Страница 30 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания

3-1. Из данного перечня выберите а) смеси, б) индивидуальные вещества. Водород, воздух, дистиллированная вода, нефть, сахар, поваренная соль, медь, гранит.

Для правильного разделения веществ на смеси и индивидуальные вещества, необходимо понимать их ключевые различия.

Индивидуальные (чистые) вещества состоят из частиц одного вида (атомов одного элемента для простых веществ или молекул одного типа для сложных веществ). Они имеют постоянный состав и, как следствие, постоянные физические свойства (например, определённую температуру плавления и кипения, плотность).

Смеси состоят из двух или более индивидуальных веществ, которые не связаны химически. Состав смесей может быть переменным, а их физические свойства зависят от соотношения компонентов. Компоненты смеси сохраняют свои индивидуальные свойства, и их можно разделить физическими методами.

Исходя из этих определений, распределим вещества из списка.

а) смеси

К смесям относятся вещества, состоящие из нескольких компонентов.

• Воздух — это гомогенная (однородная) газовая смесь, основными компонентами которой являются азот ($N_2$), кислород ($O_2$), аргон ($Ar$), углекислый газ ($CO_2$) и другие газы в меньших количествах.
• Нефть — это сложная жидкая смесь тысяч различных органических соединений, в основном углеводородов. Её состав непостоянен и зависит от месторождения.
• Гранит — это твёрдая гетерогенная (неоднородная) смесь, состоящая из нескольких минералов: кварца, полевого шпата, слюды и других. Отдельные кристаллы минералов можно различить на глаз.

Ответ: смеси — это воздух, нефть, гранит.

б) индивидуальные вещества

К индивидуальным (чистым) веществам относятся вещества с постоянным составом и свойствами.

• Водород — это простое вещество, состоящее из атомов одного химического элемента. Его молекула двухатомна ($H_2$).
• Дистиллированная вода — это сложное вещество, химически чистое, состоящее из молекул одного типа ($H_2O$), очищенное от примесей.
• Сахар (в данном контексте сахароза) — это сложное органическое вещество, индивидуальное соединение с химической формулой $C_{12}H_{22}O_{11}$.
• Поваренная соль (в чистом виде) — это сложное неорганическое вещество, хлорид натрия, с формулой $NaCl$.
• Медь — это простое вещество, металл, состоящий из атомов одного химического элемента ($Cu$).

Ответ: индивидуальные вещества — это водород, дистиллированная вода, сахар, поваренная соль, медь.

3-2. Почему свойства смесей отличаются от свойств чистых веществ? Ответ аргументируйте.

3-2.

Свойства смесей отличаются от свойств чистых веществ по нескольким фундаментальным причинам, связанным с их составом и структурой. Ответ можно аргументировать, рассмотрев ключевые различия между ними.

1. Состав и постоянство свойств. Чистое вещество состоит из частиц только одного вида (атомов одного элемента или молекул одного вещества) и, как следствие, имеет постоянный состав. Это постоянство состава обуславливает и постоянство физических свойств. Например, чистая вода ($H_2O$) при нормальном атмосферном давлении всегда кипит при 100°C и замерзает при 0°C. Эти значения являются её физическими константами. Смесь, напротив, состоит из двух или более веществ, и их соотношение может меняться в широких пределах. Поэтому свойства смеси не являются постоянными, а зависят от её состава (концентрации компонентов). Например, температура кипения раствора поваренной соли в воде будет выше 100°C, а температура замерзания — ниже 0°C, причем эти значения будут тем больше отличаться от свойств чистой воды, чем выше концентрация соли.

2. Сохранение индивидуальных свойств компонентов. При образовании смеси вещества, входящие в её состав (компоненты), сохраняют свои индивидуальные химические свойства. Это происходит потому, что между ними не происходит химической реакции, а имеет место лишь физическое перемешивание. Например, если смешать порошок железа и порошок серы, получится смесь, в которой железо по-прежнему будет притягиваться магнитом, а сера сохранит свой желтый цвет и будет плавать на поверхности воды. Эти свойства можно использовать для разделения смеси обратно на исходные компоненты. Если же эту смесь нагреть, произойдет химическая реакция с образованием нового чистого вещества — сульфида железа ($FeS$), свойства которого (например, он не притягивается магнитом и имеет другой цвет) кардинально отличаются от свойств и железа, и серы.

