ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 9 класс · § 6
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 6. Количественные характеристики состава растворов. Массовая доля растворённого вещества

Как рассчитать состав раствора и проследить его изменение при добавлении воды?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как рассчитать состав раствора и проследить его изменение при добавлении воды?

Исследуем вместе

Разбавление сохраняет массу вещества

В исходных 200 г раствора находятся 24 г вещества. Добавляй воду: диаграмма и доля пересчитываются одновременно.

Найди на шкале 280 г воды и проследи, почему получается 5 %.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

01

Доля — часть массы целого

Массовая доля растворённого вещества w равна отношению его массы к массе раствора. Она безразмерна; для записи в процентах отношение умножают на 100 %. В 200 г раствора с 40 г вещества доля равна 40/200 = 0,20, или 20 %.

Знаменатель включает и вещество, и растворитель. Если указаны 10 г сахара и 40 г воды, масса раствора составляет 50 г и доля сахара 20 %, а не 25 %. Последнее число получилось бы при ошибочном делении на массу одной воды.

Определение

w = m(вещества) / m(раствора)

Проценты

w, % = 100 · m(вещества) / m(раствора)

Пример

10 / (10 + 40) = 0,20 = 20 %

Массовую долю находят делением массы вещества на массу раствора. Процентная запись в сто раз больше записи долями единицы.

02

Из доли получаем нужные массы

Для приготовления 300 г раствора KCl с долей 10 % сначала переводят процент в 0,10. Масса соли равна 300 · 0,10 = 30 г. Остальная масса, 270 г, приходится на воду, если раствор состоит только из этих двух компонентов.

Проверка проста: 30 + 270 = 300 г и 30/300 = 0,10. Не нужно брать 300 г воды: тогда общая масса стала бы 330 г, а доля соли оказалась бы меньше заданной. Отмеряемый объём воды и её масса связаны плотностью.

Доля

10 % = 0,10

Соль

m = 300 · 0,10 = 30 г

Вода

300 − 30 = 270 г

Проверка

30/300 = 10 %

Заданную массу раствора распределяют между компонентами. Массу растворителя находят вычитанием массы вещества.

Лабораторная стеклянная посуда

Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.

Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Кристаллы сульфата меди

Синие кристаллы медного купороса — сульфата меди(II) с кристаллизационной водой CuSO₄·5H₂O.

Crystal Titan · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.

03

При разбавлении вещество сохраняется

Если к раствору добавить только воду, масса растворённого вещества останется прежней. Увеличится знаменатель дроби, поэтому доля уменьшится. Для исходных 200 г 12 %-ного раствора масса вещества равна 24 г.

Чтобы получить долю 5 %, конечная масса должна быть 24/0,05 = 480 г. Следовательно, добавляют 480 − 200 = 280 г воды. Это баланс масс без химической реакции, испарения и потерь; изменение объёма здесь вычислять не требуется.

ВеличинаДо разбавленияПосле разбавления
Масса вещества24 г24 г
Масса раствора200 г480 г
Массовая доля12 %5 %
Масса добавленной воды—280 г

При разбавлении водой масса растворённого вещества сохраняется. Снижение доли объясняется ростом общей массы.

04

Смешение и испарение: держим баланс

При смешении растворов одного вещества складывают отдельно массы вещества и массы растворов. В 100 г 10 %-ного раствора содержится 10 г вещества, в 200 г 25 %-ного — 50 г. В итоговых 300 г находятся 60 г вещества, поэтому w = 20 %.

При испарении только воды масса нелетучего вещества сохраняется, пока рассматриваем всю его порцию. Если началась кристаллизация, долю в жидком растворе считают уже по оставшемуся растворённому количеству. Нельзя без проверки растворимости считать, что любое испарение даст раствор произвольной концентрации.

Две порции

10 г + 50 г вещества

Сложение масс

100 г + 200 г растворов

Общий состав

60 г вещества в 300 г раствора

Новая доля

60/300 = 20 %

При смешении складывают массы компонентов, а не сами проценты. При испарении нужно учитывать возможное выпадение кристаллов.

Соберём главное

Шесть выводов

01Массовую долю находят делением массы вещества на массу раствора. Процентная запись в сто раз больше записи долями единицы.
02Заданную массу раствора распределяют между компонентами. Массу растворителя находят вычитанием массы вещества.
03При разбавлении водой масса растворённого вещества сохраняется. Снижение доли объясняется ростом общей массы.
04При смешении складывают массы компонентов, а не сами проценты. При испарении нужно учитывать возможное выпадение кристаллов.
05Проверка проста: 30 + 270 = 300 г и 30/300 = 0,10. Не нужно брать 300 г воды: тогда общая масса стала бы 330 г, а доля соли оказалась бы меньше заданной.
06При испарении только воды масса нелетучего вещества сохраняется, пока рассматриваем всю его порцию. Если началась кристаллизация, долю в жидком растворе считают уже по оставшемуся растворённому количеству.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Формула массовой доли?
2. 10 г сахара и 40 г воды: доля сахара?
3. Сколько KCl в 300 г 10 %-ного раствора?
4. Сколько воды в этих 300 г раствора?
5. Что сохраняется при разбавлении только водой?
6. Сколько вещества в 200 г 12 %-ного раствора?
7. Какова масса 5 %-ного раствора с 24 г вещества?
8. Сколько воды добавить к 200 г исходного раствора для массы 480 г?
9. 100 г 10 %-ного и 200 г 25 %-ного растворов: итоговая доля?
10. Почему при сильном выпаривании нужно проверить растворимость?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 6. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 06. Количественные характеристики состава растворов.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…