Масова частка речовини в розчині — як розв’язувати задачі? (9 клас)

Як розв’язувати задачі на масову частку речовини в розчині? 🧪 Розбираємо основні формули, вчимося знаходити масу речовини й розчину, готувати розчин заданої концентрації, а також розв’язувати задачі на розбавлення та випарювання води.

Уявіть дві склянки води. В одну додали одну ложку цукру, а в іншу — п’ять. В обох випадках ми отримали розчин цукру, але вони явно відрізняються: у другому розчині цукру відносно більше.

Як описати цю різницю не словами «більше» або «менше», а числом? Для цього використовують масову частку розчиненої речовини.

Спочатку розберемося, з чого складається розчин. Якщо ми розчиняємо кухонну сіль у воді, то сіль — це розчинена речовина, вода — розчинник, а те, що ми отримали після розчинення, — розчин.

Тому:

m(розчину) = m(розчиненої речовини) + m(розчинника)

Наприклад, якщо ми взяли 20 г солі та 180 г води:

m(розчину) = 20 + 180 = 200 г

Це просте співвідношення знадобиться нам майже в кожній задачі.

Тепер перейдемо до масової частки. Вона показує, яка частина загальної маси розчину припадає на розчинену речовину.

Позначають масову частку літерою w:

w = m(речовини) / m(розчину)

w = m(речовини) / m(розчину)

Масову частку можна записати десятковим дробом або у відсотках:

w = 0,1 = 10%

Якщо потрібно одразу отримати результат у відсотках:

w = m(речовини) / m(розчину) · 100%

Що це означає на практиці? Наприклад, 10%-й розчин солі містить 10 г солі в кожних 100 г розчину. Якщо розчин складається тільки із солі та води, решта 90 г припадає на воду.

Отже, відсоток фактично відповідає на дуже просте запитання:

скільки грамів розчиненої речовини міститься в кожних 100 г розчину?

Наприклад:

5% → 5 г речовини у 100 г розчину

12% → 12 г речовини у 100 г розчину

25% → 25 г речовини у 100 г розчину

І тут важливо не припуститися поширеної помилки: 10% — це 10 г речовини на 100 г розчину, а не на 100 г води.

А тепер перейдемо до задач.

Задача 1. Знаходимо масову частку

Задача 1. Знаходимо масову частку

20 г кухонної солі розчинили у 180 г води. Визначте масову частку солі в отриманому розчині.

Маємо:

m(солі) = 20 г

m(води) = 180 г

Для обчислення масової частки нам потрібна маса всього розчину. Знаходимо її:

m(розчину) = 20 + 180 = 200 г

Тепер використовуємо формулу:

w = 20 / 200 · 100% = 10%

Відповідь: 10%.

Зверніть увагу на дуже поширену помилку. Не можна ділити 20 г солі на 180 г води.

Масова частка показує, яку частину всього розчину становить розчинена речовина. Тому в знаменнику повинна бути маса розчину — 200 г, а не маса води — 180 г.

Задача 2. Знаходимо масу розчиненої речовини

Задача 2. Знаходимо масу розчиненої речовини

Тепер рухаємося у зворотному напрямку.

Яка маса солі міститься у 250 г розчину з масовою часткою солі 12%?

Маємо:

m(розчину) = 250 г

w = 12% = 0,12

Ми знаємо:

w = m(речовини) / m(розчину)

Звідси:

m(речовини) = w · m(розчину)

Підставляємо:

m(солі) = 0,12 · 250 = 30 г

Відповідь: 30 г солі.

Перевіримо результат іншим способом. Один відсоток від 250 г становить 2,5 г. Отже, 12%:

2,5 · 12 = 30 г

Результат збігається.

Задача 3. Знаходимо масу всього розчину

Задача 3. Знаходимо масу всього розчину

Розглянемо ще один базовий тип задачі.

У 8%-му розчині міститься 20 г солі. Яка маса всього розчину?

Маємо:

m(солі) = 20 г

w = 8% = 0,08

Використовуємо ту саму формулу:

w = m(речовини) / m(розчину)

Але тепер невідомою є маса розчину. Звідси:

m(розчину) = m(речовини) / w

Підставляємо:

m(розчину) = 20 / 0,08 = 250 г

Відповідь: 250 г розчину.

Отже, нам не потрібно запам’ятовувати три незалежні формули. В основі всіх цих розрахунків лежить одне співвідношення:

w = m(речовини) / m(розчину)

З нього можна знайти потрібну величину:

m(речовини) = w · m(розчину)

m(розчину) = m(речовини) / w

Головне — зрозуміти, що нам відомо і що потрібно знайти.

