Понятие «доля вещества

Тема
«Состав веществ и смесей.
Понятие «доля», ее разновидности»
Теория
Массовая доля элемента в веществе.
Когда нужно определить массовую долю элемента в веществе, Вам
понадобится таблица Д.И. Менделеева. По таблице Д.И. Менделеева нужно
найти молярную массу вещества Mr. Молярная масса равна сумме атомных
масс Ar элементов, входящих в состав вещества.
Например, молярная масса (Mr) гидрокисда кальция Са(ОН)2:
Mr(Са(ОН)2 = Ar(Ca) + (Ar(O) + Ar(H)) х 2 = 40 + (16 + 1) х 2 = 74.
Молярные массы атомов берутся из таблицы Д.И.Менделеева.
Вычисляем массовую долю элемента ω, например, кальция в
гидроксиде кальция.
Массовая доля равна отношению атомной массы элемента к молярной
массе вещества:
ω=
А𝑟 х 𝑛
𝑀𝑟
В случае гидроксида кальция: ω(Са) = 40:74 = 0,54. Это массовая доля
элемента в долях единицы.
Чтобы найти массовую долю в процентах нужно умножить массовую
долю
в
долях
единицы
на
100.
ω(Са) = 0,54 * 100 = 54 %
Массовая доля растворенного вещества в растворе.
Растворы различных веществ находят значительное применение в
медицине, машиностроении и химическом производстве. Поскольку они
состоят из двух компонентов - растворителя и растворенного вещества, при
работе с ними приходится иметь дело с такой величиной, как массовая доля
вещества. Она является неотъемлемой характеристикой любого раствора,
независимо от его компонентов.
При решении задач, в которых фигурируют растворы одних веществ в
других веществах, приходится иметь дело с величиной, называемой массовой
долей - ω. Она выражает количество растворенного вещества по отношению
к количеству растворителя.
Массовая доля - безразмерная величина, равная отношению массы
растворенного вещества к массе всего раствора в целом.
Ее обычно выражают в процентах или долях единицы. Вычисляется
она следующим образом:
m(р.в.)
ω = m(р−ра)
где m ( р. в.) - масса растворенного вещества, m (р-ра) - масса раствора.
Например, массовая доля растворённого вещества – CaCl2 в воде равна
0,06 или 6%. Это означает, что в растворе хлорида кальция массой 100 г
содержится хлорид кальция массой 6 г и вода массой 94 г.
Когда нужно определить массовую долю растворенного вещества,
необходимо знать, что раствор состоит из двух компонентов: растворенного
вещества и растворителя. И масса раствора равна массам этих двух
компонентов. Определить, какие массы вам даны, а именно: масса
растворенного вещества и масса раствора или масса растворенного вещества
и масса растворителя.
Если даны массы растворенного вещества и раствора, то массовая доля
равна отношению массы растворенного (р.в.) вещества к массе раствора (рра).
m(р.в.)
ω = m(р−ра)
Например, если масса соли 40 г, а масса раствора 100 г, то ω(соли) =
40:100 = 0,4. Это массовая доля растворенного вещества в долях единицы.
Если даны массы растворенного вещества и растворителя, то сначала
надо определить массу раствора. Масса раствора (р-ра) равна сумме масс
растворенного вещества m(р.в.) и растворителя m(р-ля).
m(р-ра) = m(р.в.) + m(р-ля)
Например, если масса соли 40 г, а масса воды 60 г, то m(р-ра) = 40 + 60
=100(г).
Затем вычисляется массовая доля растворенного вещества аналогично
предыдущему шагу.
Существуют задачи, в которых наоборот, дана массовая доля, а
определить требуется массу вещества, которое понадобится для
приготовления раствора. В таком случае массу растворенного вещества
находят по формуле:
m в-ва =
𝑚 р−ра х ω в −ва
100
Примеры решения задач.
Какую массу вещества (X г) надо дополнительно растворить в
исходном растворе, чтобы приготовить раствор с массовой долей
растворенного вещества ω 2?
Решение: Исходя из определения массовой доли, составим выражение
для ω1 и ω 2:
ω1 =
m1
m2
(где m1 и m2 – масса вещества в исходном растворе и полученном растворе
соответственно).
m1 = ω 1 · m
ω 2 = (m1+x) / (m + x) = (ω 1 · m + x) / (m+x)
Решая полученное уравнение, относительно Х получаем:
ω2 · m + ω2 · x = ω1 · m + x
ω2 · m – ω1 · m = x – ω2 · x
(ω 2– ω 1 ) · m = (1 – ω 2 ) · x
x = ((ω 2 – ω 1) · m) / (1 – ω 2 )
Например, сколько граммов хлористого калия надо растворить в 90 г
8%-ного раствора этой соли, чтобы полученный раствор стал 10%-ным?
Решение:
m = 90 г
ω 1 = 8% (или 0,08), ω 2 = 10% (или 0,1)
x = ((0,1 – 0,08) ·90) / (1 – 0,1) = (0,02 · 90) / 0,9 = 2 г
Ответ: масса хлористого калия равна 2г.
Например, сколько грамм сульфата натрия и воды нужно для
приготовления 300 г 5% раствора?
Решение
m(Na2SO4) = ω (Na2SO4) / 100 = (5 · 300) / 100 = 15 г
где ω (Na2SO4)) – массовая доля в %,
m - масса раствора в г
m(H2O) = 300 г - 15 г = 285 г.
Ответ: для приготовления 300 г 5% раствора сульфата натрия надо
взять 15 г Na2SO4 и 285 г воды.
Ответьте на вопросы
1. Определить массовую долю элемента серы в серной кислоте H2SO4.
2. Определить массовую долю элемента кислорода в гидроксиде железа
(III) Fe(OH)3.
3. Определите массовую долю элемента алюминия в сульфате алюминия
Al2(SO4)3.
4. Определите массовую долю элемента железа в оксиде железа (III)
Fe3O4.
5. Определите массовую долю элементов водорода и кислорода
в пероксиде водорода H2O2.
6. В 200 г воды растворили 50 г хлорида натрия. Вычислите массовую
долю NaCl в полученном растворе.
7. Сколько надо взять нитрата калия для приготовления 3 кг раствора с
массовой долей соли 8%?