3. Фазовые переходы. Как уже упоминалось, чистые вещества имеют строгие температуры фазовых переходов (плавления, кипения). Смеси же, как правило, плавятся и кипят не при одной температуре, а в определенном температурном интервале. Это связано с тем, что в процессе фазового перехода состав смеси меняется (например, при кипении раствора более летучий компонент испаряется быстрее), что ведет к изменению температуры кипения.

Таким образом, различие в свойствах обусловлено тем, что смесь — это система с переменным составом, свойства которой являются аддитивным или усредненным результатом свойств составляющих ее компонентов, в то время как чистое вещество — это система с постоянным составом и уникальным, присущим только ей набором свойств.

Ответ: Свойства смесей отличаются от свойств чистых веществ, потому что смеси имеют переменный состав, а чистые вещества — постоянный. В смесях компоненты сохраняют свои индивидуальные химические свойства, и общие свойства смеси (например, плотность, температура кипения) зависят от качественного и количественного соотношения этих компонентов. Чистое же вещество обладает постоянным и уникальным набором физических и химических свойств, так как состоит из частиц одного вида.

3-3. Объясните, чем отличается смесь водорода и кислорода от химического соединения водорода и кислорода.

Решение:

Смесь водорода и кислорода и химическое соединение водорода и кислорода (вода) представляют собой два принципиально разных состояния вещества. Основные отличия заключаются в следующем:

1. Характер связи между частицами. В смеси молекулы водорода ($H_2$) и кислорода ($O_2$) существуют независимо друг от друга. Между ними нет химических связей, они просто механически перемешаны. В химическом соединении — воде ($H_2O$) — атомы водорода и кислорода соединены прочными ковалентными химическими связями, образуя новые частицы — молекулы воды.

2. Свойства веществ. Смесь сохраняет индивидуальные свойства своих компонентов. Смесь водорода и кислорода (известная как гремучий газ) — это газ, который, как и водород, горюч, и, как и кислород, поддерживает горение. Свойства смеси могут меняться в зависимости от соотношения компонентов. Химическое соединение (вода) обладает совершенно новыми, собственными свойствами, которые не похожи на свойства исходных элементов. Вода — это жидкость (при нормальных условиях), она не горит и используется для тушения огня. Её свойства постоянны.

3. Состав. Смесь может быть приготовлена в любом произвольном соотношении компонентов. Можно смешать 1 объём водорода и 10 объёмов кислорода или наоборот. Состав смеси переменный. Химическое соединение имеет строго постоянный качественный и количественный состав (согласно закону постоянства состава). В каждой молекуле воды ($H_2O$) всегда содержится два атома водорода и один атом кислорода. Массовое соотношение водорода и кислорода в воде всегда постоянно и составляет примерно 1:8.

4. Способы разделения. Компоненты смеси можно разделить физическими методами. Например, смесь газов можно разделить путем глубокого охлаждения и последующей фракционной перегонки, основываясь на разнице температур кипения жидкого водорода (-252,8 °C) и жидкого кислорода (-183 °C). Химическое соединение можно разложить на составляющие его элементы только с помощью химической реакции, которая требует затрат энергии. Например, воду можно разложить на водород и кислород действием электрического тока (электролиз): $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$.

5. Энергетические эффекты при образовании. Процесс смешивания газов, как правило, не сопровождается заметными тепловыми эффектами. Образование химического соединения (реакция между водородом и кислородом), наоборот, происходит со значительным выделением энергии в виде тепла и света — происходит взрыв. Уравнение реакции: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O + Q$.

Таким образом, ключевое отличие состоит в том, что в смеси вещества сохраняют свою индивидуальность, а в химическом соединении образуется совершенно новое вещество с уникальными свойствами.