Задача 4. Готуємо розчин заданої масової частки

Задача 4. Готуємо розчин заданої масової частки

Потрібно приготувати 300 г 5%-го розчину кухонної солі. Яку масу солі та води потрібно взяти?

Що означає 5%-й розчин? Це означає, що 5% маси всього розчину повинна становити сіль.

Маса всього розчину — 300 г.

Перетворюємо відсотки на десятковий дріб:

5% = 0,05

Знаходимо масу солі:

m(солі) = 0,05 · 300 = 15 г

Але весь розчин повинен мати масу 300 г. Тому маса води:

m(води) = 300 − 15 = 285 г

Відповідь: 15 г солі та 285 г води.

Перевіряємо:

15 + 285 = 300 г

А масова частка солі:

15 / 300 · 100% = 5%

Усе правильно.

Задача 5. Розбавляємо розчин водою

Задача 5. Розбавляємо розчин водою

А тепер ситуація стає цікавішою.

До 100 г 20%-го розчину солі додали 100 г води. Якою стала масова частка солі?

У таких задачах не потрібно шукати якусь нову формулу. Краще поставити головне запитання:

що змінилося, а що залишилося незмінним?

Спочатку знайдемо масу солі в початковому розчині:

20% = 0,20

m(солі) = 0,20 · 100 = 20 г

Тепер найважливіший момент. Ми додали воду, а не сіль.

Отже, маса солі не змінилася:

m(солі) = 20 г

А загальна маса розчину збільшилася:

m(нового розчину) = 100 + 100 = 200 г

Знаходимо нову масову частку:

w = 20 / 200 · 100% = 10%

Відповідь: 10%.

Було 20%, стало 10%.

Чому масова частка зменшилася? Тому що солі залишилося стільки само — 20 г, а загальна маса розчину збільшилася. Отже, частка солі стала меншою, а розчин — менш концентрованим.

Тут можна використати просту перевірку здоровим глуздом:

якщо ми додали воду, масова частка солі повинна зменшитися.

Якщо після додавання води у вас вийшов більший відсоток, десь у розрахунках є помилка.

Задача 6. Випаровуємо воду

Задача 6. Випаровуємо воду

Тепер розглянемо протилежну ситуацію.

Із 200 г 10%-го розчину солі випарували 50 г води. Якою стала масова частка солі?

Знову починаємо не з пошуку нової формули, а із запитання:

що змінилося, а що залишилося незмінним?

Спочатку знайдемо масу солі в початковому розчині:

10% = 0,10

m(солі) = 0,10 · 200 = 20 г

За умовою випаровується вода. Вважаємо, що сіль при цьому залишається в розчині.

Отже:

m(солі) = 20 г

А загальна маса розчину зменшилася на 50 г:

m(нового розчину) = 200 − 50 = 150 г

Тепер знаходимо нову масову частку:

w = 20 / 150 · 100% ≈ 13,3%

Відповідь: приблизно 13,3%.

Було 10%, стало приблизно 13,3%.

Чому масова частка збільшилася? Солі залишилося стільки само — 20 г, але загальна маса розчину зменшилася. Отже, частка солі стала більшою, а розчин — більш концентрованим.

І тут також можна перевірити себе без жодних обчислень:

якщо частина води випарувалася, масова частка солі повинна збільшитися.

Якщо після випаровування води ви отримали менший відсоток, шукайте помилку.

Як вибрати правильний шлях?

Як вибрати правильний шлях?

У задачах на розчини не потрібно запам’ятовувати окрему формулу для кожної ситуації.

Основою наших розрахунків є одне співвідношення:

w = m(розчиненої речовини) / m(розчину)

А масу розчину можна знайти так:

m(розчину) = m(розчиненої речовини) + m(розчинника)

Тому перед розв’язуванням задачі поставте собі три запитання.

  1. Скільки розчиненої речовини міститься в розчині?
  2. Яка загальна маса розчину?
  3. Якщо до розчину щось додали або з нього щось забрали — що змінилося, а що залишилося незмінним?

Особливо запам’ятайте дві ситуації.

  1. Додали воду: маса розчиненої речовини не змінюється, маса розчину збільшується, тому масова частка речовини зменшується.
  2. Випарували частину води: маса розчиненої речовини не змінюється, маса розчину зменшується, тому масова частка речовини збільшується.

Отже, головне в таких задачах — не механічно шукати потрібну формулу, а зрозуміти:

скільки розчиненої речовини ми маємо і якою є загальна маса розчину?

Якщо ви можете відповісти на ці два запитання, більша частина задач на масову частку вже майже розв’язана.

Додаткову інформацію дивись на сторінці “Шкільна хімія“.

Прокрутка до верху