Давайте подробно разберем все шаги по приготовлению растворов с заданными концентрациями.
Исходные данные и пояснения
- Массовая доля растворенного вещества — это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора, выраженное в процентах.
- Плотность воды равна 1 г/мл, что позволяет легко переводить объем воды в массу и обратно.
- Для приготовления раствора необходимо знать:
- Массу растворенного вещества,
- Общую массу раствора,
- Массу воды (или объем воды),
- Массу и объем растворителя, если речь идет о разбавлении.
Расчет для раствора 1
1. Определение данных для раствора 1
Из таблицы:
- Растворенное вещество: хлорид натрия,
- Масса растворенного вещества: 60 г,
- Массовая доля: 7%.
Обозначим:
- \( m_{солита} = 60\,г \),
- \( w = 7\% = 0.07 \),
- Обозначим:
- \( m_{общий} \) — масса всего раствора,
- \( m_{воды} \) — масса воды.
2. Расчет общей массы раствора
Массу растворенного вещества можно выразить через массовую долю: \[ w = \frac{m_{солита}}{m_{общий}} \Rightarrow m_{общий} = \frac{m_{солита}}{w} \] Подставим: \[ m_{общий} = \frac{60\,г}{0.07} \approx 857.14\,г \]
3. Расчет массы воды
Масса воды: \[ m_{воды} = m_{общий} - m_{солита} = 857.14\,г - 60\,г = 797.14\,г \]
4. Расчет объема воды
Поскольку плотность воды = 1 г/мл: \[ V_{воды} = m_{воды} \approx 797.14\,мл \]
Итог для раствора 1:
- Масса твердого вещества (NaCl): 60 г
- Масса воды: 797.14 г (или мл)
- Объем воды: примерно 797 мл
Приготовление раствора 2
1. Определим концентрацию раствора 2
Из таблицы:
- Массовая доля: 5%.
2. Расчет массы воды для получения раствора 2 из раствора 1
- В растворе 1 масса растворенного вещества — 60 г,
- Массовая доля в растворе 2 — 5%,
- Масса растворенного вещества остается постоянной (предположим, при разбавлении не добавляем дополнительное вещество).
Масса раствора 2: \[ m_{раствор 2} = \frac{m_{солита}}{w_{2}} = \frac{60\,г}{0.05} = 1200\,г \]
Масса воды в растворе 2: \[ m_{воды_2} = m_{раствор 2} - m_{солита} = 1200\,г - 60\,г = 1140\,г \]
3. Расчет объема воды
\[ V_{воды_2} \approx 1140\,мл \]
4. Добавление воды
Чтобы получить раствор 2 из раствора 1, нужно добавить: \[ m_{воды_{добавлять}} = m_{воды_2} - m_{воды \,раствора \,1} \approx 1140\,г - 797\,г = 343\,г \] или мл, так как плотность равна 1 г/мл: \[ V_{воды_{добавлять}} \approx 343\,мл \]
Итог для раствора 2:
- Масса раствора 2: 1200 г
- Масса воды, которую нужно добавить: порядка 343 мл
Приготовление раствора 3
1. Концентрация раствора 3:
- Массовая доля: 10%
- Масса растворенного вещества в растворе 2: 60 г, а его концентрация — 5%.
2. Расчет массы растворенного вещества для раствора 3
Чтобы увеличить концентрацию до 10%, потребуется добавить больше растворенного вещества или уменьшить массу воды.
Обозначим:
- \( m_{солита,3} \) — новая масса растворенного вещества,
- А также \[ w_{3} = 10\% = 0.10 \]
Пусть будем добавлять к раствору 2 необходимое дополнительное растворенное вещество, чтобы достичь концентрации 10%.
3. Расчет общей массы раствора 3
Общая масса раствора 3: \[ m_{раствор 3} = \frac{m_{солита,3}}{w_3} \]
Масса растворенного вещества в растворе 2 — 60 г, чтобы получить концентрацию 10%, нужно: \[ m_{солита,3} = w_3 \times m_{раствор 3} \] Но чтобы оставить ту же массу растворителя (гипотетически, добавлять только растворенное вещество), необходимо: \[ m_{солита,3} = 60\,г + m_{добавленного\, вещества} \] Если добавить массу растворенного вещества так, чтобы концентрация стала 10%, требует следующего расчета.
4. Расчет добавляемого вещества
Пусть: \[ m_{добавленного\, вещества} = x\,г \] Общая масса растворенного вещества: \[ 60\,г + x \] Общий масса раствора после добавления:
\[ m_{раз} = m_{раствор 2} + x = 1200\,г + x \]
Задача:
\[
\frac{60\,г + x}{1200\,г + x} = 0.10
\]
Решим уравнение:
\[ 60 + x = 0.10 \times (1200 + x) \] \[ 60 + x = 120 + 0.10x \] \[ 60 + x - 0.10x = 120 \] \[ 60 + 0.90x = 120 \] \[ 0.90x = 60 \] \[ x = \frac{60}{0.90} \approx 66.67\,г \]
Итого:
- Добавляем примерно 67 г растворенного вещества (более точное — калькулируем по условиям).
- Объем воды, соответствующий добавлению растворенного вещества:
Общая масса раствора после добавления:
\[
m_{раствор 3} = 1200\,г + 67\,г = 1267\,г
\]
Масса воды в растворе 3: \[ m_{воды_3} = m_{раствор 3} - (60\,г + 67\,г) = 1267\,г - 127\,г = 1140\,г \]
Объем воды: \[ V_{воды_3} \approx 1140\,мл \]
Масса раствора 3: ~1267 г
Итоговые ответы
| Раствор | Масса растворенного вещества | Масса воды | Объем воды | Общая масса раствора |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 60 г | 797 г | 797 мл | ~857 г |
| 2 | 60 г | 1140 г | 1140 мл | 1200 г |
| 3 | 127 г (около) | 1139 г | 1139 мл | ~1267 г |
Если нужно, я могу помочь с точными расчетами или дополнительными деталями!