Ответ: Смесь водорода и кислорода — это физическая система, в которой молекулы $H_2$ и $O_2$ существуют раздельно, сохраняют свои индивидуальные свойства, могут находиться в произвольных соотношениях и могут быть разделены физическими методами. Химическое соединение водорода и кислорода (вода, $H_2O$) — это новое химическое вещество, состоящее из молекул $H_2O$, в которых атомы H и O соединены химическими связями в строгом соотношении 2:1. Вода обладает собственными, отличными от водорода и кислорода, свойствами и может быть разложена на исходные элементы только химическим путем.

3-4. Из данного перечня выберите а) гомогенные смеси, б) гетерогенные смеси. Воздух, молоко, песок и поваренная соль, смесь льда с водой, уксус, раствор сахара.

Решение

Для того чтобы разделить предложенные смеси на гомогенные и гетерогенные, необходимо проанализировать состав и свойства каждой из них.

Гомогенные (однородные) смеси — это такие смеси, в которых отдельные компоненты нельзя различить визуально или с помощью микроскопа, так как вещества находятся в одной фазе и равномерно перемешаны на молекулярном или ионном уровне.

Гетерогенные (неоднородные) смеси — это смеси, в которых частицы одного или нескольких компонентов можно различить, так как они образуют отдельные фазы, имеющие поверхность раздела.

Рассмотрим каждую смесь из списка:

- Воздух: представляет собой смесь газов (азота, кислорода, аргона и др.). Газы идеально смешиваются друг с другом, образуя однородную систему. Следовательно, воздух — это гомогенная смесь.

- Молоко: является эмульсией, то есть взвесью капелек жира в водной среде. Хотя на вид молоко кажется однородным, под микроскопом можно увидеть отдельные частицы жира. Это гетерогенная смесь.

- Песок и поваренная соль: это механическая смесь двух твердых веществ. Частицы песка и соли можно легко различить, они не образуют единой фазы. Это гетерогенная смесь.

- Смесь льда с водой: состоит из одного и того же вещества (H₂O), но в двух разных агрегатных состояниях (фазах) — твердом (лед) и жидком (вода). Наличие видимой границы раздела фаз относит эту систему к гетерогенным смесям.

- Уксус: это водный раствор уксусной кислоты. Молекулы кислоты равномерно распределены между молекулами воды, образуя истинный раствор. Это гомогенная смесь.

- Раствор сахара: сахар полностью растворяется в воде, его молекулы равномерно распределяются в растворителе. Получается прозрачный однородный раствор. Это гомогенная смесь.

а) гомогенные смеси

На основании проведенного анализа выбираем смеси, которые являются однородными, то есть не имеют видимых границ раздела между компонентами.

Ответ: воздух, уксус, раствор сахара.

б) гетерогенные смеси

Выбираем смеси, которые являются неоднородными, то есть состоят из нескольких фаз, которые можно различить.

Ответ: молоко, песок и поваренная соль, смесь льда с водой.

3-5. Предложите способ разделения смесей:

а) бензина и воды;

б) сахарного и речного песка;

в) медных и железных опилок;

г) кристаллического иода и поваренной соли.

Решение

а) бензина и воды;

Бензин и вода являются несмешивающимися жидкостями (образуют гетерогенную смесь) и имеют разную плотность. Вода плотнее бензина, поэтому в смеси она будет находиться в нижнем слое, а бензин — в верхнем. Для разделения такой смеси используют метод отстаивания с помощью делительной воронки.

Процесс разделения:
1. Смесь наливают в делительную воронку и оставляют на некоторое время, чтобы произошло четкое разделение на слои.
2. Открывают кран делительной воронки и аккуратно сливают нижний слой (воду) в отдельную емкость.
3. Как только граница раздела жидкостей достигнет крана, его закрывают.
4. Оставшийся в воронке бензин сливают в другую емкость.

Ответ: Смесь бензина и воды можно разделить методом отстаивания с использованием делительной воронки, основываясь на их несмешиваемости и различии в плотности.

б) сахарного и речного песка;

Данная смесь состоит из двух твердых веществ, одно из которых (сахар) растворимо в воде, а другое (речной песок, в основном $SiO_2$) — нерастворимо. Разделение основано на этом различии в растворимости.

