Какой массовой долей растворенного вещества. Как вычислить массовую долю

Инструкция

Массовая доля вещества находится по формуле: w = m(в)/m(см), где w – массовая доля вещества, m(в) – масса вещества, m(см) – масса смеси. Если же растворено, то выглядит так: w = m(в)/m(р-ра), где m(р-ра) – масса раствора. Массу раствора при необходимости тоже можно найти: m(р-ра) = m(в) + m(р-ля), где m(р-ля) – масса растворителя. При желании массовую долю можно умножить на 100%.

Если в условии задачи не дано значения массы, то его можно рассчитать с помощью нескольких формул, выбрать нужную помогут величины данные в условии. Первая формула для : m = V*p, где m – масса, V – объем, p – плотность. Следующая формула выглядит так: m = n*M, где m – масса, n – количество вещества, M – молярная масса. Молярная масса в свою очередь складывается из атомных масс элементов, входящих в состав вещества.

Для лучшего понимания данного материала решим задачу. Смесь медных и магниевых опилок массой 1,5 г обработали избытком . В результате реакции водород объемом 0,56 л (). Вычислите массовую долю меди в смеси.
В этой задаче проходит , записываем ее уравнение. Из двух веществ с избытком соляной кислоты только магний: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. Чтобы найти массовую долю меди в смеси, необходимо подставить значения в следующую формулу: w(Cu) = m(Cu)/m(см). Масса смеси дана, найдем массу меди: m(Cu) = m(см) – m(Mg). Ищем массу : m(Mg) = n(Mg)*M(Mg). Найти количество вещества магния поможет уравнение реакции. Находим количество вещества водорода: n = V/Vm = 0,56/22,4 = 0,025 моль. По уравнению видно, что n(H2) = n(Mg) = 0,025 моль. Рассчитываем массу магния, зная что молярная равна 24 г/моль: m(Mg) = 0,025*24 = 0,6 г. Находим массу меди: m(Cu) = 1,5 – 0,6 = 0,9 г. Осталось вычислить массовую долю: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 или 60%.

Видео по теме

Обратите внимание

Массовая доля не может быть больше единицы или, если она выражается в процентах, больше 100%.

Источники:

• "Пособие по химии", Г.П. Хомченко, 2005.
• Вычисление доли продаж по региону

Массовая доля показывает в процентах или в долях содержание вещества в каком–либо растворе или элемента в составе вещества. Умение вычислить массовую долю полезно не только на уроках химии, но и когда вы хотите приготовить раствор или смесь, например, в кулинарных целях. Или изменить процентное отношение, в уже имеющемся у вас составе.

Инструкция

К примеру, вам на зиму необходим минимум в 15 куб. метров березовых дров.
Ищите в справочной плотность березовых дров. Это: 650 кг/м3.
Вычисляйте массу, подставив значения в ту же формулу удельной плотности.

m = 650*15 = 9750 (кг)

Теперь, исходя из грузоподъемности и вместимости кузова, вы можете определиться с видом транспортного средства и количеством поездок.

Видео по теме

Обратите внимание

Люди постарше больше знакомы с понятием удельного веса. Удельная плотность вещества – это то же, что и удельный вес.

Массовая доля вещества показывает его содержание в более сложной структуре, например, в сплаве или смеси. Если известна общая масса смеси или сплава, то зная массовые доли составляющих веществ можно найти их массы. Найти массовую долю вещества, можно зная его массу и массу всей смеси. Эта величина, может выражаться в дольных величинах или процентах.

Вам понадобится

• весы;
• периодическая таблица химических элементов;
• калькулятор.

Инструкция

Определите массовую долю вещества, которое находится в смеси через массы смеси и самого вещества. Для этого с помощью весов определите массы , составляющих смесь или . Затем сложите их. Полученную массу примите за 100%. Чтобы найти массовую долю вещества в смеси, поделите его массу m на массу смеси M, а результат умножьте на 100% (ω%=(m/M)∙100%). Например, в 140 г воды растворяют 20 г поваренной соли. Чтобы найти массовую долю соли, сложите массы этих двух веществ М=140+20=160 г. Затем найдите массовую долю вещества ω%=(20/160)∙100%=12,5%.

