Решение химических задач на смеси и сплавы алгебраическим методом.
[pic]
Основными методами решения задач на смешивание растворов являются:
Я исследовала алгебраический метод решения задач на смеси и сплавы. Задачи на смеси, растворы и сплавы входят в обязательный курс школьной математики и встречаются на ЕГЭ. Смесь состоит из основного вещества и примеси. В этих задачах считается, что масса смеси нескольких веществ равна сумме масс компонентов. Процентным содержанием (концентрацией ) вещества в смеси называется отношение его массы к общей массе всей смеси. Эта величина может быть либо в дробях, либо в процентах. Измерять количество компонентов в смеси будем в единицах массы, а не объема. Сумма массовых долей всех компонентов, оставляющих смесь рана единице . Прежде ,чем приступить к разбору конкретных задач, посмотрим какие существуют подходы к их решению. Наиболее распространенный способ – использование таблиц. В решении задач помогает и картинка. Изображаем сосуды с раствором схематично, так как будто вещество и вода в нем на перемешаны между собой , а отделены друг т друга , как в коктейле. Задачи на смеси и сплавы вызывают наибольшие затруднения. В процессе решения каждой такой задачи целесообразно действовать по следующей схеме.
1. Изучение условия задачи. Выбор неизвестных величин (их обозначаем буквами х, у и т.д.), относительно которых составляем пропорции. Выбирая неизвестные параметры, мы создаем математическую модель ситуации, описанной в условии задачи.
2. Поиск плана решения. Используя условия задачи, определяем все взаимосвязи между данными величинами.
3. Осуществление плана, т.е. оформление найденного решения – переход от словесной формулировки к составлению математической модели.
4. Изучение полученного решения, критический анализ результата.
В большинстве случаев задачи на смеси и сплавы становятся нагляднее, если при их решении использовать схемы, иллюстративные рисунки или вспомогательные таблицы.
Масса раствора М
Концентрация Р
Масса вещества m
1
2
1+2
А сейчас приведу примеры раствора, смеси и сплава.
Раствор.
Задача 1.
В 190 грамм воды добавим 10 грамм уксусной кислоты, получим раствор, масса которого равна 190 + 10 = 200 грамм. Концентрация кислоты (процентное содержание) — это отношение количества уксуса к количеству раствора, записанное в процентах:
[pic]
Процентное содержание воды:
[pic]
Смесь.
Задача 2.
У нас есть одно ведро песка и три ведра извести. Смешаем содержимое всех ведер, получим смесь извести с песком, её масса равна 1 + 3 = 4 (единиц массы). Концентрация (процентное содержание песка) — это отношение количества песка к количеству смеси, записанное в процентах:
[pic]
Процентное содержание извести:
[pic]
Сплав.
Задача 3.
Имеем сплав меди и свинца, в котором 100 грамм меди и 150 грамм свинца. Концентрация (процентное содержание меди) – отношение количества меди к количеству смеси в процентах:
[pic]
Как можно заметить, во всех задачах на сплавы, растворы, смеси используется всего одна формула:
[pic]
где K — процентное содержание чистого вещества в сплаве или растворе,
m – масса чистого вещества
M — масса сплава или раствора.
А теперь посмотрим как решать задачи на практике.
Задача 4. В сосуд, содержащий 5 литров 15%- раствора соли, добавили 7 литров воды. Какова концентрация соли в полученном растворе (в процентах)?
Решение.
Нарисуем таблицу и заполним ее:
Для начала определимся, какую неизвестную мы обозначим за х. В нашей задаче удобно за х принять саму искомую величину, т.е. концентрацию соли в полученном растворе.
Теперь в таблице заполним все ячейки, которые нам известны.
Масса раствора М
Концентрация Р
Масса вещества m
1
5л
15%
Соль 5*0,15=0,75
2
7л
вода
1+2
12л
Х
Соль5*0,15=0,75
2. Чтобы применить формулу, нам нужно знать массу соли в полученном растворе, а так как масса соли в первом растворе и в полученном одинакова, то можем найти ее:
3. Теперь несложно найти х, подставив данные в формулу:
[pic]
Ответ: Концентрация соли в полученном растворе – 6,25%.
