Страница 45 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. В промышленности используются вещества с маркировкой «Ч.», что означает «чистое вещество». Содержание примесей в них может составлять, например, 1,8 %. Найдите массу примесей в 50 г образца сажи с маркировкой «Ч.».

Дано:

Масса образца сажи ($m_{образца}$) = 50 г

Массовая доля примесей ($\omega_{примесей}$) = 1,8 %

$m_{образца} = 50 \text{ г} = 0,05 \text{ кг}$

$\omega_{примесей} = 1,8 \% = 0,018$

Найти:

Массу примесей ($m_{примесей}$) — ?

Решение:

Для того чтобы найти массу примесей в образце, нужно умножить общую массу образца на массовую долю примесей.

Массовая доля вещества в смеси ($\omega$) вычисляется по формуле:

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{смеси}}$

Отсюда массу вещества (в данном случае, примесей) можно найти как:

$m_{вещества} = m_{смеси} \times \omega$

Перед расчетом необходимо перевести массовую долю из процентов в доли единицы:

$\omega_{примесей} = 1,8 \% = \frac{1,8}{100} = 0,018$

Теперь подставим известные значения в формулу для расчета массы примесей:

$m_{примесей} = m_{образца} \times \omega_{примесей}$

$m_{примесей} = 50 \text{ г} \times 0,018 = 0,9 \text{ г}$

Ответ: масса примесей в 50 г образца сажи составляет 0,9 г.

2. При очистке медного купороса получилось 150 мг примесей, что составило 2 % от массы образца. Определите массу технического медного купороса, который подвергли очистке.

Дано

$m_{примесей} = 150 \text{ мг} = 150 \cdot 10^{-3} \text{ г} = 0.15 \text{ г}$

$\omega_{примесей} = 2 \% = 0.02$

Найти:

$m_{образца}$ — ?

Решение

Масса технического медного купороса (образца) является целым, то есть составляет 100%. Масса примесей составляет 2% от этой массы.

Для нахождения общей массы образца ($m_{образца}$) можно использовать формулу массовой доли ($\omega$):

$\omega_{примесей} = \frac{m_{примесей}}{m_{образца}}$

Выразим из этой формулы массу образца:

$m_{образца} = \frac{m_{примесей}}{\omega_{примесей}}$

Перед подстановкой значений в формулу необходимо перевести проценты в десятичную дробь:

$\omega_{примесей} = 2\% = \frac{2}{100} = 0.02$

Теперь подставим числовые значения в формулу. Для удобства будем использовать массу примесей в граммах:

$m_{образца} = \frac{0.15 \text{ г}}{0.02} = 7.5 \text{ г}$

Также эту задачу можно решить с помощью пропорции:

Если 150 мг — это 2%, то $x$ мг — это 100%.

$150 \text{ мг} — 2\%$

$x \text{ мг} — 100\%$

Решим пропорцию:

$x = \frac{150 \text{ мг} \cdot 100\%}{2\%} = 75 \cdot 100 \text{ мг} = 7500 \text{ мг}$

Переведем миллиграммы в граммы:

$7500 \text{ мг} = 7.5 \text{ г}$

Ответ: масса технического медного купороса, который подвергли очистке, составляет 7.5 г.

3. Для изготовления полупроводниковых батарей используется сверхчистый кремний. Массовая доля примесей в нём не должна превышать 0,0000000001 %. Годится ли для данных целей кремний, в 30 кг которого содержится 0,03 мг примесей?

Дано:

Максимально допустимая массовая доля примесей, $\omega_{max} = 0,00000000001 \%$

Масса кремния, $m_{общая} = 30 \text{ кг}$

Масса примесей, $m_{примесей} = 0,03 \text{ мг}$

Перевод в систему СИ:

$m_{примесей} = 0,03 \text{ мг} = 0,03 \cdot 10^{-3} \text{ г} = 0,03 \cdot 10^{-6} \text{ кг} = 3 \cdot 10^{-8} \text{ кг}$

Найти:

Годится ли данный кремний для изготовления полупроводниковых батарей?

Решение:

Для ответа на вопрос необходимо рассчитать фактическую массовую долю примесей в предоставленном образце кремния и сравнить её с максимально допустимым значением.

Массовая доля вещества ($\omega$) в смеси вычисляется по формуле:

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{смеси}} \cdot 100\%$

Рассчитаем фактическую массовую долю примесей ($\omega_{факт}$) в данном кремнии:

$\omega_{факт} = \frac{m_{примесей}}{m_{общая}} \cdot 100\%$

Подставим значения, переведённые в систему СИ:

$\omega_{факт} = \frac{3 \cdot 10^{-8} \text{ кг}}{30 \text{ кг}} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 10^{-8}}{3 \cdot 10^1} \cdot 100\% = 1 \cdot 10^{-9} \cdot 100\% = 10^{-7} \%$

Таким образом, фактическая массовая доля примесей в кремнии составляет $0,0000001 \%$.