Процесс разделения:
1. Смесь высыпают в стакан с водой и перемешивают. Сахар растворится, а песок осядет на дно.
2. Полученную суспензию разделяют методом фильтрования. Для этого смесь пропускают через бумажный фильтр. Песок останется на фильтре, а раствор сахара (фильтрат) пройдет сквозь него.
3. Песок на фильтре промывают небольшим количеством чистой воды, чтобы удалить остатки раствора сахара, а затем высушивают.
4. Из фильтрата (раствора сахара) выделяют сахар методом выпаривания. Раствор нагревают, вода испаряется, а на дне посуды остаются кристаллы сахара.

Ответ: Смесь сахарного и речного песка разделяют путем добавления воды (растворение сахара), последующего фильтрования (отделение песка) и выпаривания воды из раствора (получение сахара).

в) медных и железных опилок;

Это смесь двух металлов в виде твердых опилок. Железо обладает ферромагнитными свойствами, то есть притягивается магнитом, в то время как медь такими свойствами не обладает.

Процесс разделения:
1. Смесь опилок рассыпают тонким слоем на листе бумаги.
2. К смеси подносят магнит (для удобства его можно обернуть полиэтиленовой пленкой или бумагой).
3. Железные опилки притянутся к магниту.
4. Магнит с прилипшими к нему железными опилками переносят в другую емкость и убирают магнит — железные опилки отделены. Медные опилки останутся на листе бумаги.

Ответ: Смесь медных и железных опилок можно разделить с помощью магнита, так как железо является ферромагнетиком, а медь — нет.

г) кристаллического иода и поваренной соли.

Смесь состоит из двух кристаллических веществ: иода ($I_2$) и поваренной соли ($NaCl$). Иод обладает способностью к сублимации (возгонке) — переходу из твердого состояния сразу в газообразное при нагревании. Поваренная соль имеет очень высокую температуру плавления и не возгоняется в тех же условиях.

Процесс разделения:
1. Смесь помещают в термостойкий стакан или фарфоровую чашку.
2. Сверху емкость накрывают холодной поверхностью, например, колбой с холодной водой или часовым стеклом, на которое положили лед.
3. Емкость со смесью аккуратно нагревают. Иод начнет испаряться, превращаясь в фиолетовый пар. Поваренная соль останется на дне.
4. Пары иода, поднимаясь, будут соприкасаться с холодной поверхностью и конденсироваться на ней, снова переходя в твердое состояние (десублимация), образуя кристаллы чистого иода.
5. После завершения процесса нагревание прекращают, аппарату дают остыть и соскабливают кристаллы иода с холодной поверхности.

Ответ: Смесь кристаллического иода и поваренной соли разделяют методом возгонки (сублимации), основанным на способности иода переходить из твердого состояния в газообразное при нагревании, в отличие от поваренной соли.

3-6. Какие из перечисленных ниже операций необходимо произвести для отделения а) сахара от воды; б) воды от толченого мела?

Выпаривание, перегонка, фильтрование.

а) Чтобы отделить сахар от воды, нужно применить метод выпаривания. Сахар представляет собой твердое вещество, которое хорошо растворяется в воде, образуя однородную смесь — раствор. В таком растворе частицы сахара (молекулы) равномерно распределены между молекулами воды и не могут быть отделены механическими способами, такими как фильтрование. При нагревании раствора вода (растворитель) испаряется, так как имеет более низкую температуру кипения и является летучим веществом. Сахар же — нелетучее вещество, и после полного испарения воды он останется на дне емкости в виде кристаллов. Перегонка также разделит смесь, но она используется, когда нужно собрать и сохранить растворитель (воду), а выпаривание — когда целью является получение растворенного твердого вещества.

Ответ: выпаривание.

б) Чтобы отделить воду от толченого мела, необходимо использовать метод фильтрования. Толченый мел (карбонат кальция) — это твердое вещество, которое практически не растворяется в воде. При смешивании с водой он образует неоднородную смесь, называемую суспензией, где твердые частицы мела взвешены в жидкости. Для разделения таких смесей идеально подходит фильтрование. Процесс заключается в пропускании суспензии через пористый материал (фильтр), например, фильтровальную бумагу. Частицы мела, будучи крупнее пор фильтра, задержатся на нем, а вода свободно пройдет сквозь него. Таким образом, мы получим отдельно воду (фильтрат) и отдельно мел (осадок на фильтре).

