz dat.
V (H2) = Vm * n (H2)
3). Dar în această formulă nu cunoaștem cantitatea de substanță hidrogen.
4). Să găsim cantitatea de substanță hidrogen cu cantitatea de substanță de aluminiu conform următorului raport.
https://pandia.ru/text/78/038/images/image013_2.png "height =" 27 src = ">; prin urmare n (H2) = 3 n (Al): 2, unde 3 și 2 sunt coeficienți stoichiometrici care se confruntă cu hidrogen și, respectiv, aluminiu.
5) .. png "width =" 33 "height =" 31 src = ">
n (Al) = https://pandia.ru/text/78/038/images/image016_1.png "width =" 45 "height =" 20 src = "> * 6 mol = 134,4 l
Să scriem răspunsul.
Răspuns: V (H2) = 134,4 l
Sarcina de a calcula cantitatea de substanță (sau volum) de gaz necesară pentru a reacționa cu o anumită cantitate de substanță (sau volum) dintr-un alt gaz.
Cât de mult oxigen este necesar pentru a interacționa cu 8 moli de hidrogen în condiții normale?
Să notăm condițiile problemei.
Dat: n (H2) = 8 mol
Și vom nota, de asemenea, ceea ce trebuie găsit ca urmare a rezolvării problemei.
Găsi: n (O2) -?
Să începem să rezolvăm problema.
Soluţie: 1). Să notăm ecuația reacției în funcție de starea problemei.
2 H2 + О2https: //pandia.ru/text/78/038/images/image017_1.png "width =" 32 "height =" 31 src = "> =; unde 2 și 1 sunt coeficienți stoichiometrici înainte de hidrogen și oxigen, respectiv, în ecuaţia reacţiei.
3). Prin urmare 2 n (O2) = n (H2)
Iar cantitatea de substanță oxigenată este: n (O2) = n (H2): 2
4). Rămâne să substituim datele din enunțul problemei în formula rezultată.
n (О2) = 8 mol: 2 = 4 mol
5). Să scriem răspunsul.
Răspuns: n (О2) = 4 mol
Din cursul de chimie se știe că fractiune in masa acesta este conținutul unui anumit element din orice substanță. S-ar părea că astfel de cunoștințe sunt inutile pentru un rezident obișnuit de vară. Dar nu vă grăbiți să închideți pagina, deoarece capacitatea de a calcula fracția de masă pentru un grădinar poate fi foarte utilă. Totuși, pentru a nu ne încurca, să vorbim despre totul în ordine.Care este esența conceptului de „fracție de masă”?
Fracția de masă este măsurată în procente sau doar în zecimi. Puțin mai sus, am vorbit despre definiția clasică, care poate fi găsită în cărți de referință, enciclopedii sau manuale școlare de chimie. Dar nu este atât de ușor de înțeles esența a ceea ce s-a spus. Deci, să presupunem că avem 500 g de unele substanță complexă... Greu în în acest cazînseamnă că nu este uniform în compoziție. În general, orice substanță pe care le folosim sunt complexe, chiar și sare de masă simplă, a cărei formulă este NaCl, adică constă din molecule de sodiu și clor. Dacă continuăm raționamentul folosind exemplul sării de masă, atunci putem presupune că 500 de grame de sare conțin 400 g de sodiu. Atunci fracția sa de masă va fi de 80% sau 0,8.
De ce are nevoie de asta un rezident de vară?
Cred că știți deja răspunsul la această întrebare. Prepararea tuturor tipurilor de soluții, amestecuri etc. este parte integrantă din activitate economică orice grădinar. Sub formă de soluții, îngrășămintele, diferite amestecuri nutritive, precum și alte medicamente sunt utilizate, de exemplu, stimulente de creștere "Epin", "Kornevin", etc. În plus, este adesea necesar să amestecați substanțe uscate, precum ciment, nisip și alte componente, sau convenționale teren de grădină cu substratul achizitionat. În același timp, concentrația recomandată a acestor agenți și preparate în soluții sau amestecuri preparate în majoritatea instrucțiunilor este dată exact în fracțiuni de masă.
