Глава II. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии. § 22. Растворы. Массовая доля растворённого вещества — с. 97
§ 22. Проверьте свои знания.
1. Дайте определение растворов. Что представляют собой гидраты?
Растворы — это гомогенные (однородные) системы, состоящие из растворителя, растворённого вещества и продуктов их взаимодействия.
Гидраты — нестойкие соединения переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии молекул воды с частицами растворённого вещества. (Если растворителем служит не вода, такие соединения называют сольватами.) Пример: при растворении белого порошка сульфата меди(II) CuSO₄ в воде образуется голубой раствор, а из него можно выделить кристаллогидрат CuSO₄ · 5H₂O. Изменение окраски — признак химической реакции, что подтверждает химическую теорию растворов Д. И. Менделеева.
Гидраты — нестойкие соединения переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии молекул воды с частицами растворённого вещества. (Если растворителем служит не вода, такие соединения называют сольватами.) Пример: при растворении белого порошка сульфата меди(II) CuSO₄ в воде образуется голубой раствор, а из него можно выделить кристаллогидрат CuSO₄ · 5H₂O. Изменение окраски — признак химической реакции, что подтверждает химическую теорию растворов Д. И. Менделеева.
§ 22. Проверьте свои знания.
2. Как рассчитывается массовая доля растворённого вещества?
Массовой долей растворённого вещества называют отношение массы растворённого вещества к массе раствора:
w(в-ва) = m(в-ва) / m(р-ра) · 100 %,
где m(р-ра) = m(р-теля) + m(в-ва). Массу раствора можно найти и по объёму и плотности: m(р-ра) = V(р-ра) · ρ(р-ра). Массовую долю выражают в процентах или в долях единицы. Пример: 15 г соли в 235 г воды дают 250 г раствора, w = 15 / 250 · 100 % = 6 %.
w(в-ва) = m(в-ва) / m(р-ра) · 100 %,
где m(р-ра) = m(р-теля) + m(в-ва). Массу раствора можно найти и по объёму и плотности: m(р-ра) = V(р-ра) · ρ(р-ра). Массовую долю выражают в процентах или в долях единицы. Пример: 15 г соли в 235 г воды дают 250 г раствора, w = 15 / 250 · 100 % = 6 %.
§ 22. Примените свои знания.
3. Найдите массовую долю хлорида натрия в растворе, полученном при растворении 15 г этой соли в 235 мл воды.
Дано: m(NaCl) = 15 г; V(H₂O) = 235 мл; ρ(H₂O) = 1 г/мл.
Найти: w(NaCl).
Решение: 1) m(H₂O) = V · ρ = 235 мл · 1 г/мл = 235 г.
2) m(р-ра) = m(H₂O) + m(NaCl) = 235 г + 15 г = 250 г.
3) w(NaCl) = m(NaCl) / m(р-ра) · 100 % = 15 г / 250 г · 100 % = 6 %.
Ответ: w(NaCl) = 6 %.
Найти: w(NaCl).
Решение: 1) m(H₂O) = V · ρ = 235 мл · 1 г/мл = 235 г.
2) m(р-ра) = m(H₂O) + m(NaCl) = 235 г + 15 г = 250 г.
3) w(NaCl) = m(NaCl) / m(р-ра) · 100 % = 15 г / 250 г · 100 % = 6 %.
Ответ: w(NaCl) = 6 %.
§ 22. Примените свои знания.
4. В автомобильных аккумуляторах используют 36 %-ный раствор серной кислоты. Рассчитайте массы кислоты и воды, необходимые для приготовления 2,5 кг аккумуляторного раствора.
Дано: w(H₂SO₄) = 36 %; m(р-ра) = 2,5 кг.
Найти: m(H₂SO₄); m(H₂O).
Решение: 1) m(H₂SO₄) = w · m(р-ра) / 100 % = 36 % · 2,5 кг / 100 % = 0,9 кг.
2) m(H₂O) = m(р-ра) − m(H₂SO₄) = 2,5 кг − 0,9 кг = 1,6 кг.
Ответ: m(H₂SO₄) = 0,9 кг (900 г); m(H₂O) = 1,6 кг (1600 г).
Найти: m(H₂SO₄); m(H₂O).
Решение: 1) m(H₂SO₄) = w · m(р-ра) / 100 % = 36 % · 2,5 кг / 100 % = 0,9 кг.
2) m(H₂O) = m(р-ра) − m(H₂SO₄) = 2,5 кг − 0,9 кг = 1,6 кг.