Ответ: фильтрование.

3-7. Какие из перечисленных операций: выпаривание, перегонка, фильтрование — необходимо произвести для очистки морской воды от растворенных в ней солей?

Решение

Морская вода является истинным раствором, в котором различные соли равномерно распределены в воде на молекулярно-ионном уровне. Для того чтобы очистить воду от растворенных в ней солей, необходимо использовать метод, позволяющий отделить растворитель (воду) от растворенных веществ (солей), основываясь на различии их физических свойств, в частности, температур кипения.

Рассмотрим предложенные методы разделения смесей:

Фильтрование

Этот метод предназначен для разделения неоднородных (гетерогенных) смесей, например, жидкости и нерастворимого в ней твердого вещества (как вода и песок). Поскольку соли в морской воде растворены, их ионы проходят через поры фильтра вместе с молекулами воды. Таким образом, фильтрование не позволяет отделить растворенные соли от воды.

Выпаривание

При выпаривании раствор нагревают, в результате чего растворитель (вода) испаряется, а нелетучее растворенное вещество (соли) остается в виде кристаллов. Этот метод позволяет выделить соли из раствора, но при этом вода в виде пара улетучивается в окружающую среду. Цель задачи — получить чистую воду, а не соли, поэтому данный метод в чистом виде не подходит.

Перегонка (дистилляция)

Перегонка является наиболее подходящим методом для данной задачи. Этот процесс основан на различии температур кипения компонентов смеси. У воды температура кипения ($100°C$ при нормальном атмосферном давлении) значительно ниже, чем температуры плавления и кипения солей. Процесс перегонки включает два этапа:
1. Испарение: морскую воду нагревают до кипения. Вода превращается в пар.
2. Конденсация: водяной пар отводят и охлаждают. При охлаждении пар конденсируется, превращаясь обратно в жидкую воду, но уже без примесей солей.
Полученная в результате дистилляции вода является очищенной (пресной). Соли же остаются в исходной емкости. Этот метод широко используется для опреснения морской воды в промышленных масштабах.

Исходя из анализа, для очистки морской воды от растворенных солей необходимо использовать перегонку.

Ответ: перегонка.

3-8. Вычислите массовую долю олова в образце бронзы, который получен при сплавлении 30 г олова с 170 г меди.

3-8.

Дано:

Масса олова, $m(\text{олова}) = 30 \text{ г}$
Масса меди, $m(\text{меди}) = 170 \text{ г}$

Найти:

Массовую долю олова, $\omega(\text{олова}) - ?$

Решение:

Массовая доля компонента в сплаве (смеси) — это отношение массы данного компонента к общей массе всего сплава. Она рассчитывается по формуле:

$\omega(\text{компонента}) = \frac{m(\text{компонента})}{m(\text{сплава})}$

1. Первым шагом найдем общую массу полученного образца бронзы. Она складывается из масс его составляющих — олова и меди.

$m(\text{сплава}) = m(\text{олова}) + m(\text{меди})$

Подставим известные значения:

$m(\text{сплава}) = 30 \text{ г} + 170 \text{ г} = 200 \text{ г}$

2. Теперь, зная массу олова и общую массу сплава, можем вычислить массовую долю олова.

$\omega(\text{олова}) = \frac{m(\text{олова})}{m(\text{сплава})}$

$\omega(\text{олова}) = \frac{30 \text{ г}}{200 \text{ г}} = 0.15$

Часто массовую долю выражают в процентах. Для этого необходимо умножить полученное значение на 100%.

$\omega(\text{олова}) = 0.15 \cdot 100\% = 15\%$

Ответ: массовая доля олова в образце бронзы составляет 0.15 или 15%.

3-9. Вычислите массовую долю меди в образце латуни, полученной при сплавлении 17,5 г цинка с 32,5 г меди.