Astfel, știind cum se calculează fracția de masă a unui element dintr-o substanță va ajuta rezidentul de vară să pregătească în mod corespunzător soluția de îngrășământ sau amestecul de nutrienți necesar, iar acest lucru, la rândul său, va afecta cu siguranță recolta viitoare.
Algoritm de calcul
Deci, fracția de masă a unei componente individuale este raportul dintre masa sa și masa totală a unei soluții sau substanțe. Dacă rezultatul obținut trebuie convertit în procente, atunci acesta trebuie înmulțit cu 100. Astfel, formula pentru calcularea fracției de masă poate fi scrisă după cum urmează:
W = Masa substanței / Masa soluției
W = (Masa substanței / Masa soluției) x 100%.
Un exemplu de determinare a fracției de masă
Să presupunem că avem o soluție, pentru prepararea căreia s-au adăugat 5 g de NaCl la 100 ml de apă, iar acum este necesar să se calculeze concentrația de clorură de sodiu, adică fracția sa de masă. Cunoaștem masa substanței, iar masa soluției rezultate este suma a două mase - sare și apă și este egală cu 105 g. Astfel, împărțim 5 g la 105 g, înmulțim rezultatul cu 100 și obținem valoarea dorită de 4,7%. Aceasta este concentrarea care va avea saramură.
O sarcină mai practică
În practică, rezidentul de vară trebuie adesea să facă față unor sarcini de alt fel. De exemplu, este necesar să se pregătească o soluție apoasă din orice îngrășământ, a cărei concentrație în greutate ar trebui să fie de 10%. Pentru a respecta cu exactitate proporțiile recomandate, trebuie să determinați cât de multă substanță este necesară și în ce volum de apă va trebui să fie dizolvată.
Soluția problemei începe la ordine inversă... În primul rând, fracția de masă exprimată ca procent trebuie împărțită la 100. Ca rezultat, obținem W = 0,1 - aceasta este fracția de masă a substanței în unități. Acum să desemnăm cantitatea de substanță ca x și masa finală a soluției - M. În acest caz, ultima valoare este formată din doi termeni - masa de apă și masa de îngrășământ. Adică M = MV + x. Astfel, obținem o ecuație simplă:
W = x / (Mw + x)
Rezolvând-o în raport cu x, obținem:
x = W x MV / (1 - W)
Înlocuind datele disponibile, obținem următoarea dependență:
x = 0,1 x MV / 0,9
Astfel, dacă pentru prepararea soluției luăm 1 litru (adică 1000 g) de apă, atunci pentru a pregăti soluția cu concentrația necesară, vom avea nevoie de aproximativ 111-112 g de îngrășământ.
Rezolvarea problemelor cu diluare sau adăugare
Să presupunem că avem 10 litri (10.000 g) de soluție apoasă gata preparată cu o concentrație a unei anumite substanțe în ea W1 = 30% sau 0,3. Câtă apă va trebui să adăugați pentru ca concentrația să scadă la W2 = 15% sau 0,15? În acest caz, formula va ajuta:
Мв = (W1х М1 / W2) - М1
Înlocuind datele inițiale, obținem că cantitatea de apă adăugată ar trebui să fie:
MV = (0,3 x 10.000 / 0.15) - 10.000 = 10.000 g
Adică trebuie să adăugați aceiași 10 litri.
Acum imaginați-vă problema inversă - există 10 litri de soluție apoasă (M1 = 10.000 g) cu o concentrație de W1 = 10% sau 0,1. Este necesar să se obțină o soluție cu o fracție de masă de îngrășământ W2 = 20% sau 0,2. Cât material de pornire va trebui să adăugați? Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați formula:
x = M1 x (W2 - W1) / (1 - W2)
Înlocuind valorile inițiale, obținem x = 1 125 g.
Astfel, cunoașterea celor mai simple elemente de bază chimie școlară va ajuta grădinarul să pregătească corect soluții de îngrășăminte, substraturi nutritive din mai multe elemente sau amestecuri pentru lucrări de construcție.
