Давайте подробно решим данную задачу.
Дано:
- Изначально в 20 г воды — 80 г перманганата калия (КМnO₄).
- После добавления воды содержание КМnO₄ снизилось до 20%.
- Потом добавили чистый КМnO₄, и содержание повысилось до 60%.
- Изначальный общий вес раствора был 500 г.
Шаг 1: Определить начальную массу раствора и содержание КМnO₄
Изначально:
- масса воды \( m_{воды} = 20 \) г
- масса КМnO₄ \( m_{КМnO₄} = 80 \) г
- Общая масса раствора \( M_{нач} = 20 + 80 = 100 \) г
Шаг 2: Массы при понижении содержания до 20%
После добавления воды содержание КМnO₄ составляет 20%. Пусть:
- добавленная вода — \( x \) г
Общий вес раствора после добавления воды: \[ M_1 = 100 + x \]
Масса КМnO₄ остаётся неизменной (80 г, так как добавляли только воду), а содержание: \[ \frac{80}{M_1} \times 100\% = 20\% \]
Из этого: \[ \frac{80}{100 + x} \times 100\% = 20\% \]
Рассмотрим без процентов: \[ \frac{80}{100 + x} = 0.2 \]
Отсюда: \[ 80 = 0.2 \times (100 + x) \]
Раскроем скобки: \[ 80 = 0.2 \times 100 + 0.2 x \] \[ 80 = 20 + 0.2 x \]
Вычитая 20: \[ 80 - 20 = 0.2 x \] \[ 60 = 0.2 x \]
Отсюда: \[ x = \frac{60}{0.2} = 300 \text{ г} \]
Ответ на этот этап: добавлено 300 г воды. Общий вес раствора после добавки: \[ M_2 = 100 + 300 = 400 \text{ г} \]
Шаг 3: Масса КМnO₄ и добавление чистого перманганата для повышения содержания до 60%
После добавки воды количество КМnO₄ осталось 80 г. Теперь масса раствора — 400 г, и содержание: \[ \frac{80}{400} \times 100\% = 20\% \]
Это соответствует условию.
Теперь добавляют чистый КМnO₄ (массой \( m_{добавки} \)), и получаем новое содержание 60%. Обозначим добавленную массу КМnO₄ как \( m \).
Общий вес после добавления: \[ M_3 = 400 + m \]
Общая масса КМnO₄: \[ 80 + m \]
Общее содержание: \[ \frac{80 + m}{M_3} \times 100\% = 60\% \]
Запишем уравнение: \[ \frac{80 + m}{400 + m} = 0.6 \]
Крестообразно: \[ 80 + m = 0.6 \times (400 + m) \]
Раскроем скобки: \[ 80 + m = 240 + 0.6 m \]
Перенесем \( 0.6 m \) в левую сторону: \[ 80 + m - 0.6 m = 240 \] \[ 80 + 0.4 m = 240 \]
Вычитая 80: \[ 0.4 m = 160 \]
Отсюда: \[ m = \frac{160}{0.4} = 400 \text{ г} \]
Ответ:
Масса получившегося раствора после всех добавок: \[ M_{итог} = 400 + 400 = \boxed{800} \]
Итответ: 800