Массовая доля примесей. Как найти массу вещества

Абсолютно чистых веществ не бывает, любое всегда содержит какое-то количество примесей. Это содержание может быть весьма большим, может быть очень малым, но примеси все равно есть. А можно ли найти массу чистого вещества ?

Инструкция

• Согласно принятым нормам, любая химическая продукция, выпущенная на государственных или частных предприятиях, должна иметь сертификат качества, в котором указано процентное содержание основного вещества и наиболее значимых примесей. Это определяется лабораторным путем с помощью методов качественного и количественного анализа. Сертификат прилагается к любой конкретной партии продукции, а его основные показатели должны быть отражены на каждой единице упаковки.
• Например, хорошо известная поваренная соль - хлористый натрий. Покупая упаковку марки «Экстра» массой 1 килограмм, сколько чистой соли вы приобретаете? Посмотрите на информацию с упаковки. Если содержание основного вещества 99,7%, это очень хороший показатель, что неудивительно, поскольку «экстра» означает высокую степень очистки. Следовательно, чистого вещества в единице упаковки содержится: 1000*0,997=997 грамм. Остальные три грамма распределятся между различными примесями. Разумеется, в других, менее очищенных сортах поваренной соли, содержание чистого вещества будет ниже.
• Или вот задача, которая наверняка заинтересует прекрасный пол. Предположим, имеется золотое кольцо 585-й пробы, массой 20 грамм. Сколько чистого золота оно содержит? Дать ответ на этот вопрос очень просто, достаточно лишь вспомнить, каков смысл понятия «проба». В России ее величина указывает, какова доля чистого благородного металла в 1000 весовых долей изделия. Следовательно, 585-я проба соответствует концентрации, равной 58,5%. Произведите вычисление в одно действие: 20*0,585=11,7 грамма. Именно столько чистого золота содержится в кольце.
• А как быть, к примеру, если кольцо работы английского мастера, и весит те же 20 грамм, но на клейме вместо пробы указано что-то непонятное - «18К»? Как в таком случае найти количество чистого золота в изделии? И тут нет абсолютно ничего сложного. Дело в том, что в Великобритании принята «каратная» шкала чистоты благородных металлов. Наивысшей теоретически, 100% концентрации, соответствует 24 карата. Тогда изделие было бы промаркировано «24К». Раз стоит клеймо «18К», это значит, что в изделии 18 весовых частей золота, и 6 весовых частей примесей. Разделите: 18/24=0,75. Изделие соответствует вашей 750-й пробе. Произведите вычисление: 20*0,75=15 грамм. Вот сколько чистого золота содержится в этом кольце.

На примере замерзания раствора соли вы убедились, что присутствие посторонних веществ изменяет свойства вещества. В некоторых областях техники использование недостаточно «чистых» материалов недопустимо. В микросхеме компьютера используют особо чистый кристалл кремния, в атомной энергетике предъявляются повышенные требования к очистке ядерного топлива, световой сигнал «погаснет» (не пройдет по стекловолоконному кабелю), наткнувшись на посторонние вкрапления.

Если главное (основное) вещество содержит посторонние загрязнения - это тоже смесь, только в этом случае все ненужные, а порой и вредные ее компоненты называют одним словом - примеси. Чем меньше примесей, тем чище вещество.

Иногда вещество, содержащее примеси, называют техническим образцом или просто образцом. Следовательно, любой такой образец включает основное вещество и примеси.

Степень чистоты вещества принято выражать массовой долей основного компонента или массовой долей примесей.

С массовыми долями разного типа вы уже знакомы. Попробуйте теперь сами сформулировать определение, что такое массовая доля примесей в веществе.

Предположим, вам нужно вычислить массовую долю основного вещества в образце. Тогда можно воспользоваться формулой

или вспомнить, что сумма массовых долей основного вещества и примесей всегда равна 1, или 100% :

w(осн. в-ва) + w(примесей) = 1, или 100%.

Также справедливо утверждение, что масса образца складывается из массы основного вещества и массы примесей:

m(образца) = m(осн. в-ва) + m(примесей).

Давайте разберем несколько задач с использованием понятия «массовая доля примесей».

Задача 8 . Природная самородная сера содержит 8% примесей. Какая масса чистой серы содержится в 2 т природного образца?

Задача 9 . В пищевой промышленности можно использовать лимонную кислоту, содержащую не более 1% посторонних примесей. В аналитической лаборатории установлено, что в 2,345 г продукта содержится 2,312 г кислоты. Можно ли использовать продукт в пищевых целях?

2. Рассчитаем массовую долю примесей в образце: w(примесей) = 1 - w(кислоты) = 1 - 0,986 = 0,014, или 1,4%.

Ответ. Данный образец лимонной кислоты не может быть использован в пищевой промышленности.

