5 апреля 2017
В закладки
Обсудить
Жалоба
Полезная информация по оформлению заданий с развернутым ответом и критерии оценивания. Памятка основана на демоверсии текущего года.
В задачах 33 и 34 единого правила оформления нет, но решение должно быть записано четко и логично, а все величины соотноситься с веществами.
Источник: vk.com/chem4you
himiya-30-34.pdf
КГБОУ «Бийский лицей— интернат Алтайского края»
Методика решения комбинированной задачи 34 в формате ЕГЭ
2021
Методическое пособие для учащихся школ с углубленным изучением химии.
Бийск 2021
Составитель:
Учитель химии высшей категории А.А.Кисельман
В учебно—методическом пособии рассматриваются типы и методика
решения задач (34—ая задача ЕГЭ). Данное пособие ориентировано на помощь
учащемуся в систематизации подходов к решению таких задач.
Содержание
1.
Введение …………………………………………………………………………………….. 4
2.
Условные типы задач с решением
1)
«Растворимость» и «Кристаллогидгат»… ……………………………. 5
2)
«На смесь»… …………………………………………………………………………. 6
3) «Соли»… …………………………………………………………………………………7
4)
«На нейтрализацию» ……………………………………………………………… 8
5)
«Электролиз»… …………………………………………………………………….. 9
6)
«На атомистику»… ……………………………………………………………….10
7)
«На пластинку»… ………………………………………………………………… 11
«Часть вещества разложилась»… ……………………………………….. 12
3.
Задачи для самостоятельного решения с ответами ………………….. 12
Введение
34—ая задача считается самой сложной в ЕГЭ по химии. Но она вполне
решаема при соответствующей подготовке. Нужно постараться визуально
представить происходящие превращения веществ, причем в хронологической
последовательности. Также следует помнить о том, что чаще всего вещества
для реакции не берутся в эквивалентных количествах. Одно из веществ может
оказаться в избытке и этот избыток способен прореагировать с вновь
добавленным реагентом.
Условно задачи можно разделить на несколько типов. Но это деление
слишком условно, т.к. задача обычно комбинированная и содержит элементы
нескольких типов. Если разобраться с каждым типом, то и с комбинированной
задачей можно справиться.
Также следует обратить особое внимание на оформление задачи.
Правильная запись всех величин и их единиц измерения поможет вам не
допустить ошибок в расчетах.
Не забудьте, что оцениваются также уравнения всех химических
реакций, описываемых в условии задачи.
Условные типы задач №34 ЕГЭ по химии 2021 с решениями
1.
«Растворимость» и «Кристаллогидрат»
Растворимость медного купороса (CuSO4 ∙ 5H2O) при некоторой
температуре составляет 35 г на 100 г воды. При этой температуре
приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество
медного купороса к 10%—ному раствору сульфата меди(II). К
полученному насыщенному раствору добавили 56,03 г цинка. После
завершения реакции к полученной смеси прибавили 292 г 25%—ного
раствора хлороводородной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н.у.)
газа. Вычислите массовую долю хлороводорода в конечном растворе
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1]
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
[2]
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Производим необходимые вычисления:
n(CuSO4 ∙ 5H2O) = 35 / 250 = 0,14 моль
n(CuSO4) = n(CuSO4 ∙ 5H2O) = 0,14 моль
m(CuSO4) = 0,14 ∙ 160 = 22,4 г
ω(CuSO4 в насыщенном р—ре) = 22,4 / 135 = 0,166
n(Zn исх.)[1] = 56,03 / 65 = 0,862 моль
n(H2 полученного) = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль
n(Zn прореаг.)[2] = n(H2 полученного) = 0,2 моль
n(Zn прореаг.)[1] = 0,862 – 0,2 = 0,662 моль
n(CuSO4 прореаг.) = n(Zn прореаг.)[1] = 0,662 моль
Пусть к исходному раствору добавили x моль CuSO4 ∙ 5H2O, а в
исходном растворе было y моль CuSO4
m(CuSO4 в насыщенном р—ре) = 160x + 160y г
m(CuSO4 ∙ 5H2O добавленного) = 250x г
m(исходного р—ра) = 160y / 0,1 = 1600y г
{ x + y = 0,662 160x + 160y 1600y + 250x = 0,166 { х = 0,312 моль y =
0,35 моль
m(исходного р—ра) = 1600 ∙ 0,35 = 560 г
m(CuSO4 ∙ 5H2O добавленного) = 250 ∙ 0,312 = 78 г
n(Cu полученной) = n(CuSO4 прореаг.) = 0,662 моль
m(Cu полученной) = 0,662 ∙ 64 = 42,368 г
m(H2 полученного) = 0,2 ∙ 2 = 0,4 г
m(HCl исх.) = 292 ∙ 0,25 = 73 г
n(HCl исх.) = 73 / 36,5 = 2 моль
n(HCl прореаг.) = 2n(H2 полученного) = 0,2 ∙ 2 = 0,4 моль
n(HCl ост.) = 2 – 0,4 = 1,6 моль
m(HCl ост.) = 1,6 ∙ 36,5 = 58,4 г
m(конечного р—ра) = 560 + 78 + 56,03 – 42,368 + 292 – 0,4 = = 943,262 г
(HCl) = 58,4 / 943,262 = 0,0619, или 6,19%
2.
