Страница 217 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Дано:

Температура раствора, $t = 20 \text{ °C}$

Раствор хлорида калия (KCl) является насыщенным.

Перевод в систему СИ:

Температура, $T = 20 + 273.15 = 293.15 \text{ К}$

Найти:

Массовую долю хлорида калия в растворе, $ω(KCl)$.

Решение:

Массовая доля растворенного вещества ($ω$) в растворе определяется как отношение массы растворенного вещества ($m_{\text{вещества}}$) к общей массе раствора ($m_{\text{раствора}}$). Формула для расчета массовой доли:

$ω(\text{вещества}) = \frac{m_{\text{вещества}}}{m_{\text{раствора}}}$

Масса раствора, в свою очередь, является суммой масс растворенного вещества и растворителя:

$m_{\text{раствора}} = m_{\text{вещества}} + m_{\text{растворителя}}$

Для определения массовой доли необходимо знать растворимость хлорида калия при заданной температуре. В условии задачи предлагается использовать рисунок 124 (график растворимости). Так как рисунок отсутствует, воспользуемся справочными данными. Растворимость хлорида калия (KCl) при 20 °C составляет примерно 34 г на 100 г воды.

Это означает, что в насыщенном растворе на каждые 100 г воды (растворителя) приходится 34 г KCl (растворенного вещества).

Примем следующие массы:

Масса растворенного вещества, $m_{KCl} = 34 \text{ г}$.

Масса растворителя (воды), $m_{H_2O} = 100 \text{ г}$.

Тогда масса всего насыщенного раствора будет:

$m_{\text{раствора}} = m_{KCl} + m_{H_2O} = 34 \text{ г} + 100 \text{ г} = 134 \text{ г}$.

Теперь рассчитаем массовую долю хлорида калия в насыщенном растворе:

$ω(KCl) = \frac{m_{KCl}}{m_{\text{раствора}}} = \frac{34 \text{ г}}{134 \text{ г}} \approx 0.25373$

Для выражения результата в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$ω(KCl) \approx 0.25373 \times 100\% \approx 25.4\%$

Ответ: массовая доля хлорида калия в насыщенном растворе при 20 °C составляет 25.4%.

Решение

Да, разбавленный раствор может быть одновременно и насыщенным. Чтобы понять, почему это возможно, необходимо разобраться в определениях этих двух понятий.

Разбавленный раствор — это раствор с низкой концентрацией растворенного вещества. Это качественная характеристика, которая противопоставляется концентрированному раствору, где концентрация вещества высока. Понятие «разбавленный» относится к количеству вещества, которое уже растворено.

Насыщенный раствор — это раствор, в котором при данных условиях (температуре и давлении) растворено максимальное количество вещества, и оно находится в динамическом равновесии с его избытком (если он есть). То есть, дальнейшее растворение вещества невозможно. Понятие «насыщенный» относится к достижению предела растворимости.

Эти два понятия не являются взаимоисключающими. Их одновременное существование зависит от растворимости конкретного вещества.

Рассмотрим пример. Если вещество обладает очень низкой растворимостью в данном растворителе, то для достижения его максимальной концентрации (насыщения) потребуется совсем небольшое количество этого вещества. Полученный насыщенный раствор будет иметь низкую концентрацию, то есть будет разбавленным.

Например, растворимость гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ (гашёной извести) в воде при 20°C составляет примерно 0,165 г на 100 г воды. Раствор с такой концентрацией будет насыщенным, так как больше гидроксида кальция в этом объеме воды растворить нельзя. В то же время, массовая доля $Ca(OH)_2$ в таком растворе составляет всего около 0,16%, что позволяет охарактеризовать этот раствор как очень разбавленный.

Таким образом, насыщенный раствор малорастворимого вещества является разбавленным.

Ответ: Да, разбавленный раствор может быть одновременно и насыщенным. Это происходит в случае, когда растворяемое вещество обладает низкой растворимостью.

Дано:

$m(раствора\ MgSO_4) = 500 \text{ г}$

$t = 20 \text{ °C}$

Раствор сульфата магния является насыщенным.

Раствор хлорида бария добавлен в достаточном количестве (в избытке).

Найти:

$m(осадка) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции между сульфатом магния и хлоридом бария. Это реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

$MgSO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + MgCl_2$

2. Чтобы найти массу осадка, нам нужно знать массу сульфата магния ($MgSO_4$), вступившего в реакцию. Для этого определим массовую долю $MgSO_4$ в насыщенном при 20 °C растворе. В условии указано "см. рис. 124", который должен содержать график растворимости. Так как изображение графика отсутствует, воспользуемся справочными данными. Растворимость безводного сульфата магния при 20 °C составляет примерно 35.1 г на 100 г воды.

Это означает, что в $100 \text{ г} + 35.1 \text{ г} = 135.1 \text{ г}$ насыщенного раствора содержится $35.1 \text{ г} \ MgSO_4$.

3. Вычислим массовую долю ($\omega$) сульфата магния в насыщенном растворе:

$\omega(MgSO_4) = \frac{m(вещества)}{m(раствора)} = \frac{35.1 \text{ г}}{135.1 \text{ г}} \approx 0.2598$ или 25.98%

4. Теперь найдем массу сульфата магния в 500 г данного раствора:

$m(MgSO_4) = m(раствора) \cdot \omega(MgSO_4) = 500 \text{ г} \cdot 0.2598 \approx 129.9 \text{ г}$

5. Рассчитаем молярные массы реагента ($MgSO_4$) и продукта ($BaSO_4$):

$M(MgSO_4) = 24.3 + 32 + 4 \cdot 16 = 120.3 \text{ г/моль}$

$M(BaSO_4) = 137.3 + 32 + 4 \cdot 16 = 233.3 \text{ г/моль}$

6. Найдем количество вещества (моль) сульфата магния, содержащегося в растворе:

$n(MgSO_4) = \frac{m(MgSO_4)}{M(MgSO_4)} = \frac{129.9 \text{ г}}{120.3 \text{ г/моль}} \approx 1.08 \text{ моль}$

7. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $MgSO_4$ образуется 1 моль $BaSO_4$. Следовательно, количество вещества осадка равно количеству вещества сульфата магния:

$n(BaSO_4) = n(MgSO_4) \approx 1.08 \text{ моль}$

8. Найдем массу выпавшего осадка сульфата бария:

$m(BaSO_4) = n(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4) = 1.08 \text{ моль} \cdot 233.3 \text{ г/моль} \approx 251.96 \text{ г}$

Округлим результат до целого числа.

Ответ: масса выпавшего осадка составляет примерно 252 г.