Вопросы и задания

1. Что называется массовой долей примесей? Что показывает эта величина?
2. В промышленности используются вещества с маркировкой «ч», что означает «чистое вещество». Содержание примесей в них может составлять, например, 0,01%. Найдите массу примесей в 120 г образца сажи с маркировкой «ч».
3. Массовая доля примесей в известняке составляет 5%. Рассчитайте массу основного вещества (карбоната кальция), содержащегося в 300 кг природного известняка.
4. При очистке медного купороса получилось 150 мг примесей, что составило 2% от массы образца. Определите массу технического медного купороса, который подвергли очистке.
5. Для изготовления полупроводниковых батарей используется сверхчистый кремний. Массовая доля примесей в нем не должна превышать 0,0000000001% . Годится ли для данных целей кремний, в 30 кг которого содержится 0,03 мг примесей?

У студентов часто вызывает затруднение в решении задач. Алгоритмя оформления и решения задач помогут им в этом. Здесь рассмотрены алгоритмы решения задач по темам:

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЫХОДА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ ОТ ТЕОРЕТИЧЕСКИ ВОЗМОЖНОГО.

Просмотр содержимого документа
«Алгоритмы решения задач по химии»

Алгоритм

решения задач на примеси.

Определение массы (объема) вещества по известной массе другого вещества, содержащего определенную долю примесей.

Помните: 1.Особенность данного типа задач в том, что сначала необходимо вычислить массу чистого вещества в смеси.

2. В условии задачи в роли смеси может выступать руда, технический образец вещества, раствор.

Схема решения задачи :

Анализ и крат- расчёты по

кая запись определение уравнению ответ.

Условия задачи массы чистого реакции

вещества

Порядок решения задачи:

Определите массу чистого вещества по формуле: m в-ва = m смеси * ω в-ва.

Напишите уравнение реакции.

Найдите количества веществ, данных в задаче, по уравнению и по условию.

Произведите необходимые расчёты и запишите ответ.

Образец решения:

Рассчитайте объем водорода, выделившегося при взаимодействии с соляной кислотой 325 г цинка, содержащего 20% примесей.

Д а н о: Р е ш е н и е:

m технич. (Zn)= 325 г 1) m технич. (Zn)= 325 г ω (Zn)= 100%-20%=80% (0,8);

ω прим. = 20% (0,2) ω прим. = 20% (0,2) m (Zn)= 325 * 0,8 = 260 г

V(Н 2)= ? n (Zn) = 260г: 65 г/моль = 4 моль.

по условию: 4 моль Х моль

2) Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

по уравнению : 1 моль 1 моль

V(Н 2) = Vm * n(Н 2); V(Н 2) = 22,4 л/моль * 4 моль = 89,6 л.

Ответ: V(Н 2) =89,6 л.

Алгоритм

решения задач на примеси.

Определение массовой доли примесей (или массовой доли чистого вещества в смеси) по массе (объёму) продуктов реакции.

Помните : 1) сначала выполняются действия по уравнению реакции;

2) для определения массовой доли примесей применяем формулу:

ω прим. = m прим. /m смеси.

Схема решения задачи :

задачи расчёты массы определение определение

Вещества по урав- массы массовой доли ответ.

Нению примесей примесей

Порядок решения задачи :

Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

Составьте уравнение химической реакции.

Рассчитайте массу чистого вещества, необходимого для реакции по уравнению реакции .

Вычислите массу примесей в образце по условию.

Вычислите массовую долю примесей по формуле: ω прим. = m прим. /m смеси.

Образец решения:

Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида кальция, если из 200 г его получили 56 л ацетилена.

Д а н о: Р е ш е н и е: пусть х г – масса чистого вещества CaC 2 .

m технич. (CaC 2)=200г 1)по условию: х г 56л

V(С 2 Н 2) = 56 л CaC 2 + 2Н 2 О = С 2 Н 2 + Са(ОН) 2

ω прим = ? 1 моль 1 моль

М=64г/моль V m =22.4л/моль

по уравнению: m=64 г V= 22,4 л,

тогда х г/64 г= 56 л/22,4 л; х = 160 г.

2) определяем массу примесей в образце:

m прим. = 200 – 160 = 40 г.

3) определяем массовую долю примесей:

ω прим = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

Ответ: ω прим = 20%.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ ЗАДАЧ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЫХОДА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ ОТ ТЕОРЕТИЧЕСКИ ВОЗМОЖНОГО.

Образец оформления задачи:

Дано: Решение:

V(NH 3) = 11,2л 1) m(V)теоретич. выхода -?

m практ.вых (NH 4 NO 3 ) = 15г 11,2л Х

η(NH 4 NO 3) - ? NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3

1 моль 1 моль

× 22,4л/моль × 80г/моль

Х = = 40г – m теор.вых

2) η(NH 4 NO 3) - ?

η(NH 4 NO 3) = 100% = 100% = 37,5%

Ответ: η(NH 4 NO 3) = 37,5%

Реши самостоятельно:

При пропускании 170г аммиака через раствор соляной кислоты получили 500г хлорида аммония. Сколько % это составляет от теоретически возможного выхода

Алгоритм решения задач

Вычисление по химическим уравнениям

Расчеты по химическим уравнениям реакций, если одно вещество взято в избытке