Какая масса na2co3 содержится в растворе если на нейтрализацию

При обучении школьников способам решения задач
очень большое значение придаю применению
алгоритмов. Я считаю, что вначале нужно уверенно
овладеть небольшим числом стандартных приемов,
получить представление о возможных типах задач.
Это позволит ученику выйти на творческий уровень
в своем дальнейшем химическом образовании и
самообразовании.

Одно из заданий высокого уровня сложности (оно
входит в третью часть экзаменационной
работы – задание С4) проверяет умение
производить расчеты по уравнениям реакций,
происходящих в растворах.

В учебной литературе недостаточно подробно
объясняются особенности решения таких задач.
Поэтому мы с учениками вначале разбираем все
моменты, на которые нужно обратить внимание,
записываем алгоритмы в общем виде, рассматриваем
решение задач каждого типа, затем отрабатываем
умения на самостоятельном решении целого ряда
подобных задач.

Прежде всего ученик должен усвоить понятие о
массовой доле растворенного вещества, или, иначе,
процентной концентрации раствора. Эта величина
показывает отношение массы растворенного
вещества к массе раствора:

р.в-во
= mр.в-во / mр-р.

Производные формулы:

mр.в-во = mр-р•р.в-во,

mр-р = mр.в-во / р.в-во.

Если в условии задачи указан объем раствора с
определенной плотностью, то прежде всего находят
массу раствора:

mр-р = Vр-р•р-р,

затем – массу растворенного вещества:

mр.в-во = mр-р•р.в-во.

Количество вещества находят по массе
растворенного вещества:

= mр.в-во
/ М.

Рассмотрим некоторые типы задач с расчетами по
уравнениям реакций, происходящих в растворах.

• Нахождение массовых долей веществ в
растворе после реакции.

При решении таких задач прежде всего нужно
найти количества вещества реагентов. Если задача
на избыток и недостаток, то количества вещества
продуктов реакции находят по веществу, которое
дано в недостатке.

Один из важных моментов – это нахождение
массы раствора после реакции (массы
полученного раствора, mр-р получ). Если
какое-либо вещество взаимодействует с веществом,
находящимся в растворе, то складывают массу
вещества и массу раствора; в случае, когда оба
реагирующих вещества даны в виде растворов,
складывают массы двух растворов. Если в
результате реакции образуется осадок или газ, то
из полученной суммы вычитают массу вещества,
ушедшего из раствора в виде осадка или газа:

mр-р получ = mв-во + mр-р –
mосадок (газ),

mр-р получ = mр-р1 + m
р-р2 – mосадок (газ).

При решении задач на избыток и недостаток нужно
помнить о том, что в растворе после реакции будет
находиться в растворенном виде не только продукт
реакции, но и вещество, которое было дано в
избытке.

Чтобы найти количество вещества, которое не
прореагировало – избытка, нужно от исходного
количества вещества отнять количество
прореагировавшего вещества:

изб
= исх – прор.

Затем найти его массу и массовую долю в
растворе, полученном после реакции.

Задача 1. 4,8 г магния растворили в 200 мл
12%-го раствора серной кислоты ( = 1,05 г/мл). Найти массовую долю
соли в полученном растворе.

Р е ш е н и е

(Мg) = m / M
= 4,8 (г) / 24 (г/моль) = 0,2 моль.

mр-р(H2SO4) = Vр-р• = 200 (мл)•1,05 (г/мл) = 210
г.

mр.в-во(H2SO4) = mр-р•р.в-во = 210•0,12 =
25,2 г.

р.в-во(H2SO4)
= m/M = 25,2 (г) / 98 (г/моль) = 0,26 моль.

В недостатке – Mg. Следовательно:

(MgSO4) = 0,2
моль,

(H2) = 0,2
моль.

mр.в-во(MgSO4) = M• = 120 (г/моль)•0,2 (моль) = 24 г.

m(H2) = M• = 2 (г/моль)•0,2 (моль) = 0,4 г.

mр-р получ = mр-р(H2SO4)
+ m(Mg) – m(H2) = 210 (г) + 4,8 (г) – 0,4 (г) =
214,4 г.

р.в-во(MgSO4)
= mр.в-во(MgSO4) / mр-р получ =
24 (г) / 214,4 (г) = 0,112, или 11,2 %.

О т в е т. р.в-во(MgSO4) = 11,2 %.