Задача 5. Сколько килограммов меди нужно добавить к куску бронзы массой 8 кг и содержащему 13% меди, чтобы повысить содержание в нем меди до 25% от общей массы?
Решение.
По условию составим таблицу, считая, что смешали два сплава и второй сплав содержит 100% меди и не содержит остальных компонентов.
1-ый сплав
2- сплав
полученный сплав
медь
13%
100%
25%
бронза
сплав
8кг.
1. Масса меди в первом сплаве
[pic]
2. Обозначим массу меди во втором сплаве х кг;
3. Масса меди в полученном сплаве (1,04 + х) кг;
4. Масса второго сплава х кг, так как он состоит только из меди, которую в пункте 2 мы обозначили за х кг;
5. Масса полученного сплава (8 + х) кг;
6. Отношение массы меди в полученном сплаве к массе полученного сплава
[pic]
по условию задачи оно должно быть равно 0,25. Имеем уравнение
[pic]
Решим его
[pic]
Ответ: 1,28 кг нужно добавить к 1-ой смеси.
Задача 6.
Свежие грибы содержат 90% воды, а сухие — 15% воды. Сколько получится сухих грибов из 34 кг свежих грибов?
Решение.
Свежие грибы
Сухие грибы
вода
90%
15%
«мякоть»
смесь
34 кг.
х кг.
При сушке грибов (ягод, фруктов) происходит испарение воды, то есть масса воды уменьшается, а масса «мякоти» остается постоянной.
1. Процентное содержание «мякоти» в свежих грибах 100% — 90% = 10%;
2. Масса «мякоти»
[pic]
3. Процентное содержание мякоти в сухих грибах 100% — 15% = 85%;
4. Обозначим массу сушеных грибов за х кг;
5. Отношение массы «мякоти» к массе сушеных грибов 3,4 / х, что по условию задачи равно 0,85.
Имеем уравнение
[pic]
Ответ: Получим 4 кг. сухих грибов.
Задача 7 .
В сосуд, содержащий 7 литров 14-процентного водного раствора некоторого вещества, добавили 7 литров воды. Сколько процентов составляет концентрация получившегося раствора?
Решение:
Вот так выглядит краткое условие в рисунке:
[pic]
Задача 8.
К 200 г 20%процентного раствора соли добавили 60 г соли. Найдите концентрацию раствора.
Масса раствора
% содержания
Масса вещества
200г
20%
0,2*200=40 г
260 г
х %
60 г
40+60=100 х*260=100
х=100:260=38,5%
Задача 9.
Смешали 30% и 10% растворы соляной кислоты и получили 600 г 15% раствора. Сколько граммов каждого вещества взяли?
Масса раствора
% содержание
Масса вещества
1 раствор
х
30%
0,3х
2 раствор
у
10%
0,1у
600 г
15 %
0,15*600=90
0,3х +0,1у=90 и х+у=600 х=150,у=450
Задача 10. В сосуд, содержащий 5 литров 12–процентного водного раствора некоторого
вещества, добавили 7 литров воды. Сколько процентов составляет концен-
трация получившегося раствора.
Решение.
Концентрация раствора равна
[pic] .
Объем вещества в исходном растворе равен [pic] литра. При добавлении 7
литров воды общий объем раствора увеличится, а объем растворенного вещества
останется прежним. Таким образом, концентрация полученного раствора равна:
[pic] .
Ответ: 5.
Задача 11. Смешали 4 литра 15–процентного водного раствора некоторого вещества с
6 литрами 25–процентного водного раствора этого жевещества. Сколько
процентов составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Концентрация раствора равна [pic] . Таким образом, концентрация
получившегося раствора равна:
[pic]
Ответ: 21.
Задача 12. Виноград содержит 90% влаги, а изюм — 5%. Сколько килограммов винограда
требуется для получения 20 килограммов изюма?
Решение.
