Как правильно решать задачи по химии на изменение концентрации раствора

В задачах, связанных с добавлением к раствору определенного количества растворителя или растворенного вещества, необходимо сначала рассчитать массу растворенного вещества в исходном растворе, а затем использовать ее для дальнейших вычислений. Условие каждой задачи для большей наглядности лучше изобразить в виде рисунка.

Задача 1.
К 180,0 г 8% -ного раствора хлорида натрия добавили 20 г NaС1. Массовая доля хлорида натрия в образовавшемся растворе равна ….% (запишите число с точностью до десятых).
Дано:
масса исходного раствора: m_{исх. р-ра} = 180 г;
массовая доля NaС1 в исходном растворе:  (NaС1)_{в исх р-ре} = 8%;
масса добавленной соли NaС1: m(NaСl)_добавл = 20 г.
Найти:
массовую долю соли в конечном растворе:  (NaС1)в кон/ р-ре
Решение:
Условие задачи удобно отобразить в виде рисунка:

1. Находим массу NaСl в исходном растворе:

2. Масса NaС1 в конечном растворе представляет собой сумму:

m(NаС1)_{в кон.р.ре} = m(NаС1)_{в исх. р.ре} + m(NаС1)_{добавл.} = 14,4+ 20 = 34,4 г.

3. Массу добавленной соли учитываем и в массе конечного раствора:

m_{кон. р-ра}  = m_{исх. р-ра} + m(NаС1)_{добавл.} = 180 + 20 = 200 г.

4. Полученные данные позволяют определить массовую долю в конечном растворе:

Ответ: (NaС1)_{в исх р-ре} = 17,2%.

Задача, в которой добавляется некоторое количество воды к порции раствора известной концентрации, решается по тому же алгоритму.

В задаче на смешение двух растворов требуется проводить немного большее количество расчетов. В этом случае необходимо вычислить массу растворенного вещества в каждом из
исходных растворов.

Задача 2.
Смешали 200 г 20%-ного раствора NаОН с 218 мл 10%-ного раствора того же вещества (p = 1,11 г/мл). Массовая доля щелочи в полученном растворе. …% (Запишите число с точностью до десятых).

Дано:
масса первого раствора NаОН: m_{1 исх р-ра} = 200 г;
массовая доля NаОН в первом р-ре: со(МаОН) _{в 1 исх р-ре} = 20% ;
объем второго раствора NаОН: V_{2исх.р-ра} = 218 мл;
массовая доля NаОН во втором р-ре: (NаОН) _{во 2 исх. р-ре} = 10% ;
плотность второго исходного раствора: р_{2 исх. р.р}=1,11 г/мл.
Найти: массовую долю NаОН в конечном р-ре:  (NаОН)_{в кон р-ре}
Решение:
Условие задачи удобно отобразить в виде рисунка:

При решении данной задачи необходимо определить массу NаОН в каждом из исходных растворов. Далее найти суммарную массу конечного раствора и массу NаОН в нем. После этого вычисляем искомую величину.
Схематично алгоритм решения можно отразить так:

1. Находим массу NаОН в первом исходном растворе:

2. Находим массу второго исходного раствора:

m_{2 исх. р-ра} = V_{2 исх. р-ра} ^. p _{2 исх. р-ра} = 218 ^. 1,11 = 242 г.

3. Находим массу NаОН во втором исходном  растворе:

m(NaOH)_{в кон. р-ре} = m(NaOH)_{в 1 исх. р-ре} + m(NaOH)_{во 2 исх. р-ре} = 40 + 24,2 = 64,2 г.

5. Находим массу конечного раствора:

m_{кон. р-ра} = m_{1 исх. р-р}а  +  m_{2 исх. р-ра} = 200 + 242 = 442 г.

6. Находим массовую долю NаОН в конечном растворе:

Округляем полученное значение до десятых.
Ответ: (NaOH)_{в кон.р-ре}  = 14,5%.

В задаче на выпаривание масса раствора уменьшается обычно за счет удаления растворителя. При этом масса растворенного вещества остается прежней, что приводит к увеличению концентрации.
 

