Добрый день, мои уважаемые читатели! Что-то сегодня захотелось мне остановиться на задачах на растворимость.
Способность вещества растворяться в воде или другом растворителе называется растворимостью. Количественной характеристикой растворимости является коэффициент растворимости, который показывает, какая максимальная масса вещества может раствориться в 1000 или 100 г воды при данной температуре.
Растворимость зависит от ряда факторов, в том числе от природы вещества и от температуры:
У большинства веществ растворимость увеличивается при повышении температуры и наоборот - уменьшается при охлаждении. Эта особенность используется, например, при быстром выращивании кристаллов в домашних условиях. Для этого при нагревании готовят насыщенный раствор вещества, кристаллы которого планируют получить. А далее - раствор охлаждают, растворимость уменьшается и наблюдается кристаллизация избыточного вещества. От скорости охлаждения зависят размеры кристаллов - медленное понижение температуры способствует образованию больших частиц, быстрое - приводит к обилию мелких кристалликов.
В этом видео - охлаждение раствора происходит медленно и получаются красивые крупные кристаллы.
Здесь ("..кристалл за час..")- более интенсивное охлаждение , кристаллы получаются меньше.
Температурная зависимость растворимости от температуры лежит в основе многих чудесных явлений природы. Например, вот это - "солевые грибы" в Мертвом море (Израиль). Эти наросты образуются на поверхности при перепадах температуры.
В следующей статье я продолжу рассказ о природных явлениях, связанных с температурной зависимостью растворимости .
А сейчас вернемся к использованию понятия "растворимость" в 34 задаче ЕГЭ-2019. В этом году "непонятная, ужасная" растворимость была впервые за всю историю ЕГЭ в России включена в структуру заданий. Об этом составители ФИПИ предупреждали на своих вебинарах, при этом утверждалось, что сложность заданий будет примерно такой:
По факту, в реальных КИМах, растворимость была введена в 34 задачу вместо массовой доли вещества в растворе. Т.е., если ранее в задачах всегда фигурировали процентные концентрации компонентов, то в этом году их заменили на коэффициенты растворимости. И усложнение заключалось только в том, как от растворимости перейти к молям растворенного вещества. Это показано в приведенной ниже задаче.
Реальная задача ЕГЭ-2019 (текстом поделились ребята из Краснодарского края,, Анапа)
Растворимость безводного сульфата железа (II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата железа (II) к 400 мл воды. Раствор разлили на две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток аммиачной воды, при этом образовался осадок массой 27 г. Во вторую колбу добавили добавили 780 г 20%-го раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в конечном растворе во второй колбе.
Решение
1. Растворимость безводного сульфата железа (II) при некоторой температуре составляет 30,4 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество сульфата железа (II) к 400 мл воды.
Целью данного этапа решения является установление количественного состава раствора (количество растворенного вещества, масса раствора)
а)найдем массу и количество вещества FeSO4, которую можно растворить в 400 мл воды. Поскольку плотность воды = 1г/мл, то масса 400 мл воды = 400 г.
Составим пропорцию:
30,4 г FeSO4 может быть растворено в 100 г воды
Х г FeSO4----------------------------------------в 400 г воды, откуда х= 121,6 г
nисх FeSO4=121,6/152=0,8 моль
б) масса полученного раствора = 400+121,6=521,6 г
2. Раствор разлили на две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток аммиачной воды, при этом образовался осадок массой 27 г.
а) FeSO4+2 NH3*H2O=Fe(OH)2↓+(NH4)2 SO4 (1)
б)n Fe(OH)2↓=27/90=0,3моль
в)n1(FeSO4)= n Fe(OH)2↓=0,3 моль
г)m1(раствора)= 0,3*521,6/0,8=195,6 г
3. Во вторую колбу добавили добавили 780 г 20%-го раствора хлорида бария.
а) m2(раствора) (до добавления хлорида бария)=521,6- m1(раствора)=521,6-195,6=326 г
n2(FeSO4)= nисх FeSO4- n1(FeSO4)=0,8-0n,3=0,5 моль
б) FeSO4 +BaCl2=BaSO4↓+FeCl2. (2)
nисх BaCl2=780*0,2/208=0,75 моль
в)Хлорид бария – в избытке (это можно даже не определять, поскольку это следует из текста задачи)
n прореаг BaCl2= n2(FeSO4)=0,5 моль
n кон BaCl2= nисх BaCl2- n прореаг BaCl2=0,75-0, 5=0,25 моль
m кон BaCl2=0,25*208=52 г
n BaSO4↓= n2(FeSO4)=0,5 моль
mBaSO4↓=0,5*233=116,5 г
4. Определите массовую долю хлорида бария в конечном растворе во второй колбе.
а) найдем массу этого раствора:
m кон.рра= m2(раствора) (до добавления хлорида бария)+780-mBaSO4↓=
326+780-116,5=989,5 г
Б)W(BaCl2) в конечном рре= m кон BaCl2/ m кон.рра=52/989,5=0,053=5,3%
Следующая статья также будет посвящена разбору задач на растворимость, но планирую взять задачу, в которой будет задействовано изменение температуры.
Моим верным читателям предлагаю решить задачу ЕГЭ-2019 из реальных КИМов:
Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор массой 395,4 г. Раствор разлили на две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток раствора нитрата кальция, при этом выпал осадок массой 50 г. К раствору во второй колбе добавили 252 г 30%-го раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в конечном растворе во второй колбе.
Ответы можете писать в комментариях к статье. Автор первого правильного ответа получит один из лучших (на мой взгляд) сборников тестов (однозначно лучше Доронькина и др.)
Всего доброго!
