Решения задач, объединяющих в себе растворы и химические реакции

 

Определение массовой доли растворенного вешества

 

 

Приведены алгоритмы решения задач, которые объединяют в себе растворы и химические реакции. При их решении следует сначала записать все уравнения химических реакций, а затем составлять алгоритм. В таких задачах необходимо учитывать возможность образования осадка, выделения газа, участия воды в химических реакциях.

Задача 3. 
Для реакции с 200 г водного раствора нитрата серебра потребовалось 70 г 3%-ного раствора СаС1₂ в воде. Определите массовую долю АgNО₃ в исходном растворе и массовую долю соли в полученном растворе.
Дано:
масса раствора нитрата серебра: m_р-ра(АgNО₃) = 200 г;
масса раствора хлорида кальция: m_р-ра(СаС1₂) = 70 г;
массовая доля хлорида кальция в исходном р-ре: (СаС12) = 3%.
Найти:
массовую долю АgNО₃в исходном р-ре: (АgNО₃)_{в исх. р-ре} = ?;
массовую долю соли в полученном растворе:  (соли)_{в кон. р-ре} = ?
Решение:
В реакцию вступает нитрат серебра и хлорид кальция. Вода, образующая растворы этих веществ, во взаимодействии не участвует. Записываем уравнение реакции:

2АgNО₃  + СаС1₂ = 2AgCl↓  +  Са(NО₃)₂

В результате реакции одна из получающихся солей нерастворима и выпадает в осадок, следовательно, во втором вопросе задачи требуется определить массовую долю нитрата кальция в конечном растворе:
 (СаNО₃)₂)_{в кон. p-ре} = ?

Возможно несколько алгоритмов решения данной задачи, например:

1. Определяем массу СаС1₂ в 70 г 3% -ного раствора.

2. По уравнению реакции определяем массы AgNO₃; AgCl и Ca(NO₃)₂:

Составим пропорции:

х г АgNО₃ взаимодействует с 21 г СаС1₂ (по данным условия)
340 г АgNО₃ взаимодействует со 111 г СаС1₂ (по уравнению)

21 г СаС1₂ дает у г AgCl (по данным условия)
1 1 1 г СаС1₂ дают 287 г AgCl (по уравнению)

21 г СаС1₂ дает г г Са(NО₃)₂ (по данным условия)
111 г СаС1₂ дают 164 г Са(NО₃)2 (по уравнению)

3. Определяем массовую г АgNО₃ в исходном растворе.

4. Определяем массу конечного раствора после реакции. Так как хлорид серебра в результате реакции выпадает в осадок, можно записать:

m_{кон. р-ра} = m_p-pa(CaCl₂) + m_p-pa(AgNO₃) – m(AgCl)_{в осадке} = 70 + 200 – 54,3 = 215,7 г.

5. Определяем массовую долю Са(NО₃)₂ в конечном растворе.

Ответ:  (AgNO₃)_{в исх.р-ре} = 32,15%  [Са(NО₃)₂]_{в кон. р-ре} = 14,4%.

---

Определение массы растворенного вешества

Задача 4. 
Определите массу 3%-ного водного раствора NаОН, который необходимо добавить к 50,0 г Ка для получения 49% - ного раствора NаОН в воде.
Дано:
массовая доля NаОН в исходном р-ре: ; (NаОН)_{в исх. р-ре} = 3%;
масса натрия: m(Nа) = 50 г;
массовая доля NаОНв конечном р-ре:(МаОН)в кон. р-ре = 49%.
Найти: 
массу исходного раствора: m_{исх.р-ра} = ?
Решение:
Когда мы раствор NаОН в воде добавляем к металлическому .натрию, происходит реакция Nа с водой из исходного раствора. NаОН, который исходно находился в растворе, участия в реакции не принимает. Из конечного раствора выделяется газообразный водород.

2Nа + 2Н₂О = 2NаОН + Н₂↑

Отобразим условие задачи в виде рисунка:

Решение данной задачи возможно лишь по встречному алгоритму.

1. Искомой величиной является масса 3%-ного раствора NаОН. Обозначим ее значением «а». Используя m_{исх. р-ра} = а, как известную величину, составляем встречный алгоритм.

2. Используя значение массы исходного раствора как известную величину, находим массу NаОН в исходном растворе:

3. Используя указанную в условии массу натрия, по уравнению реакции находим массы NаОН и Н₂, полученные в результате взаимодействия:

Составим пропорции:

50 г Nа дают х г NаОН (по данным условия)
46 г Nа дают 80 г NаОН (по уравнению реакции)

50 г Nа дают y г    H₂  (по данным условия)
46 г Nа дают  2 г   H₂ (по уравнению реакции)

3. По полученным данным находим массу NаОН в конечном растворе.

m(NаОН)_{в кон. р-ре} =  m(NаОН)_{в исх. р-ре} + m(NаОН)_{кон. в реакции} = (0,03 ^. a + 87) г.

4. Находим массу конечного раствора.

m_{кон. р-ра} = mи_{сх. р-ра} + m(Nа) – m(H₂)_выдел. = а + 50 – 2,2 = (а + 47,8) г.

5. Определяем массу NаОН в конечном растворе:

6. В предыдущих действиях мы определили массу NаОН в конечном растворе двумя разными путями. Но так как конечный раствор NаОН один и тот же, то и содержание NаОН в нем одно и тоже. Это позволяет нам приравнять два полученных выражения и получить одно математическое уравнение с одним неизвестным:

0,03 ^. а + 87 = 0,49 ^. а + 23,4

Решая его, получаем: а = 138 г.

Величиной «а» мы обозначали массу исходного 3%-ного раствора NОН.

Ответ: необходимо 138 г исходного 3% -ного раствора NаОН.

---