Această lecție este dedicată studiului subiectului „Fracția de masă a unei substanțe într-o soluție”. Cu ajutorul materialelor de lecție, veți învăța cum să cuantificați conținutul unei substanțe dizolvate într-o soluție, precum și să determinați compoziția unei soluții pe baza datelor privind fracția de masă a unei soluții.
Tema: Clase de substanțe anorganice
Lecția: Fracția de masă a unei substanțe într-o soluție
Masa soluției este suma maselor de solvent și de substanță dizolvată:
m (p) = m (b) + m (p-la)
Fracția de masă a unei substanțe într-o soluție este egală cu raportul dintre masa substanței dizolvate și masa întregii soluții:
Să rezolvăm mai multe probleme folosind formulele date.
Calculați fracția de masă (%) de zaharoză într-o soluție care conține 250 g de apă și 50 g de zaharoză.
Fracția de masă a zaharozei în soluție poate fi calculată folosind formula binecunoscută:
Substitui valori numericeși găsiți fracția de masă a zaharozei din soluție. Primit ca răspuns 16,7%.
Transformând formula pentru calcularea fracției de masă a unei substanțe într-o soluție, puteți găsi valorile masei unei substanțe dizolvate prin masa cunoscuta soluție și fracțiunea de masă a substanței din soluție; sau masa solventului cu masa solutului și fracția de masă a substanței din soluție.
Să luăm în considerare soluția problemei în care fracția de masă a substanței dizolvate se modifică la diluarea soluției.
La 120 g de soluţie cu o fracţiune de masă de sare de 7% s-au adăugat 30 g de apă. Determinați fracția de masă de sare din soluția rezultată.
Să analizăm starea problemei. În procesul de diluare a soluției, masa soluției nu se modifică, dar masa solventului crește, ceea ce înseamnă că masa soluției crește și, invers, fracția de masă a substanței din soluție scade.
Mai întâi, să determinăm masa substanței dizolvate, cunoscând masa soluției inițiale și fracția de masă a sării din această soluție. Masa substanței dizolvate este egală cu produsul dintre masa soluției și fracția de masă a substanței din soluție.
Am aflat deja că masa substanței dizolvate nu se modifică atunci când soluția este diluată. Aceasta înseamnă că, calculând masa soluției rezultate, puteți găsi fracția de masă a sării din soluția rezultată.
Masa soluției rezultate este egală cu suma maselor soluției inițiale și a apei adăugate. Fracția de masă a sării din soluția rezultată este egală cu raportul dintre masa substanței dizolvate și masa soluției rezultate. Astfel, fracția de masă de sare din soluția rezultată a fost obținută egală cu 5,6%.
1. Culegere de sarcini și exerciții la chimie: clasa a VIII-a .: pentru manual. P.A. Orjekovski și alții.” „Chimie. Nota 8 "/ P.А. Orjekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M .: AST: Astrel, 2006. (p. 111-116)
2. Ushakova O.V. Caiet de chimie: nota 8: la manualul de P.A. Orjekovski și alții.” „Chimie. Gradul 8 "/ О.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orjekovski; ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (p. 111-115)
3. Chimie. clasa a 8-a. Manual pentru invatamantul general instituții / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§35)
4. Chimie: clasa a VIII-a: manual pentru învăţământul general. instituții / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M .: AST: Astrel, 2005. (§41)
5. Chimie: anorganică. chimie: manual pentru 8 celule. educatie generala. instituții / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Educație, SA „Manuale de la Moscova”, 2009. (§28)
6. Enciclopedie pentru copii. Volumul 17. Chimie / Ed. V.A. Volodin, condus. științific. ed. I. Leenson. - M .: Avanta +, 2003.
Resurse web suplimentare
3. Interacțiunea substanțelor cu apa ().
Teme pentru acasă
1. c. 113-114 nr. 9,10 din Caiet de lucru la chimie: nota 8: la manualul de P.A. Orjekovski și alții.” „Chimie. Gradul 8 "/ О.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orjekovski; ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
2. str.197 nr. 1, 2 din manualul de P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova „Chimie: 8kl.”, 2013