Задача 2. Смешали 250 г раствора сульфата
железа(III) с концентрацией 8 % и 50 г раствора
гидроксида натрия с концентрацией 30 %. Найти
концентрацию веществ в получившемся растворе.

Р е ш е н и е

mр.в-во(Fe2(SO4)3) = mр-р•р.в-во = 250
(г)•0,08 = 20 г.

(Fe2(SO4)3)
= m/M = 20 (г) / 400 (г/моль) = 0,05 моль.

mр.в-во(NaOH) = mр-р•р.в-во = 50 (г)•0,3 = 15 г.

(NaOH) = m/M =
15 (г) / 40 (г/моль) = 0,375 моль.

В недостатке – Fe2(SO4)3.
Следовательно:

(Na2SO4)
= 0,05 (моль)•3 = 0,15 моль.

(Fe(OH)3) = 0,05
(моль)•2 = 0,1 моль.

прор(NaOH) =
0,05 (моль)•6 = 0,3 моль.

изб(NaOH) = исх – прор = 0,375
(моль) – 0,3 (моль) = 0,075 моль.

m(NaOH) = M• =
40 (г/моль)•0,075 (моль) = 3 г.

m(Na2SO4) = M• = 142 (г/моль)•0,15 (моль) = 21,3 г.

m(Fe(OH)3) = M• = 107 (г/моль)•0,1 (моль) = 10,7 г.

m р-р получ = mр-р(Fe2(SO4)3
+ mр-р(NaOH) – m(Fe(OH)3) = 250 (г) + 50
(г) –10,7 (г) = 289,3 г.

р.в-ва(Na2SO4)
= m / mр-р = 21,3 (г) / 289,3 (г) = 0,074, или 7,4 %.

р.в-ва(NaOH)
= m / mр-р = 3 (г) / 289,3 (г) = 0,01, или 1 %.

О т в е т. р.в-во(Na2SO4) = 7,4 %, р.в-во(NaOH) = 1 %.

Задача 3. Карбонат кальция массой 10 г
растворили при нагревании в 150 мл
хлороводородной кислоты ( = 1,04 г/мл) с массовой долей 9 %.
Какова массовая доля хлороводорода в
получившемся растворе?

О т в е т. р.в-во(HCl) = 4,2 %.

Задача 4. 5,6 г железа растворили в 100 мл 10%-го
раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл). Вычислить массовую долю
хлороводорода в полученном растворе.

О т в е т. р.в-во(HCl) = 2,9 %.

Задача 5. 5,6 г железа растворили в 200 мл
раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл) с массовой долей 10 %. Найти
массовую долю соли в полученном растворе.

О т в е т. р.в-во(FeCl2) = 5,9 %.

Задача 6. Смешали 110,4 г раствора карбоната
калия с концентрацией 25 % и 111 г раствора
хлорида кальция с концентрацией 20 %. Найти
концентрацию вещества в полученном растворе.

О т в е т. р.в-во(KCl) = 14,8 %.

Задача 7. Смешали 320 г раствора сульфата
меди(II) с концентрацией 5 % и 120 г раствора
гидроксида натрия с концентрацией 10 %. Найти
концентрации веществ в полученном растворе.

О т в е т. р.в-во(Na2SO4) = 3,3 %, р.в-во(NaOH) = 0,9 %.

• Более сложными являются задачи на
нахождение массы (или объема) вещества, которое
нужно добавить к раствору другого вещества для
того, чтобы его концентрация изменилась в
результате произошедшей реакции.

В этом случае алгоритм решения следующий:

1)нужно обозначить за x количество
добавленного вещества – реагента;

2) выразить через х количества
прореагировавшего с реагентом вещества и
полученного в результате реакции газа или
осадка;

3) найти количество растворенного вещества в
исходном растворе и его количество, оставшееся
после реакции (оставш
= 1 – прор);

4) выразить через х массу оставшегося в
растворе вещества;

5) найти массу раствора, полученного после
реакции:

mр-р получ = mреаг + mр-р1 –
mосадок (газ);

mр-р получ = mр-р1 + mр-р2 –
m осадок (газ).

6) все данные подставить в формулу:

р.в-во2 = mоставш / mр-р получ.

7) найти количество вещества реагента, его массу
или объем.

Задача 8. Найти массу карбоната
кальция, которую следует добавить к 600 г раствора
азотной кислоты с массовой долей 31,5 %, чтобы
массовая доля кислоты уменьшилась до 10,5 %.

Р е ш е н и е

(СаСО3) = х
моль; (HNO3)прор
= 2х моль;

(СО2) = х
моль, m(CO2) = 44x г;

m(CaCO3) = M• = 100 (г/моль)•х (моль) = 100х г;

mр.в-во1(HNO3) = mр-р1•р.в-во1 = 600
(г)•0,315 = 189 г;

1(HNO3)
= m р.в-во /М = 189 (г) / 63 (г/моль) = 3 моль,

оставш(HNO3)
= 1 – прор = 3 – 2х
моль,

mоставш(HNO3) = М• = 63 (г/моль)•(3 – 2х) =
(189 – 126х) г;

mр-р получ = m(CaCO3) + mр-р1(HNO3) –
m(CO2) = 100x + 600 – 44x = 600 + 56x,

р.в-во2(HNO3)
= mоставш(HNO3) / mр-р получ.

0,105 = (189 – 126х) / (600 + 56х),

х = 0,955 моль, (СаСО3)
= 0,955 моль,

m(CaCO3) = M• = 100 (г/моль)•0,955 (моль) = 95,5 г.

О т в е т. m(CaCO3) = 95,5 г.

Задача 9. Найти массу кристаллогидрата CaCl2•6H2O,
которую необходимо добавить к 47 мл 25%-го раствора
карбоната натрия ( = 1,08 г/мл), чтобы получить раствор, в
котором массовая доля карбоната натрия
составила бы 10 %.

Р е ш е н и е

(СaCl2•6H2O)
= x моль, (CaCl2)
= x моль,

прор(Na2CO3)
= х моль, (СаСО3)
= х моль;

m(CaCl2•6H2O) = M• = 219 (г/моль)•х (моль) = 219х г;

m(CaCO3) = M• = 100x г;

mр-р1(Na2CO3) = Vр-р1•р-р1 = 47 (мл)• 1,08
(г/мл) = 50,76 г,

mр.в-во1(Na2CO3) = mр-р1• р.в-во1 = 50,76
(г)•0,25 = 12,69 г,

1(Na2CO3)
= mр.в-во1 / M = 12,69 (г) / 106 (г/моль) = 0,12
моль,

оставш(Na2CO3)
= 1 – прор = 0,12 – х,

mоставш(Na2CO3) = M• = 106(0,12 – x) =
12,69 – 106x;

mр-р получ = m(CaCl2•6H2O) + mр-р1(Na2CO3) –
m(CaCO3),

219x + 50,76 – 100x = 50,76 + 119x,

р.в-во2 = mоставш(Na2CO3)
/ mр-р получ,

0,1 = 12,69 – 106х / 50,76 + 119х,

х = 0,0646 моль.

m(CaCl2•6H2O) = М• = 219 (г/моль)•0,0646 (моль) = 14,14 г.

О т в е т. m(CaCl2•6H2O) = 14,4 г.

Задача 10. Какой объем 30%-го раствора
аммиака ( = 0,892
г/мл) необходимо добавить к 200 мл 40%-го раствора
соляной кислоты ( = 1,198 г/мл), чтобы массовая доля
кислоты уменьшилась вчетверо?

О т в е т. Vр-р(NH3) = 108,2 мл.

Задача 11. Какой объем углекислого газа
нужно добавить к 100 мл 20%-го раствора гидроксида
натрия ( = 4,1
г/мл), чтобы массовая доля гидроксида натрия
уменьшилась вдвое?

О т в е т. V(CO2) = 10,9 л.

Задача 12. Найти объем раствора соляной
кислоты ( = 1,05
г/мл) с массовой долей 10 %, который нужно
добавить к 350 г раствора гидроксида калия с
массовой долей 10,5 %, чтобы концентрация щелочи
составила 3 %.

О т в е т. Vр-р(HCl) = 135,6 мл.

• Внимание: растворенное вещество –
реагент!

При решении задач на растворы нужно помнить о
том, что при обычных условиях с водой реагируют
следующие вещества:

1) щелочные и щелочно-земельные металлы,
например:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2;

2) оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов,
например:

СаО + Н2О = Са(ОН)2;

3) оксиды неметаллов, например:

SO3 + H2O = H2SO4;

4) многие бинарные соединения – гидриды,
карбиды, нитриды и другие, например:

KН + Н2О = KОН + Н2.

