Для решения задачи воспользуемся понятием массовой доли вещества в растворе. Массовая доля растворенного вещества ((w)) определяется как отношение массы растворенного вещества ((m{\text{вещества}})) к общей массе раствора ((m{\text{раствора}})):
[
w = \frac{m{\text{вещества}}}{m{\text{раствора}}}.
]
Давайте разберем задачу поэтапно.
Дано:
- Масса начального раствора ((m_{\text{раствора,1}})) = 80 г.
- Массовая доля растворенного вещества в начальном растворе ((w_1)) = 10% = 0,1.
- Требуется получить раствор с массовой долей растворенного вещества ((w_2)) = 25% = 0,25.
- Найти массу соли ((m_{\text{соли}})), которую нужно добавить.
Этап 1. Найдем массу растворенного вещества в исходном растворе.
Масса растворенного вещества в растворе ((m_{\text{вещества,1}})) вычисляется по формуле:
[
m_{\text{вещества,1}} = w1 \cdot m{\text{раствора,1}}.
]
Подставим данные:
[
m_{\text{вещества,1}} = 0,1 \cdot 80 = 8 \, \text{г}.
]
Итак, в начальном растворе содержится 8 г соли.
Этап 2. Обозначим массу добавляемой соли как (m{\text{соли}}), а общую массу нового раствора как (m{\text{раствора,2}}).
После добавления соли масса нового раствора ((m_{\text{раствора,2}})) станет равной:
[
m{\text{раствора,2}} = m{\text{раствора,1}} + m{\text{соли}} = 80 + m{\text{соли}}.
]
Масса растворенного вещества в новом растворе будет равна:
[
m{\text{вещества,2}} = m{\text{вещества,1}} + m{\text{соли}} = 8 + m{\text{соли}}.
]
Этап 3. Запишем условие для массовой доли в новом растворе.
По условию задачи, массовая доля растворенного вещества в новом растворе должна быть (w_2 = 0,25). Это означает, что:
[
w2 = \frac{m{\text{вещества,2}}}{m_{\text{раствора,2}}}.
]
Подставим выражения для (m{\text{вещества,2}}) и (m{\text{раствора,2}}):
[
0,25 = \frac{8 + m{\text{соли}}}{80 + m{\text{соли}}}.
]
Этап 4. Решим уравнение.
Умножим обе части уравнения на (80 + m_{\text{соли}}), чтобы избавиться от дроби:
[
0,25 \cdot (80 + m{\text{соли}}) = 8 + m{\text{соли}}.
]
Раскроем скобки:
[
20 + 0,25 \cdot m{\text{соли}} = 8 + m{\text{соли}}.
]
Перенесем все, что связано с (m_{\text{соли}}), в одну часть уравнения, а числовые значения — в другую:
[
20 - 8 = m{\text{соли}} - 0,25 \cdot m{\text{соли}}.
]
[
12 = 0,75 \cdot m_{\text{соли}}.
]
Разделим обе части на 0,75:
[
m_{\text{соли}} = \frac{12}{0,75} = 16 \, \text{г}.
]
Ответ:
Чтобы получить 25%-ный раствор, нужно добавить 16 г соли.