Ответ: m(H₂SO₄) = 0,9 кг (900 г); m(H₂O) = 1,6 кг (1600 г).
§ 22. Примените свои знания.
5. В косметике используют 15 %-ный раствор глицерина (плотность 1,26 г/см³). Рассчитайте массу глицерина, содержащегося в 250 мл раствора.
Дано: w(глицерина) = 15 %; ρ(р-ра) = 1,26 г/см³ = 1,26 г/мл; V(р-ра) = 250 мл.
Найти: m(глицерина).
Решение: 1) m(р-ра) = V · ρ = 250 мл · 1,26 г/мл = 315 г.
2) m(глицерина) = w · m(р-ра) / 100 % = 15 % · 315 г / 100 % = 47,25 г.
Ответ: m(глицерина) = 47,25 г.
Найти: m(глицерина).
Решение: 1) m(р-ра) = V · ρ = 250 мл · 1,26 г/мл = 315 г.
2) m(глицерина) = w · m(р-ра) / 100 % = 15 % · 315 г / 100 % = 47,25 г.
Ответ: m(глицерина) = 47,25 г.
§ 22. Примените свои знания.
6. Для засолки огурцов используют 5 %-ный раствор поваренной соли (плотность 1,1 г/см³). Найдите массу и количество вещества соли, необходимые для приготовления 5 л такого раствора.
Дано: w(NaCl) = 5 %; ρ(р-ра) = 1,1 г/см³ = 1,1 г/мл; V(р-ра) = 5 л = 5000 мл.
Найти: m(NaCl); n(NaCl).
Решение: 1) m(р-ра) = V · ρ = 5000 мл · 1,1 г/мл = 5500 г.
2) m(NaCl) = w · m(р-ра) / 100 % = 5 % · 5500 г / 100 % = 275 г.
3) M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль; n(NaCl) = m / M = 275 г / 58,5 г/моль ≈ 4,7 моль.
Ответ: m(NaCl) = 275 г; n(NaCl) ≈ 4,7 моль.
Найти: m(NaCl); n(NaCl).
Решение: 1) m(р-ра) = V · ρ = 5000 мл · 1,1 г/мл = 5500 г.
2) m(NaCl) = w · m(р-ра) / 100 % = 5 % · 5500 г / 100 % = 275 г.
3) M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль; n(NaCl) = m / M = 275 г / 58,5 г/моль ≈ 4,7 моль.
Ответ: m(NaCl) = 275 г; n(NaCl) ≈ 4,7 моль.
§ 22. Примените свои знания.
7. В химической лаборатории используют 35%-ный раствор пероксида водорода. Какую массу 3 %-ного аптечного раствора можно приготовить из 1,5 кг раствора пероксида водорода, используемого в лаборатории?
Дано: w₁(H₂O₂) = 35 %; m₁(р-ра) = 1,5 кг; w₂(H₂O₂) = 3 %.
Найти: m₂(р-ра).
Решение: 1. Масса пероксида водорода в лабораторном растворе: m(H₂O₂) = 0,35 · 1,5 кг = 0,525 кг.
2) Эта масса вещества при разбавлении не меняется и должна составлять 3 % от массы нового раствора: m₂(р-ра) = m(H₂O₂) / w₂ = 0,525 кг / 0,03 = 17,5 кг.
(Для этого к 1,5 кг лабораторного раствора нужно добавить 17,5 − 1,5 = 16 кг воды.)
Ответ: можно приготовить 17,5 кг 3 %-ного раствора.
Найти: m₂(р-ра).
Решение: 1. Масса пероксида водорода в лабораторном растворе: m(H₂O₂) = 0,35 · 1,5 кг = 0,525 кг.
2) Эта масса вещества при разбавлении не меняется и должна составлять 3 % от массы нового раствора: m₂(р-ра) = m(H₂O₂) / w₂ = 0,525 кг / 0,03 = 17,5 кг.
(Для этого к 1,5 кг лабораторного раствора нужно добавить 17,5 − 1,5 = 16 кг воды.)
Ответ: можно приготовить 17,5 кг 3 %-ного раствора.
§ 22. Примените свои знания.
8. Рассчитайте массовую долю аммиака в растворе, полученном растворением 6,72 л аммиака (н. у.) в 175 мл воды.
Дано: V(NH₃) = 6,72 л (н. у.); V(H₂O) = 175 мл; Vm = 22,4 л/моль; ρ(H₂O) = 1 г/мл.
Найти: w(NH₃).