Дано:

$m(\text{цинка}) = 17,5 \text{ г} = 0,0175 \text{ кг}$
$m(\text{меди}) = 32,5 \text{ г} = 0,0325 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(\text{меди}) - ?$

Решение:

Массовая доля вещества в смеси (сплаве) вычисляется как отношение массы этого вещества к общей массе смеси.

1. Найдем общую массу образца латуни, сложив массы цинка и меди:

$m(\text{сплава}) = m(\text{цинка}) + m(\text{меди})$

$m(\text{сплава}) = 17,5 \text{ г} + 32,5 \text{ г} = 50,0 \text{ г}$

2. Вычислим массовую долю меди ($\omega$) в полученном сплаве по формуле:

$\omega(\text{меди}) = \frac{m(\text{меди})}{m(\text{сплава})}$

$\omega(\text{меди}) = \frac{32,5 \text{ г}}{50,0 \text{ г}} = 0,65$

Массовую долю также можно выразить в процентах, умножив полученное значение на 100%.

$\omega(\text{меди}) = 0,65 \cdot 100\% = 65\%$

Ответ: массовая доля меди в образце латуни составляет 0,65 или 65%.

3-10. Вычислите массовые доли металлов в сплаве, называемом дюралюми-ном, если известно, что образец такого сплава был получен при сплавлении 15 г меди, 9 г марганца, 3 г магния и 267 г алюминия.

Дано:

$m(\text{Cu}) = 15 \text{ г}$
$m(\text{Mn}) = 9 \text{ г}$
$m(\text{Mg}) = 3 \text{ г}$
$m(\text{Al}) = 267 \text{ г}$

Найти:

$\omega(\text{Cu}) - ?$
$\omega(\text{Mn}) - ?$
$\omega(\text{Mg}) - ?$
$\omega(\text{Al}) - ?$

Решение:

Массовая доля ($\omega$) компонента в смеси или сплаве — это отношение массы данного компонента к общей массе смеси. Формула для расчета массовой доли в процентах:

$\omega(\text{компонента}) = \frac{m(\text{компонента})}{m(\text{сплава})} \cdot 100\%$

1. Сначала найдем общую массу образца дюралюмина ($m(\text{сплава})$), сложив массы всех металлов, входящих в его состав:

$m(\text{сплава}) = m(\text{Cu}) + m(\text{Mn}) + m(\text{Mg}) + m(\text{Al})$

$m(\text{сплава}) = 15 \text{ г} + 9 \text{ г} + 3 \text{ г} + 267 \text{ г} = 294 \text{ г}$

2. Теперь, зная общую массу сплава, мы можем рассчитать массовые доли каждого металла.

Массовая доля меди ($\omega(\text{Cu})$):

$\omega(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{15 \text{ г}}{294 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 5.10\%$

Массовая доля марганца ($\omega(\text{Mn})$):

$\omega(\text{Mn}) = \frac{m(\text{Mn})}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{9 \text{ г}}{294 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 3.06\%$

Массовая доля магния ($\omega(\text{Mg})$):

$\omega(\text{Mg}) = \frac{m(\text{Mg})}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{3 \text{ г}}{294 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 1.02\%$

Массовая доля алюминия ($\omega(\text{Al})$):

$\omega(\text{Al}) = \frac{m(\text{Al})}{m(\text{сплава})} \cdot 100\% = \frac{267 \text{ г}}{294 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 90.82\%$

Для проверки можно сложить полученные массовые доли:

$5.10\% + 3.06\% + 1.02\% + 90.82\% = 100.00\%$

Ответ:массовые доли металлов в сплаве составляют: медь — 5.10%; марганец — 3.06%; магний — 1.02%; алюминий — 90.82%.

3-11. Мельхиоры — сплавы меди с никелем. Вычислите массу меди в мельхиоровом изделии массой 25 г, если известно, что массовая доля меди в таком сорте мельхиора составляет 60%.

Дано:

Масса мельхиорового изделия $m(изделия) = 25$ г
Массовая доля меди $w(Cu) = 60\%$

$m(изделия) = 0.025$ кг
$w(Cu) = 0.60$

Найти:

Массу меди $m(Cu)$

Решение:

Мельхиор — это сплав, в данном случае состоящий из меди и никеля. Массовая доля компонента в сплаве (или смеси) определяется как отношение массы этого компонента к общей массе сплава.

