Как вычислить массовую долю воды в растворе: формула и примеры

Что такое массовая доля воды в растворе

Массовая доля воды – это отношение массы воды к общей массе раствора. Вода в большинстве случаев выступает растворителем.

Раствор состоит из двух компонентов:

• Растворитель – вода (H₂O)
• Растворённое вещество – соль, кислота, щёлочь или другое соединение

Массовая доля показывает концентрацию компонента. Значение лежит в диапазоне от 0 до 1. Для процентов – от 0% до 100%.

Формула расчёта массовой доли воды

Основная формула для вычисления:

ω(H₂O) = m(H₂O) / m(раствора)

Где:

• ω(H₂O) – массовая доля воды
• m(H₂O) – масса воды в граммах
• m(раствора) – общая масса раствора в граммах

Для выражения в процентах:

ω(H₂O)% = (m(H₂O) / m(раствора)) × 100%

Связь с массовой долей растворённого вещества

Сумма массовых долей всех компонентов равна 1:

ω(H₂O) + ω(вещества) = 1

Отсюда можно найти долю воды через долю вещества:

ω(H₂O) = 1 − ω(вещества)

Это удобно, когда в условии задачи дана концентрация растворённого компонента.

Пошаговая инструкция: как вычислить массовую долю воды

Шаг 1. Определите массу воды в растворе. Если дан объём – переведите в массу через плотность.

Шаг 2. Найдите общую массу раствора. Сложите массу воды и массу растворённого вещества.

Шаг 3. Разделите массу воды на массу раствора.

Шаг 4. При необходимости умножьте на 100% для получения процентов.

Шаг 5. Проверьте результат – значение должно быть от 0 до 1 (или 0% до 100%).

Примеры расчётов с решениями

Пример 1: Даны массы воды и вещества

Условие: В 200 г воды растворили 50 г соли. Вычислите массовую долю воды.

Решение:

1. Масса воды: 200 г
2. Масса раствора: 200 + 50 = 250 г
3. Массовая доля: 200 / 250 = 0,8
4. В процентах: 0,8 × 100% = 80%

Ответ: 0,8 или 80%

Пример 2: Дана масса раствора и вещества

Условие: Масса раствора 500 г, масса растворённого вещества 75 г. Найдите массовую долю воды.

Решение:

1. Масса воды: 500 − 75 = 425 г
2. Массовая доля: 425 / 500 = 0,85
3. В процентах: 0,85 × 100% = 85%

Ответ: 0,85 или 85%

Пример 3: Дана массовая доля вещества

Условие: Массовая доля соли в растворе 12%. Вычислите массовую долю воды.

Решение:

1. Массовая доля воды: 1 − 0,12 = 0,88
2. В процентах: 100% − 12% = 88%

Ответ: 0,88 или 88%

Пример 4: Даны объём и плотность

Условие: Взяли 250 мл воды (плотность 1 г/мл) и 40 г сахара. Найдите массовую долю воды.

Решение:

1. Масса воды: 250 мл × 1 г/мл = 250 г
2. Масса раствора: 250 + 40 = 290 г
3. Массовая доля: 250 / 290 ≈ 0,862
4. В процентах: 0,862 × 100% ≈ 86,2%

Ответ: 0,862 или 86,2%

Таблица: типичные значения для разных растворов

Частые ошибки при расчётах

Ошибка 1: Деление на массу вещества вместо массы раствора

Неправильно: 200 г воды / 50 г соли = 4

Правильно: 200 г воды / 250 г раствора = 0,8

В знаменателе всегда масса всего раствора, а не отдельного компонента.

Ошибка 2: Забыли перевести объём в массу

Если даны миллилитры воды – это не граммы. Для воды при 4°C плотность 1 г/мл, но при других температурах отличается.

Ошибка 3: Результат больше 1

Если получили массовую долю больше 1 – перепроверьте данные. Масса воды не может превышать массу раствора.

Ошибка 4: Путаница с процентами

0,85 ≠ 85%. Для перевода умножайте на 100%. В химических формулах чаще используют доли единицы.

Практическое применение расчёта

Контроль концентрации важен в разных областях:

• Медицина – приготовление физиологических растворов
• Пищевая промышленность – рецептуры сиропов, рассолов
• Лабораторная работа – подготовка реактивов нужной концентрации
• Быт – приготовление растворов для уборки, консервации

Знание массовой доли помогает точно дозировать компоненты.

Заключение

Массовая доля воды вычисляется делением массы воды на массу раствора. Формула простая, но требует внимательности к данным. Всегда проверяйте, чтобы результат находился в диапазоне от 0 до 1.

Дисклеймер: Для точных лабораторных расчётов используйте актуальные данные о плотности воды при заданной температуре.

Часто задаваемые вопросы