«На смесь»
Смесь, состоящую из порошков алюминия и угля, прокалили без
доступа воздуха. После завершения реакции масса твёрдого остатка
составила 12,24 г. К этому остатку добавили 300 г раствора гидроксида
калия, взятого в избытке. При этом выделилось 10,752 л (н.у.) смеси
газов. Вычислите массовую долю тетрагидроксоалюмината калия в
конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые
указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления
(указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1] 4Al + 3C = Al4C3
[2] Al4C3 + 4KOH + 12H2O = 4K[Al(OH)4] + 3CH4
[3] 2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 3H2
Производим необходимые вычисления:
Пусть в исходной смеси было 4x моль Al и 3y моль С
m(Al) = 108x г m(C) = 36y г
m(исходной смеси) = m(твёрдого остатка) 108x + 36y = 12,24 г
n(Al4C3) = 1/3n(C) = y моль
n(прореаг. Al) = 4/3n(C) = 4y моль
n(ост. Al) = 4(x – y) моль
n(CH4) = 3n(Al4C3) = 3y моль
n(H2) = 1,5n(Al ост.) = 6(x – y) моль
n(смеси газов) = 10,752 / 22,4 = 0,48 моль
{ 108x + 36y = 12,24 3y+ 6(x – y) = 0,48 { х = 0,1 моль y = 0,04 моль
m(CH4) = 16 ∙ 0,12 = 1,92 г
m(H2) = 2 ∙ 0,36 = 0,72 г
n(K[Al(OH)4]) = 4n(Al4C3) + n(ост. Al) = 0,16 + 0,24 = 0,4 моль
m(K[Al(OH)4]) = 134 ∙ 0,4 = 53,6 г
m(р—ра) = 12,24 + 300 – 1,92 – 0,72 = 309,6 г
(K[Al(OH)4]) = 53,6 / 309,6 = 0,173, или 17,3%
3.
«Соли»
Раствор гидрокарбоната кальция содержит 88,8% кислорода по массе.
Этот раствор массой 540 г по каплям добавили к 120 г 0,4%—ного
раствора гидроксида натрия. Выпавший осадок отделили, а оставшийся
раствор нагрели до прекращения выделения газа. Вычислите массу
конечного раствора и массу соли в нём.