Решение: 1) n(NH₃) = V / Vm = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль.
2) M(NH₃) = 14 + 3 = 17 г/моль; m(NH₃) = n · M = 0,3 моль · 17 г/моль = 5,1 г.
3) m(H₂O) = 175 мл · 1 г/мл = 175 г.
4) m(р-ра) = 175 г + 5,1 г = 180,1 г.
5) w(NH₃) = 5,1 г / 180,1 г · 100 % ≈ 2,83 %.
Ответ: w(NH₃) ≈ 2,83 %.
Найти: w(NH₃).
Решение: 1) n(NH₃) = V / Vm = 6,72 л / 22,4 л/моль = 0,3 моль.
2) M(NH₃) = 14 + 3 = 17 г/моль; m(NH₃) = n · M = 0,3 моль · 17 г/моль = 5,1 г.
3) m(H₂O) = 175 мл · 1 г/мл = 175 г.
4) m(р-ра) = 175 г + 5,1 г = 180,1 г.
5) w(NH₃) = 5,1 г / 180,1 г · 100 % ≈ 2,83 %.
Ответ: w(NH₃) ≈ 2,83 %.
§ 22. Примените свои знания.
9. После упаривания 500 мл 10 %-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,1 г/мл) его масса уменьшилась на 100 г. Какова массовая доля соли в полученном растворе?
Дано: V(р-ра) = 500 мл; w₁(Na₂CO₃) = 10 %; ρ = 1,1 г/мл; Δm = 100 г (испарилась вода).
Найти: w₂(Na₂CO₃).
Решение: 1) m₁(р-ра) = 500 мл · 1,1 г/мл = 550 г.
2) m(Na₂CO₃) = 0,10 · 550 г = 55 г (при упаривании масса соли не меняется).
3) m₂(р-ра) = 550 г − 100 г = 450 г.
4) w₂(Na₂CO₃) = 55 г / 450 г · 100 % ≈ 12,2 %.
Ответ: w₂(Na₂CO₃) ≈ 12,2 %.
Найти: w₂(Na₂CO₃).
Решение: 1) m₁(р-ра) = 500 мл · 1,1 г/мл = 550 г.
2) m(Na₂CO₃) = 0,10 · 550 г = 55 г (при упаривании масса соли не меняется).
3) m₂(р-ра) = 550 г − 100 г = 450 г.
4) w₂(Na₂CO₃) = 55 г / 450 г · 100 % ≈ 12,2 %.
Ответ: w₂(Na₂CO₃) ≈ 12,2 %.
§ 22. Примените свои знания.
10. При охлаждении 200 г 5 %-ного раствора перманганата калия выпал осадок перманганата калия массой 4 г. Какова массовая доля соли в полученном растворе?
Дано: m₁(р-ра) = 200 г; w₁(KMnO₄) = 5 %; m(осадка) = 4 г.
Найти: w₂(KMnO₄).
Решение: 1) m₁(KMnO₄) = 0,05 · 200 г = 10 г.
2) В растворе осталось соли: 10 г − 4 г = 6 г.
3) Масса раствора уменьшилась на массу осадка: m₂(р-ра) = 200 г − 4 г = 196 г.
4) w₂(KMnO₄) = 6 г / 196 г · 100 % ≈ 3,1 %.
Ответ: w₂(KMnO₄) ≈ 3,1 %.
Найти: w₂(KMnO₄).
Решение: 1) m₁(KMnO₄) = 0,05 · 200 г = 10 г.
2) В растворе осталось соли: 10 г − 4 г = 6 г.
3) Масса раствора уменьшилась на массу осадка: m₂(р-ра) = 200 г − 4 г = 196 г.
4) w₂(KMnO₄) = 6 г / 196 г · 100 % ≈ 3,1 %.
Ответ: w₂(KMnO₄) ≈ 3,1 %.
§ 22. Используйте дополнительную информацию.
11. Аргументируйте свою точку зрения на процесс растворения на основе физической и химической теорий растворов. Обсудите этот вопрос с одноклассниками.
Физическая теория (Я. Вант-Гофф, С. Аррениус) рассматривает растворение как диффузию частиц растворённого вещества между молекулами растворителя, то есть как чисто физический процесс. Химическая теория Д. И. Менделеева считает растворение химическим процессом взаимодействия растворителя и растворённого вещества, в результате которого образуются гидраты (сольваты).
Аргументы в пользу химической теории: при растворении белого CuSO₄ в воде появляется голубая окраска, а изменение окраски — признак химической реакции; растворение сопровождается тепловым эффектом (экзотермическое — серная кислота, NaOH; эндотермическое — нитрат калия KNO₃); из растворов выделяются кристаллогидраты, например CuSO₄ · 5H₂O.
Аргументы в пользу физической теории: растворённое вещество равномерно распределяется по всему объёму благодаря диффузии; многие вещества (например, иод в спирте, газы) растворяются без заметных химических изменений; состав раствора можно менять непрерывно. Гидраты не имеют постоянного состава, что тоже согласуется с представлением о смешении частиц.
Вывод: в настоящее время растворение считают физико-химическим процессом, а растворы — физико-химическими системами; обе теории дополняют друг друга.
Аргументы в пользу химической теории: при растворении белого CuSO₄ в воде появляется голубая окраска, а изменение окраски — признак химической реакции; растворение сопровождается тепловым эффектом (экзотермическое — серная кислота, NaOH; эндотермическое — нитрат калия KNO₃); из растворов выделяются кристаллогидраты, например CuSO₄ · 5H₂O.
Аргументы в пользу физической теории: растворённое вещество равномерно распределяется по всему объёму благодаря диффузии; многие вещества (например, иод в спирте, газы) растворяются без заметных химических изменений; состав раствора можно менять непрерывно. Гидраты не имеют постоянного состава, что тоже согласуется с представлением о смешении частиц.
Вывод: в настоящее время растворение считают физико-химическим процессом, а растворы — физико-химическими системами; обе теории дополняют друг друга.
Практическая работа 6. Приготовление раствора с заданной массовой долей растворённого вещества. В кулинарных книгах и пособиях по домашнему консервированию нередко предлагается приготовить раствор с заданной массовой долей растворённого вещества. Как это сделать?
При выполнении этой практической работы вам необходимо приготовить три раствора заданной концентрации путём растворения твёрдого вещества в воде, разбавления раствора и добавления твёрдого вещества к имеющемуся раствору. Получите у учителя вариант задания.
Варианты задания для выполнения практической работы: вариант 1 — хлорид натрия: раствор 1 — 50 г, 10 %-ный; раствор 2 — 6 %-ный; раствор 3 — 8 %-ный. Вариант 2 — хлорид натрия: раствор 1 — 30 г, 20 %-ный; раствор 2 — 8 %-ный; раствор 3 — 12 %-ный. Вариант 3 — карбонат натрия: раствор 1 — 70 г, 5 %-ный; раствор 2 — 4 %-ный; раствор 3 — 6 %-ный. Вариант 4 — карбонат натрия: раствор 1 — 80 г, 8 %-ный; раствор 2 — 6 %-ный; раствор 3 — 10 %-ный.
Приготовление раствора 1. 1. Рассчитайте массу твёрдого вещества и воды, необходимых для приготовления раствора 1. Зная, что плотность воды равна 1 г/мл, рассчитайте объём воды, необходимой для приготовления раствора. 2. Взвесьте твёрдое вещество в соответствии с рассчитанной массой и перенесите в химический стакан. 3. Мерным цилиндром отмерьте вычисленный объём воды и добавьте к веществу в химическом стакане. Перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения вещества в воде.
Приготовление раствора 2. Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к раствору 1, чтобы получить раствор 2 меньшей концентрации. Рассчитайте объём воды. Отмерьте воду с помощью мерного цилиндра и добавьте в раствор 1. Какова масса раствора 2?
Приготовление раствора 3. Рассчитайте массу твёрдого вещества, которое следует добавить к раствору 2, чтобы получить раствор 3 большей концентрации. На весах взвесьте необходимую массу вещества, добавьте его в раствор 2 и перемешайте стеклянной палочкой до полного растворения. Какова масса раствора 3?
4. Приготовленный раствор отдайте учителю.
Варианты задания для выполнения практической работы: вариант 1 — хлорид натрия: раствор 1 — 50 г, 10 %-ный; раствор 2 — 6 %-ный; раствор 3 — 8 %-ный. Вариант 2 — хлорид натрия: раствор 1 — 30 г, 20 %-ный; раствор 2 — 8 %-ный; раствор 3 — 12 %-ный. Вариант 3 — карбонат натрия: раствор 1 — 70 г, 5 %-ный; раствор 2 — 4 %-ный; раствор 3 — 6 %-ный. Вариант 4 — карбонат натрия: раствор 1 — 80 г, 8 %-ный; раствор 2 — 6 %-ный; раствор 3 — 10 %-ный.
Приготовление раствора 1. 1. Рассчитайте массу твёрдого вещества и воды, необходимых для приготовления раствора 1. Зная, что плотность воды равна 1 г/мл, рассчитайте объём воды, необходимой для приготовления раствора. 2. Взвесьте твёрдое вещество в соответствии с рассчитанной массой и перенесите в химический стакан. 3. Мерным цилиндром отмерьте вычисленный объём воды и добавьте к веществу в химическом стакане. Перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения вещества в воде.
Приготовление раствора 2. Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к раствору 1, чтобы получить раствор 2 меньшей концентрации. Рассчитайте объём воды. Отмерьте воду с помощью мерного цилиндра и добавьте в раствор 1. Какова масса раствора 2?
Приготовление раствора 3. Рассчитайте массу твёрдого вещества, которое следует добавить к раствору 2, чтобы получить раствор 3 большей концентрации. На весах взвесьте необходимую массу вещества, добавьте его в раствор 2 и перемешайте стеклянной палочкой до полного растворения. Какова масса раствора 3?
4. Приготовленный раствор отдайте учителю.
Образец выполнения (вариант 1: хлорид натрия; раствор 1 — 50 г, 10 %-ный; раствор 2 — 6 %-ный; раствор 3 — 8 %-ный).
Цель: приготовить растворы с заданной массовой долей растворённого вещества растворением, разбавлением и добавлением твёрдого вещества.
Оборудование и реактивы: весы с разновесами, химические стаканы, мерный цилиндр, стеклянная палочка, шпатель; хлорид натрия (или карбонат натрия), дистиллированная вода. Приготовление раствора 1.
1. Расчёт. m(NaCl) = w · m(р-ра) = 0,10 · 50 г = 5 г. m(H₂O) = 50 г − 5 г = 45 г; V(H₂O) = m / ρ = 45 г / 1 г/мл = 45 мл.
2. На весах взвесили 5 г хлорида натрия и пересыпали в химический стакан.
3. Мерным цилиндром отмерили 45 мл воды, влили в стакан и перемешивали стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов. Получили бесцветный прозрачный раствор массой 50 г. Приготовление раствора 2 (6 %-ный).
Масса соли не изменяется и равна 5 г. m₂(р-ра) = 5 г / 0,06 ≈ 83,3 г. Масса добавляемой воды: 83,3 г − 50 г = 33,3 г, объём воды 33,3 мл. Отмерили в мерном цилиндре 33 мл воды (по возможности точнее), добавили в раствор 1 и перемешали. Масса раствора 2 ≈ 83,3 г. Приготовление раствора 3 (8 %-ный).
К раствору 2 (83,3 г, в нём 5 г соли) добавляем x г NaCl: (5 + x) / (83,3 + x) = 0,08; 5 + x = 6,664 + 0,08x; 0,92x = 1,664; x ≈ 1,8 г. На весах взвесили 1,8 г NaCl, добавили в раствор 2 и перемешали до растворения. Масса раствора 3 = 83,3 г + 1,8 г ≈ 85,1 г. Проверка: w = 6,8 г / 85,1 г = 0,08 = 8 %. Результаты расчётов для всех вариантов приведены в таблице (m(р-ра 2), m(H₂O) — масса воды, добавляемой к раствору 1; m(в-ва) — масса вещества, добавляемого к раствору 2):
вариант 2 (NaCl): раствор 1 — 6 г соли и 24 г (24 мл) воды; раствор 2: 6 / 0,08 = 75 г, воды добавить 45 г; раствор 3: (6 + x) / (75 + x) = 0,12, x ≈ 3,4 г, масса 78,4 г;
вариант 3 (Na₂CO₃): раствор 1 — 3,5 г соли и 66,5 г (66,5 мл) воды; раствор 2: 3,5 / 0,04 = 87,5 г, воды добавить 17,5 г; раствор 3: x ≈ 1,9 г, масса ≈ 89,4 г;
вариант 4 (Na₂CO₃): раствор 1 — 6,4 г соли и 73,6 г (73,6 мл) воды; раствор 2: 6,4 / 0,06 ≈ 106,7 г, воды добавить ≈ 26,7 г; раствор 3: x ≈ 4,7 г, масса ≈ 111,4 г. Наблюдения: при растворении кристаллы соли постепенно исчезают, образуется прозрачный бесцветный раствор; при добавлении воды раствор разбавляется, при добавлении соли — вновь становится более концентрированным. Заметного выделения или поглощения теплоты, осадка, газа нет.