Виноград содержит 10% питательного вещества, а изюм — 95%. Поэтому
20 кг изюма содержат [pic] кг питательного вещества. Таким образом,
для получения 20 килограммов изюма требуется [pic] кг винограда.
Ответ: 190.
Задача 13. Имеется два сплава. Первый сплав содержит 10% никеля, второй – 30%
никеля. Из этих двух сплавов получили третий сплав массой 200 кг,
содержащий 25% никеля. На сколько килограммов масса первого сплава меньше
массы второго?
Задача 14. Первый сплав содержит 10% меди, второй – 40% меди.
Масса второго сплава больше массы первого на 3 кг. Из этих двух сплавов
получили третий сплав, содержащий 30% меди. Найдите массу третьего
сплава. Ответ дайте в килограммах.
Решение.
Пусть масса первого сплава [pic] кг, а масса второго – [pic] кг, масса третьего
сплава – [pic] кг. Первый сплав содержит 10% меди, второй – 40% меди,
третий сплав – 30% меди. Тогда:
[pic]
Ответ: 9.
Задача 15 . Имеются два сосуда. Первый содержит 30 кг, а второй – 20 кг раствора кислоты
различной концентрации. Если этирастворы смешать, то получится раствор,
содержащий 68% кислоты.Если же смешать равные массы этих растворов, то
получится раствор,содержащий 70% кислоты. Сколько килограммов кислоты
содержится в первом сосуде?
Задача 16 . Смешали некоторое количество 13-процентного раствора некоторого
вещества с таким же количеством 17-процентного раствора этого вещества.
Сколько процентов составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 15.
Задача 17. Смешали некоторое количество 15-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 17-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов составляет
концентрация получившегося раствора?
Задача 18. Смешали некоторое количество 20-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 16-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 18.
Разбор конкретных текстовых задач №11 ЕГЭ
Задача 19. Смешали некоторое количество 14-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 18-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Задача 20. Смешали некоторое количество 19-процентного раствора некоторого вещества с таким же количеством 13-процентного раствора этого
вещества.Сколько процентов составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного раствора
равна:
[pic]
Ответ: 16.
Задание 21 . Смешали некоторое количество 20-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 14-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 17.
Задание 22. Смешали некоторое количество 12-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 18-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Задание 23. Смешали некоторое количество 18-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 14-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 16.
Задание 24. Смешали некоторое количество 16-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 12-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Задание 25. Смешали некоторое количество 21-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 13-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 17.
Задание 26 . Смешали некоторое количество 12-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 20-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Задача 27.
Сплав олова с медью весом 12 кг содержит 45 % меди. Сколько чистого олова надо добавить , чтобы получить сплав, содержащий 40% меди?
Масса сплава
% содержание меди
% содержание олова
Масса олова
1 сплав
12
45
55
12*0,55=6,6
олово
х
100
х
2 сплав
12+х
40
х
(12+х)*0,6
6,6+х=(12+х)*0,6 х=1,5 кг
Задание 28. Смешали некоторое количество 11-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 17-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 14.
Задание 29 . Смешали некоторое количество 17-процентного раствора некоторого вещества
с таким же количеством 19-процентного раствора этого вещества. Сколько процен-
тов составляет концентрация получившегося раствора?
Задача 30.
Морская вода содержит 8% по весу соли. Сколько кг пресной воды нужно добавить
к 30 кг морской воды, чтобы содержание соли в последней составило 5%?
-
Масса морской воды
5содержание соли
Масса соли
1 состав
30
8 %
30*0,08
Пресная вода
х
0%
х*0
2 состав
30+х
5%
(30+х)*0,05
30*0,08=(30+х)0,05 х=18
Задание 31. Смешали некоторое количество 21-процентного раствора некоторого вещества
с таким же количеством 15-процентного раствора этого вещества. Сколько процен-
тов составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 18.
Задание 32. Смешали некоторое количество 11-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 19-процентного раствора этого вещества. Сколько процен-
тов составляет концентрация получившегося раствора?
Решение.