Формула для расчета массовой доли меди ($w(Cu)$) в сплаве выглядит следующим образом:

$w(Cu) = \frac{m(Cu)}{m(изделия)}$

где $m(Cu)$ — масса меди, а $m(изделия)$ — общая масса изделия.

Чтобы найти массу меди, выразим ее из этой формулы:

$m(Cu) = w(Cu) \cdot m(изделия)$

Перед расчетом необходимо перевести массовую долю из процентов в десятичную дробь:

$w(Cu) = 60\% = \frac{60}{100} = 0.60$

Теперь подставим известные значения в формулу и вычислим массу меди:

$m(Cu) = 0.60 \cdot 25\text{ г} = 15\text{ г}$

Таким образом, в мельхиоровом изделии массой 25 г содержится 15 г меди.

Ответ: масса меди в изделии составляет 15 г.

3-12. Массовая доля хрома в нержавеющей стали составляет 12%. Вычислите массу хрома, который содержится в детали массой 40 кг, сделанной из этой стали.

Дано:

Массовая доля хрома в нержавеющей стали, $\omega(\text{Cr}) = 12\%$
Масса детали, $m(\text{детали}) = 40 \text{ кг}$

Найти:

Массу хрома, $m(\text{Cr})$ — ?

Решение:

Массовая доля компонента в смеси (растворе, сплаве) — это отношение массы данного компонента к общей массе смеси. Она выражается формулой:

$\omega(\text{компонента}) = \frac{m(\text{компонента})}{m(\text{смеси})}$

В данном случае, компонентом является хром (Cr), а смесью — деталь из нержавеющей стали. Следовательно, формула для нашего случая будет выглядеть так:

$\omega(\text{Cr}) = \frac{m(\text{Cr})}{m(\text{детали})}$

Из этой формулы нам необходимо выразить массу хрома $m(\text{Cr})$:

$m(\text{Cr}) = \omega(\text{Cr}) \cdot m(\text{детали})$

Массовая доля дана в процентах. Для использования в расчетах ее необходимо перевести в доли единицы, разделив на 100%:

$\omega(\text{Cr}) = 12\% = \frac{12}{100} = 0.12$

Теперь подставим числовые значения в формулу для расчета массы хрома. Масса детали уже дана в единицах СИ (килограммах).

$m(\text{Cr}) = 0.12 \cdot 40 \text{ кг} = 4.8 \text{ кг}$

Таким образом, в детали массой 40 кг содержится 4,8 кг хрома.

Ответ: масса хрома в детали составляет 4,8 кг.

3-13. Из 12 г загрязненного аспирина после очистки было получено 11,94 г чистого вещества. Какова массовая доля примесей в исходном аспирине?

3-13.

Дано:

$m_{смеси}$ (масса загрязненного аспирина) = 12 г = 0,012 кг

$m_{чистого\ вещества}$ (масса чистого аспирина) = 11,94 г = 0,01194 кг

Найти:

$\omega_{примесей}$ - ?

Решение:

Массовая доля примесей ($\omega_{примесей}$) — это отношение массы примесей ($m_{примесей}$) к общей массе исходной смеси ($m_{смеси}$).

1. Сначала найдем массу примесей в исходном образце. Она равна разности между массой загрязненного аспирина и массой чистого вещества, полученного после очистки.

$m_{примесей} = m_{смеси} - m_{чистого\ вещества}$

Подставим числовые значения (для удобства будем использовать граммы, так как массовая доля является безразмерной величиной и не зависит от выбора единиц массы):

$m_{примесей} = 12\ г - 11,94\ г = 0,06\ г$

2. Теперь рассчитаем массовую долю примесей по формуле:

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

$\omega_{примесей} = \frac{0,06\ г}{12\ г} = 0,005$

3. Чтобы выразить массовую долю в процентах, необходимо умножить полученное значение на 100%.

$\omega_{примесей}(\%) = 0,005 \times 100\% = 0,5\%$

Ответ: массовая доля примесей в исходном аспирине составляет 0,5%.