Если требуется найти или массовую долю элемента в веществе с известной формулой, воспользуйтесь периодической таблицей элементов. По ней найдите атомные массы элементов, которые в вещества. Если один в формуле несколько раз, умножьте его атомную массу на это число и сложите полученные результаты. Это будет молекулярная масса вещества. Чтобы найти массовую долю любого элемента в таком веществе, поделите его массовое число в данной химической формуле M0 на молекулярную массу данного вещества M. Результат множьте на 100 % (ω%=(M0/M)∙100%).

Например, определите массовую долю химических элементов в медном купоросе. Медный (сульфат меди II), имеет химическую формулу CuSO4. Атомные массы элементов, входящих в его состав равны Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, массовые числа этих элементов будут равны M0(Cu)=64, M0(S)=32, M0(O)=16∙4=64, с учетом того, что в молекуле содержится 4 атома . Рассчитайте молекулярную массу вещества, она равна сумме массовых чисел составляющих молекулу веществ 64+32+64=160. Определите массовую долю меди (Cu) в составе медного купороса (ω%=(64/160)∙100%)=40%. По такому же принципу можно определить массовые доли всех элементов в этом веществе. Массовая доля серы (S) ω%=(32/160)∙100%=20 %, кислорода (О) ω%=(64/160)∙100%=40%. Обратите внимание на то, что сумма всех массовых долей вещества должна составить 100%.

На уроках химии достаточно часто приходится решать задачи, в которых используются математические методы и приемы, вызывающие затруднения у учащихся, и учителю химии приходится брать на себя функции учителя математики и, в тоже время, задачи с химическим содержанием, с использованием специальных терминов сложно объяснить без специальной подготовки учителю математики. Так родилась идея подготовить и провести серию факультативных занятий совместно учителем химии и математики по решению задач на смеси с учащимися 9 классов.

ТЕМА: РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОНЯТИЯ “МАССОВАЯ ДОЛЯ РАСТВОРЁННОГО ВЕЩЕСТВА. РАЗБАВЛЕНИЕ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ РАСТВОРОВ” (ИНТЕГРАЦИЯ ХИМИИ И АЛГЕБРЫ)

ЦЕЛИ:

Существенно расширить круг алгебраических задач с химическим содержанием;

Показать возможность решения химической задачи алгебраическим способом;

Научить делать осознанный выбор способа и метода решения задач на уроке химии;

Показать наличие межпредметных связей в области химии и математики.

ОБОРУДОВАНИЕ: КОМПЬЮТЕР, МУЛЬТИМЕДИЙНАЯ ПРИСТАВКА, ЭКРАН, ПРЕЗЕНТАЦИЯ.

ХОД УРОКА.

Учитель химии: Количественный состав раствора выражается его концентрацией, которая имеет разные формы выражения. Чаще всего используют массовую концентрацию или массовую долю растворённого вещества. Вспомним математическую формулу для выражения массовой доли растворённого вещества.

1. Массовая доля растворённого вещества обозначается – W р.в.
2. Массовая доля растворённого вещества – это отношение массы растворённого вещества к массе раствора: W (р.в.) = m (р.в.)/m (р-ра) x 100%.
3. Масса раствора складывается из массы растворённого вещества и массы растворителя: m (р-ра) = m (р.в.) + m (р-ля)
4. Формула для массовой доли растворённого вещества будет выглядеть следующим образом: W (р.в.) = m (р.в.)/ m (р.в.) + m (р-ля) x 100%
5. Преобразуем данную формулу и выразим массу растворённого вещества и массу раствора: m (р.в.) = w (р.в.) x m (р-ра)/100%, m (р-ра) =m (р.в.)/w (р.в.) x 100%

Учитель химии : Предлагаю решить задачу, используя предложенные формулы.