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1]
Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O
[2]
Na2CO3 + Ca(HCO3)2 = CaCO3 + 2NaHCO3
[3]
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Производим необходимые вычисления:
Пусть в исходном растворе было x моль Ca(HCO3)2 и y моль H2O
m(Ca(HCO3)2) = 162x г
m(H2O) = 18y г
n(O в Ca(HCO3)2) = 6n(Ca(HCO3)2) = 6x моль n(O в H2O) = n(H2O) = y моль
m(O в исходном растворе) = 540 · 0,888 = 479,52 г
n(O в исходном растворе) = 479,52 / 16 = 29,97 моль
{ 162x + 18y = 540 6x + y = 29,97 { x = 0,01 моль y = 29,91 моль
m(NaOH исх.)[1] = 120 ∙ 0,004 = 0,48 г
n(NaOH исх.)[1] = 0,48 / 40 = 0,012 моль
Ca(HCO3)2 в избытке по [1]
n(CaCO3 полученного)[1] = 0,5n(NaOH исх.)[1] = 0,006 моль
n(Ca(HCO3)2 прореаг.)[1] = 0,5n(NaOH исх.)[1] = 0,006 моль
n(Ca(HCO3)2 ост.)[1] = 0,01 – 0,006 = 0,004 моль
n(Na2CO3 полученного)[1] = 0,5n(NaOH исх.)[1] = 0,006 моль
Na2CO3 в избытке по [2]
n(CaCO3 полученного)[2] = n(Ca(HCO3)2 ост.)[1] = 0,004 моль
n(CaCO3 полученного)[1] и [2] = 0,006 + 0,004 = 0,01
m(CaCO3 полученного)[1] и [2] = 0,01 · 100 = 1 г
n(Na2CO3 прореаг.)[2] = n(Ca(HCO3)2 ост.)[1] = 0,004 моль
n(Na2CO3 ост.)[2] = 0,006 – 0,004 = 0,002 моль
n(NaHCO3 полученного)[2] = 2n(Ca(HCO3)2 ост.)[1] = 0,008 моль
n(CO2 полученного)[3] = 0,5n(NaHCO3 полученного)[2] = = 0,004 моль
m(CO2 полученного)[3] = 0,004 · 44 = 0,176 г
n(Na2CO3 полученного)[3] = 0,5n(NaHCO3 полученного)[2] = = 0,004 моль
n(Na2CO3 в конечном растворе) = 0,002 + 0,004 = 0,006 моль
m(Na2CO3 в конечном растворе) = 0,006 · 106 = 0,636 г
m(р—ра) = 540 + 120 – 1 – 0,176 = 658,824 г
4.
«На нейтрализацию»
Фторид фосфора(V) растворили в 2%—ном растворе ортофосфорной
кислоты. В результате реакции образовался раствор, в котором массовая
доля фтороводорода оказалась в 4,9 раза меньше массовой доли
ортофосфорной кислоты. К полученному раствору добавили 2020 г
раствора гидроксида стронция, взятого в избытке. При этом
образовалось 29 г осадка. Вычислите массу конечного раствора.
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1]
PF5 + 4H2O = H3PO4 + 5HF
[2] 3Sr(OH)2 + 2H3PO4 = Sr3(PO4)2 + 6H2O
[3] Sr(OH)2 + 2HF = SrF2 + 2H2O
Производим необходимые вычисления:
Пусть было x моль PF5 и в исходном растворе y моль H3PO4
n(HF) = 5n(PF5) = 5x моль
n(H3PO4 полученной)[1] = n(PF5) = x моль
n(H3PO4 в растворе после [1]) = x + y моль
m(HF) = 5x ∙ 20 = 100x г
m(H3PO4 в растворе после [1]) = 98(x + y) г
n(Sr3(PO4)2) = 0,5n(H3PO4 прореаг.)[2] = 0,5(x + y) моль
n(SrF2) = 0,5n(HF прореаг.)[3] = 0,5 ∙ 5x моль
m(Sr3(PO4)2) = 0,5(x + y) ∙ 454 = 227(x + y) г
m(SrF2) = 0,5 ∙ 5x ∙ 126 = 315x г
{ 98(x + y) = 4,9 ∙ 100x 227(x + y)+ 315x = 29 { х = 0,02 моль y = 0,08 моль
m(PF5) = 126 ∙ 0,02 = 2,52 г
m(H3PO4 в исходном растворе) = 98 ∙ 0,08 = 7,84 г
m(исходного раствора H3PO4) = 7,84 / 0,02 = 392 г
m(конечного раствора) = 2,52 + 392 + 2020 – 29 = 2385,52 г
5.
«Электролиз»
Для проведения электролиза взяли раствор нитрата серебра. После того
как объём газа, выделившийся на аноде, оказался в 1,2 раза меньше
объёма газа, выделившегося на катоде, процесс остановили. (Объёмы
газов измерены при одинаковых условиях). Масса образовавшегося в
процессе электролиза раствора оказалась на 51,8% меньше массы
исходного раствора. К полученному раствору добавили равный ему по
массе 20%—ный раствор гидроксида натрия. Определите среду конечного
раствора и массовую долю соли в нём.