Процентная концентрация раствора (массовая доля) равна [pic] . Пусть
масса получившегося раствора [pic] Таким образом, концентрация полученного
раствора равна:
[pic]
Ответ: 15.
Задание 33. Смешали некоторое количество 13-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 15-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Задание 34 . Смешали некоторое количество 19-процентного раствора некоторого вещества с
таким же количеством 15-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов
составляет концентрация получившегося раствора?
Задание 35. Имеется два раствора. Первый содержит 10% соли, второй — 30% соли. Из этих
двух растворов получили третий раствор массой 200 кг, содержащий 25% соли.
На сколько килограммов масса первого раствора меньше массы второго?
Задача 36.
Из 38 тонн сырья второго сорта ,содержащего 25% примесей. После очистки
получается 30 тонн сырья первого сорта. Каков %примесей в сырье первого сорта?
Масса сырья
%содержание
Масса примесей
2 состав
38 т
25
30
примеси
8 т
100
1 сорт
30 т
х
30*0,01х
38*0,25-8=30*0,01х
х=5%
Задание 37. Смешав 43‐процентный и 89‐процентный растворы кислоты
и добавив 10 кг чистой воды, получили 69‐процентный раствор кислоты. Если бы
вместо 10 кг воды добавили 10 кг 50‐процентного раствора той же кислоты, то
получили бы 73‐процентный раствор кислоты. Сколько килограммов 43‐
процентного раствора использовали для получения смеси?
Решение.
Пусть масса 43-процентного раствора кислоты — [pic] кг, а масса 89-процентного
— [pic] . Если смешать 43-процентный и 89-процентный растворы кислоты
и добавить [pic] кг чистой воды, получится 69-процентный
раствор кислоты: [pic] . Если бы вместо 10 кг воды
добавили [pic] кг 50-процентного раствора той же кислоты, то получили бы 73-
процентный раствор кислоты:
[pic] .
Решая полученную систему уравнений:
[pic]
Задача 38.
Смешали некоторое количество 13-процентного раствора некоторого вещества с таким же количеством 17-процентного раствора этого вещества. Сколько процентов составляет концентрация получившегося раствора?
[pic]
[pic]
[pic]
Наконец, составляя последнюю пропорцию, получаем:
[pic]
Ответ: 15.
Задача 39.
Имеется два сплава. Первый сплав содержит 10% никеля, второй — 35% никеля. Из этих двух сплавов получили третий сплав массой 225 кг, содержащий 25% никеля. На сколько килограммов масса первого сплава меньше массы второго?
[pic]
[pic]
Ответ: 45.
Задача 40.
Смешав 54-процентный и 61-процентный растворы кислоты и добавив 10 кг чистой воды, получили 46-процентный раствор кислоты. Если бы вместо 10 кг воды добавили 10 кг 50-процентного раствора той же кислоты, то получили бы 56-процентный раствор кислоты. Сколько килограммов 54-процентного раствора использовали для получения смеси?
[pic] .
[pic]
Составим пропорцию:
[pic]
Рассмотрим второй случай.
[pic] .
[pic]
Составим пропорцию:
[pic]
Ответ: 20.
Задача 41.
Имеются два сосуда. Первый содержит 100 кг, а второй — 60 кг раствора кислоты различной концентрации. Если эти растворы смешать, то получится раствор, содержащий 19% кислоты. Если же смешать равные массы этих растворов, то получится раствор, содержащий 22% кислоты. Сколько килограммов кислоты содержится в первом сосуде?
Задача 42.
Виноград содержит 90% влаги, а изюм — 5%. Сколько килограммов винограда требуется для получения 40 килограммов изюма?
Решение:
Рисунок наглядно иллюстрирует условие задачи:
[pic]
Обратите внимание! Что очень важно понимать для решения данной задачи?
«Твердая часть винограда» = «твердая часть изюма»!
Начнем с изюма.
[pic]
Переходим к винограду.
Твердая часть в винограде занимает 10% веса. Обозначим за [pic] кг массу винограда.
