Задание 22: Вычисление массовой доли растворенного вещества

Типичная формулировка звучит так: «Вычислите массовую долю вещества X в растворе, полученном при взаимодействии...» или «Вычислите объём газа, выделившегося при...». В условии обычно даны масса исходного вещества или раствора, его массовая доля, а иногда — масса конечного раствора.

За полное и правильное решение задания 22 даётся 2 балла. Баллы выставляются по следующей логике:

• 2 балла — верно составлено уравнение реакции, все расчёты проведены правильно, получен верный численный ответ с указанием единиц измерения; …

Для решения этого типа задач нужно уверенно владеть следующим набором формул и определений.

• Массовая доля растворённого вещества: $\omega = \dfrac{m_{в-ва}}{m_{р-ра}} \times 100\%$.
• Масса раствора складывается из массы растворённого вещества и массы растворителя: $m_{р-ра} = m_{в-ва} + m_{р-ля}$.
• Если раствор получают смешиванием, масса раствора равна сумме масс всех взятых компонентов за вычетом массы выделившегося газа или осадка (закон сохранения массы): $m_{р-ра\ после} = \sum m_{исходных\ веществ} - m_{газа} - m_{осадка}$.
• Масса вещества в растворе через массовую долю: $m_{в-ва} = \omega \times m_{р-ра}$.
• Количество вещества: $n = \dfrac{m}{M}$, где $M$ — молярная масса в г/моль.
• Молярный объём газа при нормальных условиях: $V_m = 22{,}4$ л/моль.
• Объём газа через количество вещества: $V = n \times V_m$.
• Плотность раствора и объём: $m = \rho \times V$ (используется, если дан объём раствора и плотность).
• Уравнение химической реакции показывает мольные соотношения веществ — коэффициенты перед формулами дают пропорцию количеств веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся.
• Закон сохранения массы: масса веществ до реакции равна массе веществ после реакции.

Без уверенного знания этих формул и без привычки быстро находить молярные массы веществ по таблице Менделеева задачу решить не получится.

1. Внимательно прочитать условие и выписать все данные: массы, объёмы, массовые доли, плотности.
2. Составить уравнение химической реакции и уравнять коэффициенты — это критично, без верного уравнения задача не решается.
3. Перевести данные в количество вещества: если дана масса — через $n = m/M$; если дана массовая доля и масса раствора — сначала найти массу вещества $m = \omega \times m_{р-ра}$, затем количество вещества.
4. По мольным соотношениям (коэффициентам уравнения) найти количество вещества искомого продукта или реагента.
5. Перевести найденное количество вещества в нужную величину: массу через $m = nM$, объём газа через $V = nV_m$.
6. Если требуется массовая доля в растворе, определить массу итогового раствора: либо она дана в условии, либо её нужно вычислить через закон сохранения массы с учётом выделившегося газа или осадка. …