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1]
4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + 4HNO3 + O2 (электролиз)
[2]
2H2O = 2H2 + O2 (электролиз)
[3]
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
Производим необходимые вычисления:
Пусть масса исходного раствора составляет 100 г, в реакцию [1]
вступило x моль AgNO3, а в реакцию [2] вступило y моль H2O
n(O2 полученного)[1] = 0,25n(AgNO3 прореаг.)[1] = 0,25x моль
n(O2 полученного)[2] = 0,5n(H2O прореаг.)[2] = 0,5y моль
n(O2 полученного)[1] и [2] = 0,25x + 0,5y моль
m(O2 полученного)[1] и [2] = 32(0,25x + 0,5y) г
n(H2 полученного)[2] = n(H2O прореаг.)[2] = y моль
m(H2 полученного)[2] = 2y г
n(Ag полученного)[1] = n(AgNO3 прореаг.)[1] = x моль
m(Ag полученного)[1] = 108x г
m(р—ра после электролиза) = 100 ∙ (1 – 0,518) = 48,2 г
{ 1,2(0,25x + 0,5y) = y 100 – 108x – 32(0,25x + 0,5y) – 2y = 48,2 { х = 0,4
моль y = 0,3 моль
n(HNO3 полученной)[1] = n(AgNO3 прореаг.)[1] = 0,4 моль
m(NaOH исх.)[3] = 48,2 ∙ 0,2 = 9,64 г
n(NaOH исх.)[3] = 9,64 / 40 = 0,241 моль
HNO3 в избытке по [3]
n(NaNO3 полученного)[3] = n(NaOH исх.)[3] = 0,241 моль
m(NaNO3 полученного)[3] = 0,241 ∙ 85 = 20,485 г
m(конечного р—ра) = 48,2 + 48,2 = 96,4 г
(NaNO3) = 20,485 / 96,4 = 0,2125, или 21,25%
В конечном растворе кислая среда.
6.
«На атомистику»
Смесь малахита ((CuOH)2CO3) и карбоната цинка, в которой
соотношение числа атомов углерода к числу атомов кислорода равно 5 :
19, растворили в 580,1 г разбавленного раствора серной кислоты. При
этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось
11,2 л газа (н.у.). К полученному раствору добавили 52 г цинка. После
того как массовая доля сульфата меди(II) уменьшилась до 2,5%, всю
смесь цинка и меди отделили. Вычислите массовую долю сульфата
цинка в конечном растворе.
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1]
(CuOH)2CO3 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O
[2]
ZnCO3 + H2SO4 = ZnSO4 + CO2 + H2O
[3]
CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4
Производим необходимые вычисления:
Пусть в исходной смеси было x моль (CuOH)2CO3 и y моль ZnCO3
n(O в (CuOH)2CO3) = 5n((CuOH)2CO3) = 5x моль
n(O в ZnCO3) = 3n(ZnCO3) = 3y моль
n(C в (CuOH)2CO3) = n((CuOH)2CO3) = x моль
n(C в ZnCO3) = n(ZnCO3) = y моль
n(CO2 полученного)[1] и [2] = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль
n(CO2 полученного)[1] = n((CuOH)2CO3) = x моль
n(CO2 полученного)[2] = n(ZnCO3) = y моль
{ x + y = 0,5 x + y 5x + 3y = 5 19
х = 0,2 моль y = 0,3 моль
m((CuOH)2CO3) = 222 ∙ 0,2 = 44,4 г
m(ZnCO3) = 125 ∙ 0,3 = 37,5 г
m(CO2 полученного)[1] и [2] = 44 ∙ 0,5 = 22 г
m(р—ра после [1] и [2]) = 44,4 + 37,5 + 580,1 – 22 = 640 г
n(CuSO4 полученного)[1] = 2n((CuOH)2CO3) = 0,4 моль
m(CuSO4 полученного)[1] = 160 ∙ 0,4 = 64 г n(Zn исх.) = 52 / 65 = 0,8 моль
Пусть в реакцию [3] вступило z моль Zn
m(Zn прореаг.) = 65z г
n(Cu полученной) = n(Zn прореаг.) = z моль
m(Cu полученной) = 64z г
n(CuSO4 прореаг.)[3] = n(Zn прореаг.) = z моль
m(CuSO4 прореаг.)[3] = 160z г
m(конечного р—ра) = 640 + 65z – 64z = 640 + z г 64 – 160z 640 + z = 0,025
z = 0,3 моль
n(ZnSO4 полученного)[2] = n(ZnCO3) = 0,3 моль
n(ZnSO4 полученного)[3] = n(Zn прореаг.) = 0,3 моль
n(ZnSO4 полученного)[2] и [3] = 0,3 + 0,3 = 0,6 моль
m(ZnSO4 полученного)[2] и [3] = 161 ∙ 0,6 = 96,6 г
m(конечного р—ра) = 640 + 0,3 = 640,3 г
(ZnSO4) = 96,6 / 640,3 = 0,151, или 15,1%
7.