Теперь сравним полученное значение с максимально допустимым:

$\omega_{факт} = 0,0000001 \%$

$\omega_{max} = 0,00000000001 \%$

Так как $0,0000001 > 0,00000000001$ (или в степенной форме $10^{-7} > 10^{-11}$), фактическое содержание примесей превышает допустимую норму.

Ответ: Нет, данный кремний не годится для указанных целей, так как массовая доля примесей в нём ($10^{-7} \%$) выше максимально допустимого значения ($10^{-11} \%$).

1. Ещё раз ознакомьтесь с маркировкой на упаковках поваренной соли и пищевой соды и рассчитайте массовую долю примесей, содержащихся в основном продукте.

Для выполнения этого задания необходимо обратиться к информации, указанной на упаковках продуктов, или к государственным стандартам (ГОСТ), которые регламентируют качество пищевых продуктов. Поскольку реальных упаковок нет, мы будем использовать стандартные данные, основанные на ГОСТах.

Поваренная соль (хлорид натрия, NaCl)

Согласно ГОСТ Р 51574-2018 «Соль поваренная пищевая», массовая доля хлорида натрия (NaCl) в соли высшего сорта («Экстра») должна быть не менее 99,7%.

Дано:

Массовая доля основного вещества $w(\text{NaCl}) = 99,7\%$

Найти:

Массовую долю примесей $w(\text{примесей}) - ?$

Решение:

Массовая доля примесей – это всё, что не является основным веществом. Общая масса продукта принимается за 100%. Следовательно, массовую долю примесей можно рассчитать, вычтя из 100% массовую долю основного вещества.

Формула для расчета:

$w(\text{примесей}) = 100\% - w(\text{основного вещества})$

Подставляем известные значения для поваренной соли:

$w(\text{примесей}) = 100\% - w(\text{NaCl}) = 100\% - 99,7\% = 0,3\%$

Ответ: Массовая доля примесей в поваренной соли сорта «Экстра» составляет 0,3%.

Пищевая сода (гидрокарбонат натрия, NaHCO₃)

Согласно ГОСТ 32802-2014 «Добавки пищевые. Натрия карбонаты Е500», массовая доля основного вещества (гидрокарбоната натрия) в пищевой соде должна быть не менее 99,0%.

Дано:

Массовая доля основного вещества $w(\text{NaHCO}_3) = 99,0\%$

Найти:

Массовую долю примесей $w(\text{примесей}) - ?$

Решение:

Аналогично расчету для соли, массовая доля примесей в пищевой соде вычисляется как разница между 100% и массовой долей основного вещества (гидрокарбоната натрия).

Формула для расчета:

$w(\text{примесей}) = 100\% - w(\text{основного вещества})$

Подставляем известные значения для пищевой соды:

$w(\text{примесей}) = 100\% - w(\text{NaHCO}_3) = 100\% - 99,0\% = 1,0\%$

Ответ: Массовая доля примесей в пищевой соде составляет 1,0%.

2. Степень чистоты химических реактивов может быть разной. Различают реактивы: технические, чистые, чистые для анализа, химически чистые и особо чистые. Так, химически чистая «х. ч.» серная кислота содержит 99,999 % основного вещества ($H_2SO_4$) и только 0,001 % примесей. На основании данной информации, информации в параграфе и сведений из Интернета заполните таблицу.

Назначение веществ различной степени чистоты

Решение

Для заполнения таблицы используем информацию из условия и общепринятую классификацию химических реактивов по степени чистоты. Иерархия чистоты по убыванию: особо чистые (ос. ч.) > химически чистые (х. ч.) > чистые для анализа (ч. д. а.) > чистые (ч.) > технические (т.). Сопоставляя эту информацию с данными в таблице, заполняем пропуски.

1. Назначение «Для изготовления электроники» требует высшей степени чистоты — «Особо чистые» («Ос. ч.») с содержанием основного вещества не менее 99,99%.

2. Обозначение «Х. ч.» соответствует квалификации «Химически чистые». Их чистота (не менее 99,9%) подходит для научно-исследовательских работ.

3. Обозначение «Ч. д. а.» расшифровывается как «Чистые для анализа».

4. Квалификации «Чистые» соответствует обозначение «Ч.». Их применяют для учебных целей и общих лабораторных работ.

5. Обозначение «Т.» соответствует квалификации «Технические». Это реактивы самой низкой чистоты (содержание часто не нормируется), используемые для промышленных целей.

Ответ: