Дело о соли: как проверить отчёт о растворе?

Опорная карта

Схема модели

Работа только с бумагой, калькулятором и данными. Не нагревайте, не пробуйте и не нюхайте образцы, не смешивайте бытовую химию и не проводите электрические опыты. Прозрачность и обычная фильтрация не доказывают, что вода пригодна для питья.

Ситуация и вопрос

В дневнике написано: «10 г соли добавлены к 90 г воды; всё растворилось. Потом добавили ещё 100 г воды. Раствор прозрачный, значит чистый. Концентрация 5 моль/л». Какие утверждения следуют из данных, а какие требуют исправления? Разберите отчёт без опыта.

Новые слова без пропусков

Баланс компонента сравнивает его массу или количество до и после изменения. Достаточность данных означает, что для выбранной величины известны все необходимые входные данные. Массовая доля требует масс; молярная концентрация — количества вещества и конечного объёма. Чистота и питьевая безопасность не определяются одним внешним видом.

Предскажите

Предскажите, что произойдёт с долей соли после добавления воды без потерь. Можно ли из массы 200 г автоматически получить объём 0,200 л? Перед вычислением перечислите каждое дополнительное предположение, которое потребовалось бы для такого перехода.

Исследуйте или разберите данные

Составьте две строки: сначала 10 г соли, 90 г воды и 100 г раствора; затем 10 г соли, 190 г воды и 200 г раствора. Дополнительная учебная запись сообщает конечный объём именно второго раствора 0,195 л и M(NaCl)=58,5 г/моль. Считайте эти величины заданными, а не измеренными вами.

Разобранный пример

Сначала w=10/100=10%, после добавления воды w=10/200=5%. С дополнительным V количество NaCl равно 10/58,5≈0,171 моль, c≈0,171/0,195≈0,877 моль/л. Без записи о V значение c установить нельзя. 5% — не 5 моль/л; это разные величины.

Где легко ошибиться

Ошибка: делать вывод о чистоте по прозрачности, подменять литры килограммами или игнорировать твёрдый остаток. Для другого вымышленного X с S=30 г на 100 г воды при 20 °C добавление 20 г к 50 г воды оставит 5 г твёрдого остатка при равновесии; жидкая часть имеет собственный баланс.

Перенос в новый случай

Итоговая задача: 12 г сахара растворены в 188 г воды. Взяли 50 г однородного раствора и добавили 25 г воды без потерь. Найдите массу сахара в порции и итоговую долю. Можно ли определить молярную концентрацию, не зная конечного объёма? Поясните каждый шаг.

Ответ и проверка памяти

Проверка: исходная доля 6%; в 50 г содержатся 3 г сахара, после добавления воды 3/75=4%. Молярную концентрацию без объёма не определить. Оцените себя по объяснению, балансу, единицам и границе вывода. Если ошибка повторилась, вернитесь к соответствующему уроку 53, 54, 56 или 57.

Задание

Почему 5% нельзя заменить 5 mol/L? Какие данные отсутствуют для перехода между ними?

Ответы

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Источники и границы

• OpenStax: solubility
• OpenStax: mass percentage
• OpenStax: molarity and dilution

Что сохраняется при разбавлении раствора?