«На пластинку»
Магниевую пластинку поместили в 483 г 20%-ного раствора сульфата
цинка. После того как масса раствора уменьшилась на 20,5 г, пластинку
вынули. К оставшемуся раствору добавили 224 г 40%-ного раствора
гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в
образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1]
Mg + ZnSO4 = MgSO4 + Zn
[2]
MgSO4 + 2KOH = Mg(OH)2 + K2SO4
[3]
ZnSO4 + 4KOH = K2[Zn(OH)4] + K2SO4
Производим необходимые вычисления:
m(ZnSO4 исх.)[1] = 483 ∙ 0,2 = 96,6 г
n(ZnSO4 исх.)[1] = 96,6 / 161 = 0,6 моль
Пусть в реакцию [1] вступило x моль Mg
n(Zn полученного)[1] = n(Mg прореаг.)[1] = x моль
m(Mg прореаг.)[1] = 24x г
m(Zn полученного)[1] = 65x г 483 + 24x – 65x = 462,5 г 65x – 24x = 20,5
г
41x = 20,5 г x = 0,5 моль
n(MgSO4 полученного)[1] = n(Mg прореаг.)[1] = 0,5 моль
n(ZnSO4 прореаг.)[1] = n(Mg прореаг.)[1] = 0,5 моль
n(ZnSO4 ост.)[1] = 0,6 – 0,5 = 0,1 моль
m(KOH исх.)[2] и [3] = 224 ∙ 0,4 = 89,6 г
n(KOH исх.)[2] и [3] = 89,6 / 56 = 1,6 моль
n(Mg(OH)2 полученного)[2] = n(MgSO4 полученного)[1] = 0,5 моль
m(Mg(OH)2 полученного)[2] = 58 ∙ 0,5 = 29 г
n(KOH прореаг.)[2] = 2n(MgSO4 полученного)[1] = 1 моль
n(KOH прореаг.)[3] = 4n(ZnSO4 ост.)[1] = 0,4 моль
n(KOH прореаг.)[2] и [3] = 1 + 0,4 = 1,4 моль
n(KOH ост.)[2] и [3] = 1,6 – 1,4 = 0,2 моль
m(KOH ост.)[2] и [3] = 56 ∙ 0,2 = 11,2 г
m(р—ра) = 483 – 20,5 + 224 – 29 = 657,5 г
ω(KOH) = 11,2 / 657,5 = 0,017, или 1,7%
8.
«Часть вещества разложилась»
При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась.
При этом образовался твёрдый остаток массой 37,98 г. В этом остатке
число атомов алюминия в 5 раз меньше числа атомов кислорода.
Остаток полностью растворили в необходимом для реакции
минимальном объёме 24%—ного раствора гидроксида натрия. При этом
образовался тетрагидроксоалюминат натрия. Определите массовую
долю нитрата натрия в полученном растворе.
Решение:
Записываем уравнения реакций:
[1] 4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
[2]
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
[3]
Al(NO3)3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaNO3
Производим необходимые вычисления:
Пусть в твёрдом остатке было x моль Al2O3 и y моль Al(NO3)3
m(Al2O3) = 102x г
m(Al(NO3)3) = 213y
г n(Al в Al2O3) = 2n(Al2O3) = 2x моль
n(Al в Al(NO3)3) = n(Al(NO3)3) = y моль
n(O в Al2O3) = 3n(Al2O3) = 3x моль
n(O в Al(NO3)3) = 9n(Al(NO3)3) = 9y моль
{ 102x + 213y = 37,98 5(2x + y) = 3x + 9y { х = 0,08 моль y = 0,14 моль
n(NaOH прореаг.)[2] = 2n(Al2O3 исх.)[2] = 0,16 моль
n(NaOH прореаг.)[3] = 4n(Al(NO3)3 исх.)[3] = 0,56 моль
n(NaOH прореаг.)[2] и [3] = 0,16 + 0,56 = 0,72 моль
m(NaOH прореаг.)[2] и [3] = 0,72 · 40 = 28,8 г
m(исх. р—ра NaOH)[2] и [3] = 28,8 / 0,24 = 120 г
n(NaNO3 полученного)[3] = 3n(Al(NO3)3 исх.)[3] = 0,42 моль
m(NaNO3 полученного)[3] = 0,42 · 85 = 35,7 г
m(р—ра) = 37,98 + 120 = 157,98 г
(NaNO3) = 35,7 / 157,98 = 0,226, или 22,6%
Задачи для самостоятельного решения:
В ответе записывайте уравнения реакций, которые указаны в условии
задачи, и приводите все необходимые вычисления (указывайте единицы
измерения искомых физических величин
1.