Вывод: для приготовления раствора с заданной массовой долей нужно рассчитать массы вещества и воды по формулам w = m(в-ва) / m(р-ра) · 100 % и m(р-ра) = m(в-ва) + m(воды). При разбавлении масса растворённого вещества не меняется, а масса раствора увеличивается на массу добавленной воды; при добавлении твёрдого вещества растут и масса вещества, и масса раствора. Растворы приготовлены, готовый раствор отдали учителю.
Ответы на вопросы: масса раствора 2 в варианте 1 — около 83,3 г; масса раствора 3 — около 85,1 г.
Цель: приготовить растворы с заданной массовой долей растворённого вещества растворением, разбавлением и добавлением твёрдого вещества.
Оборудование и реактивы: весы с разновесами, химические стаканы, мерный цилиндр, стеклянная палочка, шпатель; хлорид натрия (или карбонат натрия), дистиллированная вода. Приготовление раствора 1.
1. Расчёт. m(NaCl) = w · m(р-ра) = 0,10 · 50 г = 5 г. m(H₂O) = 50 г − 5 г = 45 г; V(H₂O) = m / ρ = 45 г / 1 г/мл = 45 мл.
2. На весах взвесили 5 г хлорида натрия и пересыпали в химический стакан.
3. Мерным цилиндром отмерили 45 мл воды, влили в стакан и перемешивали стеклянной палочкой до полного растворения кристаллов. Получили бесцветный прозрачный раствор массой 50 г. Приготовление раствора 2 (6 %-ный).
Масса соли не изменяется и равна 5 г. m₂(р-ра) = 5 г / 0,06 ≈ 83,3 г. Масса добавляемой воды: 83,3 г − 50 г = 33,3 г, объём воды 33,3 мл. Отмерили в мерном цилиндре 33 мл воды (по возможности точнее), добавили в раствор 1 и перемешали. Масса раствора 2 ≈ 83,3 г. Приготовление раствора 3 (8 %-ный).
К раствору 2 (83,3 г, в нём 5 г соли) добавляем x г NaCl: (5 + x) / (83,3 + x) = 0,08; 5 + x = 6,664 + 0,08x; 0,92x = 1,664; x ≈ 1,8 г. На весах взвесили 1,8 г NaCl, добавили в раствор 2 и перемешали до растворения. Масса раствора 3 = 83,3 г + 1,8 г ≈ 85,1 г. Проверка: w = 6,8 г / 85,1 г = 0,08 = 8 %. Результаты расчётов для всех вариантов приведены в таблице (m(р-ра 2), m(H₂O) — масса воды, добавляемой к раствору 1; m(в-ва) — масса вещества, добавляемого к раствору 2):
вариант 2 (NaCl): раствор 1 — 6 г соли и 24 г (24 мл) воды; раствор 2: 6 / 0,08 = 75 г, воды добавить 45 г; раствор 3: (6 + x) / (75 + x) = 0,12, x ≈ 3,4 г, масса 78,4 г;
вариант 3 (Na₂CO₃): раствор 1 — 3,5 г соли и 66,5 г (66,5 мл) воды; раствор 2: 3,5 / 0,04 = 87,5 г, воды добавить 17,5 г; раствор 3: x ≈ 1,9 г, масса ≈ 89,4 г;
вариант 4 (Na₂CO₃): раствор 1 — 6,4 г соли и 73,6 г (73,6 мл) воды; раствор 2: 6,4 / 0,06 ≈ 106,7 г, воды добавить ≈ 26,7 г; раствор 3: x ≈ 4,7 г, масса ≈ 111,4 г. Наблюдения: при растворении кристаллы соли постепенно исчезают, образуется прозрачный бесцветный раствор; при добавлении воды раствор разбавляется, при добавлении соли — вновь становится более концентрированным. Заметного выделения или поглощения теплоты, осадка, газа нет.
Вывод: для приготовления раствора с заданной массовой долей нужно рассчитать массы вещества и воды по формулам w = m(в-ва) / m(р-ра) · 100 % и m(р-ра) = m(в-ва) + m(воды). При разбавлении масса растворённого вещества не меняется, а масса раствора увеличивается на массу добавленной воды; при добавлении твёрдого вещества растут и масса вещества, и масса раствора. Растворы приготовлены, готовый раствор отдали учителю.
Ответы на вопросы: масса раствора 2 в варианте 1 — около 83,3 г; масса раствора 3 — около 85,1 г.