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: mр-ра(АgNО3) = 200 г;
масса раствора хлорида кальция: mр-ра(СаС12) = 70 г;
массовая доля хлорида кальция в исходном р-ре: массовая доля (СаС12) = 3%.
Найти:
массовую долю АgNО3в исходном р-ре: массовая доля (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:

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

3. Определяем массовую г АgNО3 в исходном растворе.

массовая доля

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

mкон. р-ра = mp-pa(CaCl2) + mp-pa(AgNO3) – m(AgCl)в осадке = 70 + 200 – 54,3 = 215,7 г.

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

массовая доля

Ответ:  массовая доля(AgNO3)в исх.р-ре = 32,15% массовая доля  [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: массовая доля; (NаОН)в исх. р-ре = 3%;
масса натрия: m(Nа) = 50 г;
массовая доля NаОНв конечном р-ре:массовая доля(МаОН)в кон. р-ре = 49%.
Найти: 
массу исходного раствора: mисх.р-ра = ?
Решение:
Когда мы раствор ТаОН 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:

массовая доля

Решение данной задачи возможно лишь по встречному алгоритму.

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

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

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

массовая доля

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.

mкон. р-ра = mисх. р-ра + m(Nа) – m(H2)выдел. = а + 50 – 2,2 = (а + 47,8) г.

5. Определяем массу NаОН в конечном растворе:

массовая доля

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.