Дан раствор серы в жидком сероуглероде (CS2). Этот раствор
массой 5,4 г сожгли в избытке кислорода. Полученную смесь
газообразных оксидов пропустили через 900 г бромной воды. При
этом образовался окрашенный раствор массой 909,6 г. Вычислите
массовую долю сероуглерода в исходном растворе.) Ответ: (CS2) =
3,8 / 5,4 = 0,704, или 70,4%
2.
Через 3%—ный раствор гидроксида бария пропустили 1,21 л
углекислого газа (н.у.), при этом углекислый газ поглотился
полностью. Выпавший осадок массой 5,122 г отделили, а к
оставшемуся раствору добавили 49 г 5%—ного раствора серной
кислоты. Найдите массовую долю кислоты в образовавшемся
растворе. Ответ: ω(H2SO4) = 1,078 / 269,76 = 0,004, или 0,4%
3.
Смесь оксида кремния(IV) и карбоната кальция общей массой 94 г с
молярным соотношением 4 : 7 прокалили до постоянной массы.
Получившийся при этом газ пропустили через 100 г 10%-ного
раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю соли в
полученном растворе. Ответ: (NaHCO3) = 21 / 111 = 0,189, или 18,9%
4.
Раствор нитрата серебра массой 224 г содержит равное число атомов
кислорода и водорода. К этому раствору добавили 25%-ный раствор
хлорида цинка. При этом в растворе не осталось ни ионов серебра,
ни хлорид—анионов. К полученному раствору добавили 320 г 30%—
ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю
гидроксида натрия в конечном растворе. Ответ: (NaOH) = 16 / 672,5 =
0,0238, или 2,38%
5.
Сухая смесь сульфата аммония и гидроксида бария содержит 27%
кислорода по массе. В результате нагревания 47,4 г этой смеси
выделился аммиак, который полностью поглотили 97,5 г раствора
хлорида железа(III) с массовой долей соли 10%. Определите
массовую долю соли в образовавшемся растворе. Ответ:
(NH4Cl) = 9,63
/ 94,48 = 0,102, или 10,2%
6.
Смесь оксида меди(II) и меди общей массой 70,4 г с молярным
соотношением 2 : 3 добавили к 392 г 10%—ного раствора серной
кислоты. После завершения реакции к полученной смеси прибавили
28 г железа. Всю смесь железа и меди общей массой 68,8 г отделили
и добавили к 365 г 15%-ного раствора соляной кислоты. Определите
массовую долю соляной кислоты в полученном растворе. Ответ:
(HCl) = 40,15 / 375,8 = 0,107, или 10,7%
7.
Растворимость безводного сульфата меди(II) при некоторой
температуре составляет 25 г на 100 г воды. При этой температуре
приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое
количество медного купороса (CuSO4 ∙ 5H2O) к 550 мл воды.
Раствор разлили в две колбы. Раствор в первой колбе подвергли
электролизу. Электрический ток пропускали до полного
обесцвечивания раствора. При этом образовалось 48 г металла. В
раствор во второй колбе поместили железную пластинку. После того
как массовая доля сульфата меди(II) уменьшилась в 5 раз, пластинку
вынули. Определите массовую долю сульфата железа(II) в конечном
растворе, образовавшемся во второй колбе. Ответ:
(FeSO4) = 30,4 / 198,4
= 0,153, или 15,3%
8.
Образец нитрата железа(III) массой 363 г разделили на две части.