Задача 3.
Определите массу воды, которую необходимо выпарить из 2 л 10% раствора NаОН (р = 1,11 г/мл) для повышения массовой доли NаОН в нем до 15% . Ответ: … г (запишите число с точностью до целых).

Дано:
объем исходного раствора: V_{исх. р-ра} = 2 л;
плотность исходного раствора: р_{исх р-ра} =1,11 г/мл;
массовая доля NаОН в исходном р-ре: (NаОН)_{в исх р.ре} = 10% ;
массовая доля NаОН в конечном р-ре:(NаОН)_{в кон р-ре} = 15%
Найти: массу испарившейся воды: m(Н₂О)_{испарили} = ?
Решение:
При выпаривании водного раствора NаОН улетучиваться будет только вода. Масса NаОН будет одинаковой как в исходном, так и в конечном растворе.
Схематично алгоритм решения можно представить следующим образом:

1. Найдем массу исходного раствора:

m _{исх. р-ра} = V _{исх. р-ра} ^. р_{исх. р-ра}
V _{исх. р-ра} = 2 л = 2000 мл
m_{исх. р-ра} = 2000 _. 1,11 = 2220 г.

2. Найдем массу NаОН в исходном растворе:

3. Определим массу конечного раствора:

4. Уменьшение массы раствора произошло только из-за испарения воды, следовательно, по разнице масс исходного и конечного растворов можно найти массу улетучившейся воды:

m(Н₂О)испарилось = m_{исх р-ра} – m_{кон. р-ра} = 2220 — 1480 = 740 г.

Ответ: m(Н₂О)испарилось = 740 г.

В условиях некоторых задач предполагается выведение из раствора в виде газа легколетучего растворенного вещества (например МН₃; НС1; Н₂S или растворенного в воде органического вещества). Для решения таких задач необходимо считать неизменной массу растворителя (воды).

Задача 4.
При нагревании 200 г 25%-ного раствора аммиака 20 г этого вещества улетучилось. Массовая доля аммиака в растворе после нагревания равна… % (запишите число с точностью до десятых).

Дано:
масса исходного раствора: m_{исх р-ра} = 200 г;
массовая доля NН₃ в исходном растворе:  (NН₃)в исх. р-ре = 25% ;
масса улетучившегося аммиака: m(NН₃)_{улетучилось} = 20 г.
Найти: массовую долю NH₃ в конечном р-ре:  (NН₃)_{в кон. р ре} =?
Решение:
Схематично алгоритм решения можно представить следующим образом:

1. Находим массу NН₃ в исходном растворе:

2. Находим массу NН₃ в конечном растворе:

m(NH₃) _{в кон. р-ре} = m(NH₃) _{в исх. р-ре} — m(NН₃)_{улетело} = 50 — 20 = 30 г.

Находим массу конечного раствора¹:

m_{кон р-ра} = m_{исх р-ра} — m(NН₃)_{улетучилось} = 200 — 20 = 180 г.

4. Находим массовую долю аммиака в конечном растворе:

Округляем значение, согласно требованию условия, и получаем:  (NН₃)_{в кон. р-ре} = 16,7% .
Ответ: (NН₃)_{в кон. р-ре} = 16,7% .

Комментарии:
¹При решении данной задачи учащиеся часто забывают найти массу
конечного раствора. После определения массы оставшегося аммиака они для нахождения массовой доли NH₃ в конечном растворе ошибочно делят массу оставшегося NH₃ на массу исходного раствора.
Избежать этой распространенной ошибки помогают комментарии каждой записанной величины. Например, следует записывать m_{кон. р-ра}, а не m_р-ра ; m(NH₃)_{в кон. р-ре}, а не m(NH₃).

Источник:
ЕГЭ. Химия. Расчетные задачи в тестах ЕГЭ. Части А, В, С / Д.Н. Турчен. — М.: Издательство «Экзамен», 2009. — 399 [1]с. (Серия «ЕГЭ. 100 баллов»). I8ВN 978-5-377-02482-8.