Задача. Сколько грамм йода и спирта нужно взять для приготовления 500 грамм 5%-ной йодной настойки?

ДАНО :	РЕШЕНИЕ:
M (р-ра)=500 г.	W (р.в.)=m(р.в.)/m(р-ра)
W (р.в.)=5%=0,05	W (р.в.)=m(I2)/m(наст.)
НАЙТИ :	m (I2)=W(р.в.)x m(наст.)
m(I2)=?	m(I2)=0,05 x 500 г.=25 г.
m(спирта)=?	m(р-ра)=m(I2)+m(спирта)
	m(спирта)=m(р-ра)-m(I2)
	m(спирта)=500 г.-25г.=475 г.

ОТВЕТ: m (I2)=25 г., m (спирта)=475 г.

Учитель химии: Очень часто в работе химических лабораторий приходится готовить растворы с определённой массовой долей растворённого вещества смешиванием двух растворов или разбавлением крепкого раствора водой. Перед приготовлением раствора нужно провести определённые арифметические расчёты.

Задача. Смешаны 100 грамм раствора с массовой долей некоторого вещества 20% и 50 грамм раствора с массовой долей этого вещества 32%. Вычислите массовую долю растворённого вещества во вновь полученном растворе.

Учитель химии: Решим эту задачу, используя правило смешения.

Запишем условие задачи в таблицу:

Решим задачу, используя правило смешения:

• m 1 w 1 +m 2 w 2 =m 3 w 3
• m 1 w 1 +m 2 w 2 =(m 1 +m 2) w 3
• m 1 w 1 +m 2 w 2 =m 1 w 3 +m 2 w 3
• m 1 w 1 -m 1 w 3 =m 2 w 2 -m 2 w 2
• m 1 (w 1 -w 3)=m 2 (w 3 -w 2)
• m 1 /m 2 =(w 3 -w 2)/(w 1 -w 3)

Отношение массы первого раствора к массе второго равно отношению разности массовых долей смеси и второго раствора к разности массовых долей первого раствора и смеси:

1 /m 2 =(w 3 -w 2 )/(w 1 -w 3 )

100:50=(w 3 -0,32):(0,2-w 3)

100(0,2-w 3)=50(w 3 -0,32)

20-100w 3 =50w 3 -16

20+16=50w 3 +100w 3

36=150w 3

W 3 =0,24

ОТВЕТ: массовая доля растворённого вещества во вновь полученном растворе составляет 24%.

Учитель математики: Эту задачу можно решить, используя алгебраические преобразования:

1.Найдём массу растворённого вещества в каждом из растворов:

20% от 100 г 32% от 50 г

0,2х100=20(г) 0,32х50=16(г)

2.Найдём массу растворённого вещества в смеси:

3.Найдём массу раствора:

4.Пусть концентрация полученного раствора составляет х%, тогда масса растворённого вещества в смеси:

0,01Хх150=1,5Х

5.Составим уравнение и решим его:

ОТВЕТ: концентрация полученного раствора составляет 24%.

Учитель химии: В курсе химии встречаются задачи, решение которых можно осуществить только методом систем уравнений

Задача: Смешали 30%-ный раствор соляной кислоты с 10%-ным раствором этой же кислоты и получили 600 грамм 15%-ного раствора. Сколько грамм каждого раствора было взято?

• W 1 =30%=0,3
• W 2 =10%=0,1
• W 3 =15%=0,15
• m 3 (р-ра)=600 г.

• m1(р-ра)=?
• m2(р-ра)=?

Учитель математики: Введём обозначения:

пусть m 1 (р-ра)-X г., а m 2 (р-ра)-Y г., тогда:

m 3 (р-ра)=m 1 (р-ра)+m 1 (р-ра)=X+Y.

Рассчитаем массы растворённых в-в:

• m 1 =0,3X,
• m 2 =0,1Y,
• m 3 =600 г. x 0,15=90 г.