При нагревании первой части образовалась твёрдая смесь оксида
железа(III) и нитрата железа(III) с молярным соотношением 3 : 4. К
этой смеси последовательно добавили 266 мл воды и 480 г 15%-ного
раствора гидроксида натрия. При этом массовая доля гидроксида
натрия уменьшилась в 5 раз. Вторую часть добавили к 170 г 34%—
ного водного раствора аммиака. Определите массовую долю
аммиака в конечном растворе. Ответ: (NH3) = 32,3 / 237,5 = 0,136, или 13,6%
9.
Через 512 г 20%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали
электрический ток до тех пор, пока массовая доля сульфата меди(II)
не уменьшилась в 2,5 раза. Из полученного раствора отобрали
порцию. В отобранную порцию раствора поместили железную
пластинку. После полного завершения всех реакций железную
пластинку вынули, а масса отобранной порции раствора
увеличилась на 12,3 г. Вычислите массу порции, отобранной из
раствора, который образовался после электролиза. Ответ: m(CuSO4 в
порции раствора) = 0,15 · 160 = 24 г m(порции раствора) = 24 / 0,08 = 300 г
10.186,25 г 16%—го раствора хлорида калия подвергли электролизу (с
инертными электродами). Процесс прекратили, когда на катоде
выделилось 13,44 л (при н. у.) газа. Через оставшийся раствор
пропустили сероводород, при этом в конечном растворе общее
число атомов калия и серы оказалось равным 3,311 · 1023.
Вычислите массовые доли веществ в конечном растворе. Ответ:
ω(K2S) = 16,5 : 169,55 · 100% = 9,73% ω(KOH) = 5,6 : 169,55 · 100% = 3,3%
11.
Нитрат меди (II) массой 65,8 г частично разложился при нагревании.
Весь полученный при этом твердый остаток добавили к 340 г 10%—
го раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю
гидроксида натрия в растворе над осадком, если массовая доля
кислорода (как элемента) в осадке составляет 24,16%. Ответ:
ω(NaOH)
= 26 : 349 · 100% = 7,45%
12.
Смесь гексагидрата хлорида кальция и декагидрата карбоната
натрия, содержащую 43,2 г кристаллизационной воды, растворили в
250 мл воды, выпавший осадок отделили. В полученном растворе не
содержалось ни ионов кальция, ни карбонат—ионов. К полученному
раствору добавили 89,25 г раствора хлорида алюминия, в результате
массовая доля хлоридионов в итоговом растворе оказалась равна
6,39%. Вычислите массовую долю хлорида алюминия в
добавленном растворе. Ответ: ω(AlCl3) = 18,69 : 89,25 · 100% = 20,94%
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
гимназия №4 г. Канска
Методическое пособие для обучающихся 11 классов
профильного направления «Химия»
Алгоритмы решения 34 задания ЕГЭ по химии
Подготовил:
ученик 11Б класса
МАОУ гимназии №4
Ходасевич Егор
Канск, 2022 г.
Оглавление
|
Спецификация:………………………………… |
3 |
|
Оценивание 34 задания………………………. |
4 |
|
Типы задач…………………………………….. |
5 |
|
Что нужно знать для выполнения?……………. |
7 |
|
Химические свойства………………………… |
8 |
|
• Оксиды …………………………………… |
8 |
|
• Основания………………………………… |
9 |
|
• Соли……………………………………….. |
10 |
|
• Кислоты…………………………………… |
11 |
|
Алгоритм решения……………………………. |
12 |
|
Примеры решения задач по алгоритму……… |
13 |
|
Задача на электролиз………………………….. |
13 |
|
Задача на кристаллогидрат…………………… |
18 |
|
Задача на пластинку …………………………… |
21 |
|
Задача на выход реакции……………………… |
24 |
|
Задача на растворимость……………………… |
26 |
34 задание ЕГЭ по химии является расчётной задачей высокого уровня сложности. При решении данного типа задач задействуются все алгоритмы, механизмы и знания по неорганической химии за школьный курс.
Спецификация:
- Расчёты с использованием понятий «растворимость», «массовая доля вещества в растворе».
- Расчёты массы (объёма, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).
- Расчёты массы (объёма, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определённой массовой долей растворённого вещества.
- Расчёты массовой доли (массы) химического соединения в смеси
Так как задание повышенного уровня сложности, решает его маленький процент сдающих экзамен.
