11.低浓度糖浆提高糖度计算:把100L40%糖液制成55%标准糖浆,应加砂糖量-|||-多少?(已知40%的糖浆相对密度为1.176,55%糖浆相对密度为1.26;1kg砂糖-|||-占体积0.626;)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查溶液浓度变化的计算,涉及质量守恒、体积与质量的转换,以及相对密度的应用。
解题核心思路:
- 质量守恒:加入砂糖前后的糖质量保持不变(忽略溶解过程中体积变化的复杂因素)。
- 体积与质量转换:利用相对密度将体积转换为质量,再结合浓度计算糖的质量。
- 体积增量:根据砂糖质量计算其溶解后增加的体积,最终确定总溶液体积。
破题关键点:
- 明确初始糖质量:通过原糖液的体积、相对密度和浓度计算初始糖量。
- 建立方程:根据最终浓度要求,将总糖质量与新增砂糖质量关联,同时考虑体积变化。
步骤1:计算初始糖质量
原糖液质量为:
$100 \, \text{L} \times 1.176 \, \text{kg/L} = 117.6 \, \text{kg}$
其中糖的质量为:
$117.6 \, \text{kg} \times 40\% = 47.04 \, \text{kg}$
步骤2:设定未知数并建立方程
设加入砂糖质量为$x$ kg,则总糖质量为:
$47.04 \, \text{kg} + x \, \text{kg}$
新增体积为:
$0.626 \, \text{L/kg} \times x \, \text{kg} = 0.626x \, \text{L}$
最终溶液体积为:
$100 \, \text{L} + 0.626x \, \text{L}$
最终溶液质量为:
$(100 + 0.626x) \, \text{L} \times 1.26 \, \text{kg/L} = 1.26(100 + 0.626x) \, \text{kg}$
根据浓度要求,最终糖质量为总质量的55%:
$1.26(100 + 0.626x) \times 55\%$
步骤3:解方程求$x$
根据质量守恒列方程:
$47.04 + x = 1.26 \times 0.55 \times (100 + 0.626x)$
计算得:
$47.04 + x = 0.693(100 + 0.626x)$
展开并整理:
$47.04 + x = 69.3 + 0.433338x$
$x - 0.433338x = 69.3 - 47.04$
$0.566662x = 22.26$
$x \approx 39.1 \, \text{kg}$
步骤4:计算体积增量
新增体积为:
$39.1 \, \text{kg} \times 0.626 \, \text{L/kg} = 24.48 \, \text{L}$
最终溶液体积为:
$100 \, \text{L} + 24.48 \, \text{L} = 124.48 \, \text{L}$