Введение
Многообразие условий в задачах на смеси и сплавы — проценты, последовательные действия, массы — может сбивать с толку. Главная ошибка — стремление найти ответ интуитивно, без выстроенной последовательности. Надёжный способ — применение универсального метода, основанного на введении переменной и учёте баланса массы чистого вещества.
Базовые принципы решения
Для успешного решения важно чётко понимать три ключевых элемента:
- Масса смеси или сплава (m) измеряется в килограммах или граммах.
- Концентрация (ω) показывает долю (в процентах или долях единицы) чистого компонента в общей массе.
- Например, 12% концентрация означает, что массовая доля вещества составляет 0,12.
- Масса чистого вещества (m_чв) — центральный параметр для расчётов. Расчётная формула: m_чв = m * ω
Ключевой закон, используемый в этих задачах: суммарная масса чистого вещества исходных компонентов равна массе этого вещества в итоговой смеси.
Пошаговая схема решения
Придерживайся следующего плана действий:
- Ввод переменной. Обозначь как x ту величину, которую нужно найти (чаще всего — массу одного из растворов).
- Учёт всех компонентов. Для каждого участвующего в процессе раствора или сплава определи:
- общую массу (m);
- концентрацию (ω);
- массу чистого вещества (m_чв).
- Формирование уравнения. Основываясь на законе сохранения массы чистого вещества, запиши равенство:
m_чв₁ + m_чв₂ + … = m_чв_конечная - Решение уравнения. Найди значение x из полученного уравнения.
- Формулировка ответа. Убедись, что найденное значение x является ответом на вопрос задачи. Иногда требуется выполнить дополнительные вычисления.
Анализ примеров
Пример 1: смешивание двух сплавов
Условие:
Имеется два сплава меди и цинка. Первый сплав содержит 9%, а второй — 30% цинка. Смешали эти два сплава и получили 21 кг сплава, содержащего 23% цинка. Сколько килограммов взяли от первого сплава?
- Переменная: пусть x кг — вес первого сплава, тогда второго — (21 – x) кг.
- Составление таблицы для наглядности:
- Составим уравнение:
Масса цинка в первом сплаве + масса цинка во втором сплаве = масса цинка в смеси.
0,09x + 0,3(21 – x) = 0,23 * 21 - Решим уравнение:
0,09x + 6,3 – 0,3x = 4,83
– 0,21x + 6,3 = 4,83
– 0,21x = 4,83 – 6,3
– 0,21x = –1,47
x = (–1,47) / (–0,21)
x = 7
Ответ: 7 кг.
Пример 2: разбавление водой
Условие:
К 120 г кислотного раствора с концентрацией 5% долили 80 г воды. Какой стала концентрация кислоты?
- Логика: концентрация — это m_кислоты / m_нового_раствора. Кислота никуда не девалась.
- Расчёты:
- m_кислоты = 120 * 0,05 = 6 г;
- m_нового_раствора = 120 + 80 = 200 г;
- ω_новая = 6 / 200 = 0,03.
Ответ: 3%.
Пример 3: добавление чистого вещества
Условие:
Сплав меди и олова массой 24 кг содержит 45% меди. Сколько чистого олова нужно добавить, чтобы содержание меди стало 40%?
- Переменная: x кг — масса добавляемого олова.
- Анализ:
- медь не добавлялась: m_меди = 24 * 0,45 = 10,8 кг;
- масса нового сплава: (24 + x) кг;
- доля меди в новом сплаве: 10,8 / (24 + x) = 0,4.
- Уравнение:
10,8 = 0,4 (24 + x). - Решение:
- 10,8 = 9,6 + 0,4x
- 0,4x = 1,2
- x = 3.
Ответ: 3 кг.
Пример 4: система условий для нахождения двух концентраций
Условие:
При смешивании 4 кг первого раствора и 6 кг второго получается 35%-й раствор. Если же смешать 6 кг первого и 4 кг второго, получится 40%-й раствор. Найдите исходные концентрации.
- Переменные: x — концентрация первого раствора, y — второго (в долях).
- Первое условие: (4x + 6y) / 10 = 0,35 → 4x + 6y = 3,5.
- Второе условие: (6x + 4y) / 10 = 0,4 → 6x + 4y = 4.
- Решение системы:
- Умножаем первое уравнение на 3, второе на 2:
- 12x + 18y = 10,5
- 12x + 8y = 8
- Вычитаем: (12x + 18y) — (12x + 8y) = 10,5 — 8 → 10y = 2,5 → y = 0,25.
- Подставляем: 6x + 4*0,25 = 4 → 6x + 1 = 4 → x = 0,5.
- Умножаем первое уравнение на 3, второе на 2:
Ответ: 50% и 25%.
Что важно помнить, чтобы не допускать ошибок
- В уравнениях всегда используй десятичные дроби, а не проценты (0,07, а не 7%).
- Вода имеет нулевую концентрацию вещества, а чистое вещество — стопроцентную.
- Убеждайся в том, что ответ соответствует тому, о чём спрашивают в задаче (масса или концентрация).
- Если в условии несколько экспериментов, то рассматривай каждый отдельно, составляя свою систему уравнений.
Итог
Решение задач на смеси и сплавы — это не химия, а математическая модель. Чёткое следование алгоритму, внимательная работа с массой чистого вещества и регулярная тренировка позволят тебе превратить эти задачи в гарантированный источник баллов на экзамене.
Автор:
Доброва Дарья, методист «100балльного репетитора» по математике ОГЭ/10 класса