Растворение вещества-реагента в воде.

Растворенным веществом в данном случае будет
продукт взаимодействия вещества-реагента с
водой. Масса раствора будет складываться из
массы реагента и массы воды:

mр-р = mреаг + mH2O.

Если в результате реакции выделился газ, то

mр-р = mреаг + mH2O –
mгаз.

Задача 13. В каком объеме воды нужно
растворить 11,2 л оксида серы(IV), чтобы получить
раствор сернистой кислоты с массовой долей 1 %?

Р е ш е н и е

(SO2) = V / VM
= 11,2 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,5 моль, следовательно, (H2SO3) = 0,5
моль.

mр.в-во(H2SO3) = M• = 82 (г/моль)•0,5 (моль) =
41 г,

mр-р(H2SO3) = mр.в-во(H2SO3)
/ р.в-во(H2SO3)
= 41 (г) / 0,01 = 4100 г;

m(H2O) = mр-р(H2SO3) –
m(SO2),

m(SO2) = M• = 64 (г/моль)•0,5 (моль) = 32 г,

m(H2O) = 4100 (г) – 32 (г) = 4068 г,

V(H2O) = m/ = 4068 (г) / 1 (г/мл) = 4068 мл, или 4 л 68 мл.

О т в е т. V(H2O) = 4068 мл.

Задачи, в которых неизвестна масса
вещества-реагента, необходимого для образования
раствора с определенной концентрацией.

Алгоритм решения следующий:

1) принять количество растворенного реагента за
х моль;

2) согласно уравнению реакции выразить через х
количества продуктов реакции;

3) найти через х массы реагента и продуктов
реакции;

4) найти массу раствора;

5) подставить все данные в формулу для расчета
массовой доли вещества в растворе:

р.в-во(продукт)
= mр.в-во(продукт) / mр-р.

Задача 14. Найти массу гидрида лития,
которую нужно растворить в 100 мл воды, чтобы
получить раствор с массовой долей гидроксида
лития 5 %.

Р е ш е н и е

Пусть (LiH) = x
моль,

тогда (LiOH) = x
моль, (Н2) = х
моль.

m(LiH) = M•
= 8 (г/моль)•х (моль) = 8х (г),

m(LiOH) = M•
= 24 (г/моль)•х (моль) = 24х г,

m(H2) = M• = 2 (г/моль)•х = 2х г.

mр-р = m(LiH) + m(H2O) – m(H2),

m(H2O) = V• = 100 (мл)•1 (г/мл) = 100 г.

mр-р = 8х + 100 – 2х = 6х + 100.

р.в-во(LiOH)
= mр.в-во(LiOH) / mр-р,

0,05 = 24х / (6х + 100); 0,3х + 5 = 24х,

х = 0,21, (LiH) =
0,21 моль.

m(LiH) = M•
= 8 (г/моль)•0,21 (моль) = 1,7 г.

О т в е т. m(LiH) = 1,7 г.

Растворение вещества-реагента в растворе.

В этом случае растворяемое вещество реагирует
с водой, которая присутствует в растворе. Масса
растворенного вещества во втором растворе
складывается из массы вещества в первом растворе
и массы вещества – продукта реакции:

mр.в-во1 = mр-р1•р.в-во1,

mр.в-во2 = mр.в-во1• mр.в-во(прод.),

mр-р2 = mр-р1 + mреаг,

или mр-р2 = mр-р1 + mреаг –
mгаз.

р.в-во2
= mр.в-во2 / mр-р2.

Задача 15. К 200 г 10%-го раствора
ортофосфорной кислоты добавили 28,4 г фосфорного
ангидрида. Найти массовую долю кислоты в
получившемся растворе.

Р е ш е н и е

(P2O5) =
m / M = 28,4 (г) / 142 (г/моль) = 0,2 моль,

прод(Н3РО4)
= 0,2 (моль)•2 = 0,4 моль.

mпрод(Н3РО4) = М• = 98 (г/моль)•0,4 (моль) =
39,2 г,

mр.в-во1(Н3РО4) = mр-р1•р.в-во1 = 200 (г)
•0,1 = 20 г,

mр.в-во2(Н3РО4) = mр.в-во2(Н3РО4)
+ mпрод(Н3РО4) = 20 (г) + 39,2 (г) = 59,2
г;

mр-р2(Н3РО4) = mр-р1(Н3РО4)
+ mреаг(Р2О5) = 200 (г) + 28,4 (г) = 228,4
г.