[pic]
Итак, необходимо взять 380 кг винограда (чтобы получить 40 кг изюма).
Ответ: 380.
Задача 43.
В сосуд, содержащий [pic] литров [pic] -процентного водного раствора некоторого вещества, добавили [pic] литров воды. Сколько процентов составляет концентрация получившегося раствора?
В решении подобных задач помогает картинка. Изобразим сосуд с раствором схематично — так, как будто вещество и вода в нем не перемешаны между собой, а отделены друг от друга, как в коктейле. И подпишем, сколько литров содержат сосуды и сколько в них процентов вещества. Концентрацию получившегося раствора обозначим [pic] .
[pic]
Первый сосуд содержал [pic] литра вещества. Во втором сосуде была только вода. Значит, в третьем сосуде столько же литров вещества, сколько и в первом:
[pic]
[pic] .
Задача 44.
Смешали некоторое количество [pic] -процентного раствора некоторого вещества с таким же количеством [pic] -процентного раствора этого вещества. Сколько процентов составляет концентрация получившегося раствора?
Пусть масса первого раствора равна [pic] . Масса второго — тоже [pic] . В результате получили раствор массой [pic] . Рисуем картинку.
[pic]
Получаем: [pic]
Ответ: [pic] .
Задача 45.
Виноград содержит [pic] влаги, а изюм — [pic] . Сколько килограммов винограда требуется для получения [pic] килограммов изюма?
Внимание! Если вам встретилась задача «о продуктах», то есть такая, где из винограда получается изюм, из абрикосов урюк, из хлеба сухари или из молока творог — знайте, что на самом деле это задача на растворы. Виноград мы тоже можем условно изобразить как раствор. В нем есть вода и «сухое вещество». У «сухого вещества» сложный химический состав, а по его вкусу, цвету и запаху мы могли бы понять, что это именно виноград, а не картошка. Изюм получается, когда из винограда испаряется вода. При этом количество «сухого вещества» остается постоянным. В винограде содержалось [pic] воды, значит, «сухого вещества» было [pic] . В изюме [pic] воды и [pic] «сухого вещества». Пусть из [pic] кг винограда получилось [pic] кг изюма. Тогда
[pic] от [pic] от [pic]
Составим уравнение:
[pic]
и найдем [pic] .
Ответ: [pic] .
Задача 46 .
Имеется два сплава. Первый сплав содержит [pic] никеля, второй — [pic] никеля. Из этих двух сплавов получили третий сплав массой [pic] кг, содержащий [pic] никеля. На сколько килограммов масса первого сплава меньше массы второго?
Пусть масса первого сплава равна x, а масса второго равна y. В результате получили сплав массой [pic] .
[pic]
Запишем простую систему уравнений:
[pic]
Первое уравнение — масса получившегося сплава, второе — масса никеля.
Решая, получим, что [pic] .
Ответ: [pic] .
Задача 47.
Имеется два раствора серной кислоты в воде: первый -40% , второй-60%процентный.Эти два раствора смешали и добавили 5 кг чистой воды и получили 20%процентный раствор. Если бы вместо чистой воды добавили 5кг 80%процентного раствора, то получили бы 70% процентный раствор. Сколько было 40% и 60% растворов ?
Масса раствора
% содержания
Масса вещества
1 раствор
х
40%
0,4х
2 раствор
у
60%
0,6у
вода
5 кг
0%
0
смесь
Х+у+5
20%
(х+у+5)*0,2=0,4х+0,6у
х=1кг
у=2 кг
Использованная литература
Копылова Н.П. Решебник «Задачи на смеси и сплавы» 2005г. г.Шелехов.
Прокопенко Н.И. «Задачи на смеси и сплавы» 2010г. г. Москва
ЕГЭ Математика 2011 г. ФИПИ-М…Интеллект-Центр,2011.-144с.
Под редакцией Ф.Ф.Лысенко «Тематические тесты» Издательство «Легион-М»,2010
Мальцев Д.А., Мальцева Л.И. «Математика. Все для ЕГЭ 2011» 2010г. г.Москва
[link]