Составим систему уравнений:

Решим подчёркнутое уравнение :

180-0,3Y+0,1Y=90

• если Y=450 г., то X=600 г.-450 г.=150 г.

• масса 1 р-ра=150 г.
• масса 2 р-ра=450г.

Учитель химии. Решим эту же задачу методом смешения. Какой ответ у вас получился? (Ответы сходятся).

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.

• В каких массовых надо смешать 20%-ный и 5%-ный растворы одного вещества, чтобы получить 10%-ный раствор?

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ:

• 1.Ввести буквенные обозначения для масс растворов.
• 2.Вычислить массы растворённых веществ в первом, втором растворе и смеси.
• 3.Составить систему уравнений и решить её.
• 4.Записать ответ.

Общая формула определения массовой доли имеет вид:

Для случая растворов формула определения массовой доли вещества конкретизируется в вид:

Задача 1.
Определить массовую долю каждого вещества в растворе, образованном из 15 г чистой уксусной кислоты и 235 г воды.
Дано:
масса воды: m(Н 2 О) = 235 г;
масса уксусной кислоты: m(СН 3 СООН) = 15 г.
Найти:
массовую долю воды;
массовую долю уксусной кислоты.
Решение:
Схематично алгоритм решения можно представить следующим образом:

Масса всего раствора равна сумме масс уксусной кислоты и воды: m р-ра = 15 + 235 = 250 г. Подставляем данные в формулу для определения массовой доли:

Сумма массовых долей всех веществ раствора всегда будет равна 100% . Поэтому для раствора состоящего из двух веществ достаточно указать массовую долю одного из них. Массовая доля второго вещества вычисляется по разнице: 2 = 100 – 1 . Массовую долю воды в рассмотренной задаче мы могли вычислить тоже по разнице:

Н 2 О) = 100% – СН 3 СООН) = 100% – 6% = 94%.

Ответ: СН 3 СООН) = 6% ; Н 2 О) = 94% .

Задача 2.
В 600 г воды растворили 13 г КОН и 12 г МаОН. Определить массовую долю всех веществ в полученном растворе.
Дано:
масса воды: m(Н 2 О) = 600 г;
масса гидроксида калия: m(КОН) = 13 г;
масса гидроксида натрия: m(NаОН) = 12 г;
Найти:
массовую долю каждого из веществ в растворе.
Решение:
В этой задаче раствор состоит из трех веществ: Н 2 О, КОН и NaаОН. Гидроксид калия химически не взаимодействует с гидроксидом натрия, поэтому новых веществ не образуется и ничего не расходуется.

Массовую долю воды можно было найти и по разности:

Н 2 О) = 100% – (КОН) – (NаОН) = 100 – 2,08 – 1,92 = 96% .

Ответ: (КОН) - 2,08%; NаОН) = 1,92%; Н 2 О) = 96,00%.

Задача 3.
При растворении 17 г МаОН в воде образовалось 36,8 мл раствора (р = 1,32 г/мл). Определите массовую долю NаОН в полученном растворе.
Дано:
масса гидроксида натрия: m(NаОН) = 17 г;
объем раствора: V р-ра = 36,8 мл;
плотность раствора: р р-ра =1,32 г/мл.
Найти: NaOH.
Решение:
Во всех задачах, в которых используется массовая доля необходимо от объема раствора переходить к массе. Переход от объемных единиц измерения к массовым осуществляется только через плотность по соотношению:

Находим массовую долю NаОН в растворе:

– Сколько ложечек сахара ты кладешь в чай?

– Дома – две, в гостях – восемь.

Шутка известная, но давайте посмотрим на нее глазами химика. Вряд ли вам понравится такой «чай в гостях». Уж очень сладкий он будет из-за неумеренного содержания сахара! Содержание растворенного вещества в растворе химики называют концентрацией.

Концентрацию вещества можно выражать различными способами. Кстати, число ложечек на чашку воды – способ вполне приемлемый, но только для кухни. Трудно представить себе химика, приготавливающего раствор таким образом.

Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества.