р.в-во2(Н3РО4)
= mр.в-во2(Н3РО4) / mр-р2(Н3РО4)
= 59,2 (г) / 228,4 (г) = 0,2592, или 25,92 %.

О т в е т: (Н3РО4) = 25,92 %.

Задача 16. Найти массу фосфорного
ангидрида, которую необходимо добавить к 70 г 10%-го
раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить
40%-й раствор.

Р е ш е н и е

Пусть (Р2О5)
= х моль,

тогда (Н3РО4)
= 2х моль.

mпрод(Н3РО4) = М• = 98 (г/моль)•2х
(моль) = 196х г.

mреаг(Р2О5) = М• = 142 (г/моль)•х
(моль) = 142х г,

mр.в-во1(Н3РО4) = mр-р1•р.в-во1 = 70 (г)•
0,1 = 7 г,

mр.в-во2(Н3РО4) = mр.в-во1(Н3РО4)
+ mпрод(Н3РО4) = 7 + 196х, 000000

mр-р2(Н3РО4) = mр-р1(Н3РО4)
+ mреаг(Р2О5) = 70 + 142х,

р.в-во2(Н3РО4)
= mр.в-во2(Н3РО4) / mр-р2(Н3РО4),

0,4 = (7 + 196х) / (70 + 142х),

х = 0,15, (Р2О5)
= 0,15 моль.

m(P2O5) = M• = 142 (г/моль)•0,15 (моль) = 21,3 г.

О т в е т. m(P2O5) = 21,3 г.

Задача 17. В 240 мл воды опустили 69 г натрия.
Найти массовую долю продукта в растворе.

О т в е т. прод = 39,2 %.

Задача 18. Найти массовую долю кислоты в
растворе, полученном при растворении 33,6 л
сернистого газа в 320 г 5%-го раствора сернистой
кислоты.

О т в е т. р.в-во2(Н2SО3) = 33,4 %.

Задача 19. Какую массу оксида серы(VI) нужно
растворить в 150 мл воды, чтобы получить 60%-й
раствор серной кислоты?

О т в е т. m(SO3) = 144 г.

Задача 20. Найти массу оксида серы(VI),
которую необходимо растворить в 99 г 40%-й серной
кислоты, чтобы получить 80%-й раствор.

О т в е т. m(SO3) = 93 г.

Задача 21. Какую массу оксида фосфора(V)
нужно растворить в 120 г воды, чтобы получить 40%-й
раствор ортофосфорной кислоты?

О т в е т. m(P2O5) = 49 г.

Задача 22. К 180 г 50%-го раствора
ортофосфорной кислоты добавили 42,6 г оксида
фосфора(V). Найти массовую долю кислоты в
полученном растворе.

О т в е т. р.в-во2(Н3РО4) = 66,8 %.

Задача 23. В 20 г воды растворили 3,5 г оксида
натрия. Вычислите массовую долю растворенного
вещества.

О т в е т. (NaOH) = 19,2 %.

Задача 24. К 120 г 8%-го раствора гидроксида
натрия добавили 18,6 г оксида натрия. Вычислите
массовую долю гидроксида натрия в
образовавшемся растворе.

О т в е т. р.в-во(NaOH) = 24,2 %.

Задача 25. Найти массу оксида серы(VI),
которую нужно добавить к 2 л 8%-го раствора серной
кислоты ( = 1,06
г/мл), чтобы массовая доля серной кислоты стала
равной 20 %.

О т в е т. m(SO3) = 248,2 г.

Задача 26. Какую массу фосфора необходимо
сжечь в кислороде, чтобы, растворив полученный
оксид в 1000 г раствора ортофосфорной кислоты с
массовой долей 50 %, получить раствор этой
кислоты с массовой долей 75 %?

О т в е т. m(P) = 173,2 г.

Задача 27. Какую массу натрия необходимо
растворить в 120 мл воды для получения раствора
щелочи с массовой долей 18 %?

О т в е т. m(Na) = 13,8 г.

Г.С.ОСНОВСКАЯ,
учитель химии средней школы № 7
(г. Великие Луки, Псковская обл.)