Автор Паюла Людмила Ивановна,
высшее образование, учитель ГОУ ФМЛ №366

Постановка проблемы

На наш взгляд, в сборниках задач уделяется очень мало внимания решению задач с учетом растворения кристаллогидратов, между тем, решение таких задач входит в образовательные стандарты средней школы. Предлагаемая в решениях форма записи, на наш взгляд, облегчает понимание их методов решения.

а) Методика решения задач на приготовление растворов с участием кристаллогидратов.

Обоснование

При растворении в воде кристаллогидрата, кристаллизационная вода уходит в раствор.

Справка: кристаллогидраты – это вещества, в кристаллы которых входят молекулы воды. Содержащаяся в них вода называется кристаллизационной. Например:

•  QUOTE   – декагидрат карбоната натрия (сода)

•  QUOTE   - пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос)

•  QUOTE   – гептагидрат сульфата железа (II) (железный купорос)

Количественной характеристикой соли в кристаллогидрате является массовая доля соли:

        QUOTE  

Тогда   QUOTE  .

Поскольку при растворении кристаллогидрата в воде происходит только отщепление воды, а масса соли остается неизменной, то масса вещества до растворения будет равна массе вещества после растворения.

Пример 1

Какую массу пентагидрата сульфата меди (II) (медного купороса) и воды надо взять для приготовления двухсот граммов раствора с массовой долей  QUOTE   5%?

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE  г

 QUOTE  г

Ответ:  QUOTE  г

Пример 2

Какую массу соды  QUOTE   нужно растворить в  QUOTE  мл воды, чтобы получить раствор карбоната натрия с массовой долей 10%?

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE   г

QUOTE  г

QUOTE  г

Ответ:   QUOTE  г.

Пример 3

Вычислите массу кристаллогидрата сульфата натрия (кристаллизуется 10 молекулами воды), которую надо добавить к 50 мл 5% раствора сульфата натрия плотностью 1.1 г/мл, чтобы удвоить массовую долю вещества в растворе.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE   г

QUOTE  г  QUOTE

QUOTE  мл  QUOTE   г/мл

Ответ:   QUOTE  г.

Пример 4

К 225г 5% раствора гидрофосфата натрия добавили 10 г кристаллогидрата этой же соли. Массовая доля возросла на 1.47%. Укажите состав кристаллогидрата.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE  г  QUOTE

QUOTE  г  QUOTE

QUOTE  г

Ответ:  QUOTE  .

Пример 5

К 300 мл 20% раствора сульфата железа(II) плотностью 1.1 г /мл добавили 40г гептагидрата сульфата железа(II). Из полученного раствора выпарили 70г воды. Найдите массовую долю сульфата железа(II) в конечном растворе.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE  мл  QUOTE   г/мл

QUOTE

QUOTE  г

Ответ:  QUOTE  %

 

Задачи для самостоятельного решения.

1. Какие массы железного купопороса и воды потребуются для приготовления 700г раствора с массовой долей сульфата железа (II) 10% (Ответ:  QUOTE  г,  QUOTE  )

1. Гексагидрат сульфата цинка и моногидрат сульфата цинка смешали в соотношении по массе 1:3. Какую массу такой смеси следует растворить в 5 моль воды для получения 15% раствора? (Ответ:  QUOTE  г)

1. Определите массу кристаллогидрата QUOTE   и раствора с массовой долей  QUOTE   1.5%, которую надо взять для приготовления раствора с массовой долей сульфата хрома (III) 2.0% и массой 79.5г? (Ответ:  QUOTE   = 10г,  QUOTE   = 69.5г)

1. К 220мл раствора карбоната натрия с массовой долей 15% плотностью 1.16г/мл добавили 20г соды  QUOTE  , затем выпарили 50мл воды. Найдите массовую долю карбоната натрия в полученном растворе. (Ответ:  QUOTE  )

 

б) Методика решения задач на растворы с использованием коэффициента растворимости данного вещества и выпадением осадка в виде кристаллогидрата.

Обоснование

Коэффициент растворимости – это отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор данной температуры, к объему растворителя. К.р. показывает, какая масса вещества образует насыщенный раствор в 100г растворителя при данной температуре. Пусть коэффициент растворимости данного вещества при данной температуре равен  QUOTE   г. Тогда массовая доля вещества будет равняться   QUOTE  .

Пример 1

Коэффициент растворимости нитрата железа(III) при 20?C– 82.5г. К насыщенному раствору массой 200г добавили 10г безводной соли , температуру повысили до полного растворения, а потом охладили до 20?C. Найдите массу выпавшего кристаллогидрата QUOTE  .

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

x г

QUOTE    QUOTE   /QUOTE   = 82.5 г.  QUOTE  г

t= 20?C  QUOTE   г

QUOTE  г

Ответ:  x= 37.05 г.

Пример 2

Насыщенный раствор карбоната натрия нагрели и растворили еще 2 грамма карбоната натрия. После охлаждения выпал осадок массы 8.6г  QUOTE  . Найдите растворимость соды при данной температуре.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE  г

QUOTE   г  QUOTE

QUOTE   г

QUOTE  г

Ответ: коэффициент растворимости карбоната натрия при данной температуре равен 21.93г.

Пример 3

Растворимость иодата натрия при 90?Cравна 33г. 800г насыщенного при 90 градусах цельсия раствора охладили до 25?C. При этом выпал осадок массой 214.72г. Массовая доля иодата натрия в оставшемся растворе равна 8.68%. Выведите молекулярную формулу кристаллогидрата.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

QUOTE  г

QUOTE   г

QUOTE   г

Ответ:  QUOTE  

 

Задачи для самостоятельного решения.

1. Насыщенный при 80?Cраствор сульфата цинка массой 500г охладили до 20?C, в результате чего выпал осадок кристаллогидрата  QUOTE  . Коэффициент растворимости сульфата цинка при 80?Cравен 67г, а при 20?C– 54г. Найдите массу выпавшего осадка. (Ответ:   QUOTE  г)

1. 200 гкристаллогидрата  QUOTE   растворили в воде при температуре 80?Cи получили насыщенный раствор. Коэффициент растворимости карбоната натрия при 80?Cравен 45г. Раствор охладили до 30?C. Коэффициент растворимости карбоната натрия при 30?Cравен 40г. Выпал осадок. Найдите массу выпавшего кристаллогидрата. (Ответ:   QUOTE   г)

1. Массовая доля карбоната натрия в расчете на безводную соль в его насыщенном при 8?Cи 70?Cрастворе составляет соответственно 10% и 30%. Вычислите массу десятиводного кристаллогидрата, который выпадет из 400г насыщенного при 70?Cраствора при его охлаждении до 80?C. (Ответ:  QUOTE  г)

 

Литература:

1. Н. Л. Глинка. Общая химия. Изд. Москва-пресс, 2005.