Смеси, растворы и сплавы попадают в тринадцатый номер как самый «нефинансовый» его сюжет, но работает здесь та же схема, что и в задачах про деньги: одна модель, одно уравнение, в бланк уходит число. Спрашивают почти всегда что-то из пяти: концентрацию получившейся смеси, сколько воды долить, сколько воды выпарить, сколько чистого вещества добавить и какие массы взяли для сплава. Все пять вопросов закрываются одной величиной.
Одна величина, которую надо считать
Проценты - вещь относительная: 20% от 300 г и 20% от 500 г - это разные количества соли. Поэтому первым же действием проценты переводят в граммы или килограммы чистого вещества, и дальше вся задача превращается в арифметику с двумя числами: сколько всего и сколько из этого - вещество.
Сюжетов много, а операций над раствором всего четыре. Различаются они только тем, какая из двух масс меняется.
Операция
Масса раствора M
Масса вещества m
Долили воду
выросла на x
не изменилась
Выпарили воду
уменьшилась на x
не изменилась
Добавили чистое вещество
выросла на x
выросла на тот же x
Слили два раствора
M1+M2
m1+m2
Это «одно действие» стоит записать отдельной формулой - она закрывает половину задач темы.
Куда сдвигается концентрация
Прежде чем считать, полезно понять, в какую сторону поедет ответ. Вода тянет концентрацию к нулю, чистое вещество - к ста процентам, а смешивание двух растворов всегда даёт что-то строго между исходными концентрациями.
Правило рычага
Когда сливают два раствора и все три концентрации известны, массы находятся без уравнения - по пропорции. Приём экономит минуты и на смешивании двух компонентов работает всегда.
Примеры решения
Пять примеров закрывают все пять вопросов номера.
Пример 1. Концентрация смеси
Смешали 4 кг раствора кислоты концентрации 15% и 6 кг раствора той же кислоты концентрации 40%. Сколько процентов составляет концентрация кислоты в полученной смеси?
Считаем кислоту в каждом растворе
m1=4⋅0,15=0,6кг,m2=6⋅0,40=2,4кг
Складываем массы
Складываются обе величины - и раствор, и кислота:
M=4+6=10кг,m=0,6+2,4=3кг
Переводим обратно в проценты
p=103⋅100%=30%
Результат лежит между 15% и 40% и ближе к 40% - второго раствора взяли больше. Направление сошлось.
Пример 2. Сколько воды долить
Имеется 250 г раствора соли концентрации 24%. Сколько граммов воды нужно долить, чтобы получить 15-процентный раствор?
Фиксируем то, что не меняется
Доливание воды соль не трогает:
m=250⋅0,24=60г
Находим новую массу раствора
Те же 60 г соли должны составить 15% от новой массы M:
60=M⋅0,15⟹M=0,1560=400г
Отвечаем на вопрос
Спрашивают не массу раствора, а сколько воды долили:
x=400−250=150г
Посмотри на график: первые 150 г воды сбрасывают концентрацию с 24% до 15%, а следующие 200 г - всего с 15% до 10%. Чем больше воды уже налито, тем слабее эффект новой порции.
Пример 3. Сколько воды выпарить
Из 800 г раствора, содержащего 7% соли, выпарили часть воды, и концентрация соли поднялась до 10%. Сколько граммов воды выпарили?
Соль остаётся на месте
m=800⋅0,07=56г
Находим массу оставшегося раствора
56=M⋅0,10⟹M=0,156=560г
Считаем испарившуюся воду
x=800−560=240г
Концентрация выросла - воды стало меньше, соли столько же. Направление верное.
Пример 4. Сколько чистого вещества добавить
Слиток массой 60 кг содержит 25% серебра. Сколько килограммов чистого серебра нужно добавить в сплав, чтобы доля серебра в нём стала равна 40%?
Считаем серебро в слитке
m=60⋅0,25=15кг
Составляем уравнение
Добавленные x кг - это чистое серебро, поэтому они попадают и в массу вещества, и в массу сплава:
60+x15+x=0,4
Решаем
15+x=0,4(60+x)
15+x=24+0,4x
0,6x=9⟹x=15
Проверяем
Стало 15+15=30 кг серебра на 60+15=75 кг сплава:
7530=0,4=40%
Пример 5. Массы двух сплавов
Имеются два сплава: в первом 12% меди, во втором 32% меди. Их сплавили и получили 150 кг сплава с содержанием меди 20%. Сколько килограммов первого сплава взяли?
Способ 1: уравнение по массе меди
Пусть первого сплава взяли x кг, тогда второго - (150−x) кг. Меди в смеси должно быть 150⋅0,2=30 кг:
0,12x+0,32(150−x)=30
Умножим на 100, чтобы убрать запятые:
12x+4800−32x=3000
−20x=−1800⟹x=90
Способ 2: правило рычага
Плечи отсчитываются от итоговой концентрации:
m2m1=20−1232−20=812=23
Всего 3+2=5 частей на 150 кг, значит одна часть - 30 кг. Первого сплава 3 части:
m1=3⋅30=90кг
Проверяем
90⋅0,12=10,8 кг и 60⋅0,32=19,2 кг, вместе 30 кг меди на 150 кг сплава - это 20%.
Частые ошибки
Что запомнить
Первым действием переводи проценты в массу чистого вещества: m=M⋅100p.
Долили или выпарили воду - m не изменилась, меняется только M. Это половина всех задач темы.
Добавили чистое вещество - x входит и в числитель, и в знаменатель.
Слили два раствора - складываются обе массы; итоговая концентрация строго между исходными.
Правило рычага m2m1=c−ab−c даёт массы без уравнения, когда известны все три концентрации.
Ответ в номере 13 - целое число или конечная десятичная дробь. Бесконечная периодическая дробь означает ошибку в уравнении.
Проверь себя
Из 600 г раствора с концентрацией соли 4% выпарили 200 г воды. Какой стала концентрация?
Смешали равные массы растворов концентрации 10% и 40%. Концентрация смеси равна
Смешали растворы концентрации 10% и 40% и получили 20%. Как относятся их массы m1:m2?
Что не меняется, когда в раствор доливают чистую воду?