Массовой долей вещества в растворе называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

Не правда ли, очень похоже на объемную долю? Так оно и есть, ведь любая доля, как вы уже знаете, – это отношение какой-то части к целому. Как и массовая доля элемента в сложном веществе, массовая доля вещества в растворе обозначается греческой буквой («омега») и может принимать значения от 0 до 1 (или от 0 до 100%). Она показывает, какая часть массы раствора приходится на растворенное вещество. И еще: массовая доля вещества в процентах численно равна массе растворенного вещества в 100 г раствора. К примеру, в 100 г 3%-го раствора уксуса содержится 3 г чистой уксусной кислоты.

Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Чаще всего – вода.

Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.

Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенного вещества, т. е. верно выражение:

m (раствора) = m (растворителя) + m (растворенного вещества).

Предположим, массовая доля растворенного вещества равна 0,1, или 10%. Значит, оставшиеся 0,9, или 90%, – это массовая доля растворителя.

Массовая доля растворенного вещества широко используется не только в химии, но и в медицине, биологии, физике, да и в повседневной жизни. В качестве иллюстрации к сказанному рассмотрим решение некоторых задач прикладного характера.

Задача 1. Перед посадкой семена томатов дезинфицируют (протравливают) 1%-м раствором марганцовки. Какую массу такого раствора можно приготовить из 0,25 г марганцовки?

Дано:

(марганцовки) = 0,01 г,

m (марганцовки) = 0,25 г.

Найти:

m (раствора).

Решение

Зная массу растворенного вещества и его массовую долю в растворе, можно вычислить массу раствора:

Ответ . m (раствора) = 25 г.

Задача 2. В медицине широко применяют так называемые физиологические растворы, в частности раствор поваренной соли с массовой долей соли 0,9%. Рассчитайте массы соли и воды, необходимые для приготовления 1500 г физиологического раствора.

Дано:

(соли) = 0,009,

m (раствора) = 1500 г.

Найти:

m (соли),

m (воды).

Решение

Вычислим массу соли, необходимой для приготовления 1500 г физиологического раствора:

m (соли) = m (раствора) (соли) = 1500 (г) 0,009 = 13,5 г.

Определим массу воды, необходимой для приготовления раствора:

m (воды) = m (раствора) – m (соли) = 1500 – 13,5 = 1486,5 г.

Ответ . m (соли) = 13,5 г, m (воды) = 1486,5 г.

Отличаются ли свойства растворов от свойств компонентов, образующих эти гомогенные смеси?

С помощью домашнего эксперимента (задание 9 к этому параграфу) вам будет нетрудно убедиться в том, что раствор замерзает при более низкой температуре, чем чистый растворитель. Например, морская вода начинает замерзать при температуре –1,9 °С, в то время как чистая вода кристаллизуется при 0 °С.

1. Что такое массовая доля растворенного вещества? Сравните понятия «объемная доля» и «массовая доля» компонентов смеси.

2. Массовая доля йода в аптечной йодной настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?

3. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

4. В 200 г столового уксуса содержится 6 г уксусной кислоты. Определите массовую долю кислоты в столовом уксусе.

5. Найдите массу воды и лимонной кислоты, необходимую для приготовления 50 г 5%-го раствора.

6. Из 240 г 3%-го раствора питьевой соды выпарили 80 г воды. Найдите массовую долю соды в полученном растворе.

7. К 150 г 20%-го раствора сахара добавили 30 г сахара. Найдите массовую долю вещества в полученном растворе.

8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г 40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.

9. Пять чайных ложек поваренной соли (с горкой) растворите в 450 г (450 мл) воды. Учитывая, что масса соли в каждой ложке примерно 10 г, рассчитайте массовую долю соли в растворе. В две одинаковые пластиковые бутылки объемом 0,5 л налейте полученный раствор и водопроводную воду. Поместите бутылки в морозильную камеру холодильника. Загляните в холодильник примерно через час. Какая жидкость начнет замерзать раньше? В какой бутылке содержимое раньше превратится в лед? Сделайте вывод.