Задача по химии 1

Имеется 200 мл 25% раствора уксусной кислоты (CH₃ -COOH). Сколько нужно взять воды, чтобы из этого раствора приготовить раствор 5% уксусной кислоты?

Решение:

(М _{раствора}) = (М _{растворенного вещества}) + (М _{растворителя})

1) По формуле W1 = (M _{вещества}) / (М _{раствора}) определим массу растворенного вещества:
(M _{вещества}) = W1 x (М _{раствора}), т.е. 0,25 x 200 = 50 г.

2) Чтобы получить раствор меньшей концентрации, нужно его разбавить водой, при этом масса растворенного в нём вещества не изменется. Поэтому запишем такую же формулу для нового раствора:
W2 = (M _{вещества}) / ( М _{растворенного вещества} + М _{растворителя} ). Подставив числа, получим:
0,05 = 50 / (М _{растворителя} + 50), откуда находим, что М _{растворителя} = 950 г.

3) Итак, масса нового раствора будет равна (М _{растворенного вещества}) + (М _{растворителя}) = 50 + 950 = 1000 г (1л). Зная массу имевшегося раствора (200 г) и массу нового раствора (1000 г) определяем, что выду нужно добавить 800 г. Ответ: 800 г.

Иногда требуется решить обратную задачу:

Имеется раствор 250 г с концентрацией 5%. Требуется определить, сколько необходимо взять растворимого вещества, чтобы повысить концентрацию раствора до 25%?
Решение:

1) Воспользуемся формулой W1 = (M _{вещества}) / (М _{раствора}) и определим массу рстворимого вещества в имеющемся 5% растворе и массу воды в этом растворе:
(M _{вещества}) = 0,05 x 250 = 12,5 г., значит масса (М _{растворителя}) = (М _{раствора}) - (M _{вещества}) = 250 - 12,5 = 237,5 г.

2) Запишем формулу для нового раствора:
W2 = (M _{нового вещества}) / ( М _{нового вещества} + М _{растворителя} ). Подставив числа, получим:
0,25 = (M _{нового вещества}) / ( М _{нового вещества} + 237,5 ), откуда М _{нового вещества} = 79,16 г.

3) Итак, в ранее имевшемся 5% рстворе содержалось 12,5 г растворенного вещества, а в новом растворе его содержится 79,16 г., значит для получения нового раствора нужно добавить 79,16- 12,5 г = 66,66 г вещества. Ответ: 66,66 г.

Задача по химии 2

Задача на определение количества продуктов реакции или реагентов.
Допустим такое условие. Нам нужно обезвредить кислую среду. Вы случайно разлили 200 мл соляной кислоты (HCl), а под руками оказалась стиральная сода (Na₂CO₃) (или второе её название - кальцинированная сода). Так вот: сколько нужно взять стиральной соды, чтобы обезвредить 200 мл соляной кислоты!?

Решение:

Запишем уравнение химической реакции соляной кислоты со стиральной содой:

2HCl + Na₂CO₃ => 2NaCl + H₂O + CO₂.

Из начального курса химии мы знаем, что при реакции кислоты с солью образуется другая кислота (более слабая) и другая соль. В нашем случае образуется угольная кислота, которая сразу же распадается на воду и углекислый газ, и раствор поваренной соли. Теперь по таблице Менделеева нужно определить молекулярные массы веществ соляной кислоты (2 х HCl) и стиральной соды (Na₂CO₃). Молекулярная масса с ложного вещества считается как сумма масс входящих в него веществ с учётом количества атомов в молекуле и числа молекул!
Например молекулярная масса 2-x молекул HCl: Mr (HCl) = 2 x (1+ 35,5)= 73 г/моль;
молекулярная масса 1 молекула Na₂CO₃: Mr (Na₂CO₃) = 2 х 23 + 12 + 16 х 3)= 106 г/моль
Теперь осталось составить пропорцию:
73 мл (HCl) вступают в реакцию с 106 г Na₂CO₃
200 мл (HCl) вступают в реакцию с X г Na₂CO₃, откуда находим, что X = 200 х 106 / 73 = 290 г.
Так вот, чтобы обезвредить 73 мл разлитой кислоты (концентрированной) нужно её смешать с 290 г стиральной соды. Всё!

Такая химическая задачка может немного усложниться, если учитывать концентрацию кислоты. В этом случае, мы должны посчитать, сколько чистого вещества находится в растворе (как в предыдущей задаче 1), а затем составить пропорцию с найденным количеством соляной кислоты. Но в любом случае если даже кислота будет иметь меньшую концентрацию, то наше решение с избытком удовлетворит решение, так как, в таком случае сода будет взята в избытке!

Задача по химии 3

Нужно рассчитать, сколько % каждого простого вещества находится в сложном веществе - CaSO₄ - гипс.

Решение:

Берём таблицу Менделеева и находим общую относительную молекулярную массу CaSO₄: (помним, что общая молекулярная сложного вещества равна сумме молекулярных масс входящих в него простых веществ - выбираем из таблицы)
M (CaSO₄) = 40 + 32 +16x4 = 136 г/моль
Теперь рассчитываем долю каждого элемента в отдельности:
40:136 =0,29 (29%)
32:136 = 0,24 (24%)
Процентное содержание кислорода находим как оставшуюся часть задачи: (100%-29%-24% = 47%). Вот и всё.

Задача по химии 4

Доводилось ли Вам читать на упаковках продуктов срок годности продуктов! Наверняка! Там стоит дата изготовления и срок хранения при определённой температуре. Но не всегда удаётся хранить продукты при рекомендуемой температуре. Так вот! Можно определить срок хранения продукта, зная условия его рекомендуемого хранения. Итак, задача по химии:
Имеется торт с кремом, срок хранения которого 4 дня при температуре +5⁰C. Вопрос: как долго этот торт можно хранить при температуре +25⁰C?

Решение:

Прежде всего, при решении таких задач (задача по химии на скорость химической реакции) существует правило:
при повышении температуры на каждые 10 ⁰C скорость химической реакции увеличивается в 2...4 раза
откуда следует формула

V_t2 = V_t2*Y ^{(t2-t1) / 10} , где
V_t1 - скорость реакции (рекомендуемая)
V_t2 - скорость реакции при новых условиях

Y - коэффициент равный 2, 3 или 4 (пр решении задач обычно принимается 3)
t1 - температура хранения (рекомендуемая, указанная на упаковке)
t2 - температура хранения при новых условиях

Итак, в нашем случае: t1 = +5⁰C
; t2 = +25⁰C; коэффициент Y = 3
тогда V_t2 / V_t1 = Y^{(25 - 5) / 10}C = 3^1,5C = 3² = 9 раз.
Итак, если хранить торт при температуре +25⁰C, вместо +5⁰C, то он может храниться по времени в 9 раз меньше, а именно: 4 суток = 96 часов, тогда 96 / 9 = 1,5 часа. Вот так!