Правильный ответ должен включать в себя:
- Правильно записанные уравнения всех реакций
- Правильно выполненные вычисления
- Логическую взаимосвязь физических величин, на основании которой проводятся расчёты
- Правильно определённая искомая величина
Оценивание 34 задания
|
Ответ правильный и полный, содержит следующие элементы: • правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания; • правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания; • продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которой проводятся расчёты; • в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина |
4 |
|
Правильно записаны три элемента ответа |
3 |
|
Правильно записаны два элемента ответа |
2 |
|
Правильно записаны один элемента ответа |
1 |
|
Все элементы ответа записаны неверно |
0 |
|
Максимальный балл |
4 |
Типы задач
Существует несколько типов 34 задания
- На атомы
Смесь малахита ((CuOH)2CO3) и карбоната цинка, в которой
соотношение числа атомов углерода к числу атомов кислорода равно 5 : 19, растворили в 580,1 г разбавленного раствора серной кислоты. При этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось 11,2 л газа (н.у.). К полученному раствору добавили 52 г цинка. После того как массовая доля сульфата меди(II) уменьшилась до 2,5%, всю смесь цинка и меди отделили. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.
- На растворимость
Растворимость карбоната аммония составляет 96 г на 100 г воды. Приготовили насыщенный раствор с 250 мл воды, разделили его на две колбы. В первую колбу добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели, а во вторую — 250 г соляной кислоты (тоже в избытке). При этом из второй колбы выделилось в три раза меньше газа (при одинаковых условиях), чем из первой. Определите массовую долю соли во второй пробирке.
- На электролиз
Для проведения электролиза взяли раствор нитрата серебра. После того
как объём газа, выделившийся на аноде, оказался в 1,2 раза меньше
объёма газа, выделившегося на катоде, процесс остановили. (Объёмы
газов измерены при одинаковых условиях). Масса образовавшегося в
процессе электролиза раствора оказалась на 51,8% меньше массы
исходного раствора. К полученному раствору добавили равный ему по
массе 20%-ный раствор гидроксида натрия. Определите среду конечного
раствора и массовую долю соли в нём.
- На неполное разложение
При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась.
При этом образовался твёрдый остаток массой 37,98 г. В этом остатке
число атомов алюминия в 5 раз меньше числа атомов кислорода.
Остаток полностью растворили в необходимом для реакции
минимальном объёме 24%-ного раствора гидроксида натрия. При этом
образовался тетрагидроксоалюминат натрия. Определите массовую
долю нитрата натрия в полученном растворе.
- На пластинку
Магниевую пластинку поместили в 483 г 20%-ного раствора сульфата цинка. После того как масса раствора уменьшилась на 20,5 г, пластинку вынули. К оставшемуся раствору добавили 224 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)
- Определение типа соли
Раствор гидрокарбоната кальция содержит 88,8% кислорода по массе.
Этот раствор массой 540 г по каплям добавили к 120 г 0,4%-ного
раствора гидроксида натрия. Выпавший осадок отделили, а оставшийся
раствор нагрели до прекращения выделения газа. Вычислите массу
конечного раствора и массу соли в нём.
- Выход реакции
При обжиге 65,79 г известняка, содержащего 5% примесей, был получен углекислый газ с выходом 80%, который пропустили через 328 мл 20%-ого раствора гидроксида натрия (p=1,22 г/мл). Определите состав и массовые доли веществ в полученном растворе.
- На смесь
Смесь, состоящую из порошков алюминия и угля, прокалили без доступа воздуха. После завершения реакции масса твёрдого остатка составила 12,24 г. К этому остатку добавили 300 г раствора гидроксида калия, взятого в избытке. При этом выделилось 10,752 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массовую долю тетрагидроксоалюмината калия в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
- На кристаллогидрат
Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5,0%-ного раствора серной кислоты (р = 1,03 г/см3). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Что нужно знать для выполнения?
- Формулы
- Химические свойства веществ, чтобы записать уравнения реакций
- Примерный алгоритм решения
Начнём с формул. На самом деле формулы для решения задач запомнить не так трудно, потому что их небольшое количество. Большую часть формул можно вывести из других.
Пример: m = n ∙ M
n = m/М
Для решения расчетных задач по химии понадобятся следующие физические величины и формулы для их вычисления.
|
Формула |
|
|
Количество вещества n (моль) |
n=m/Mr n=V/22.4 (л/моль) |
|
Масса вещества m (г) |
m=n•Mr |
|
Объем вещества V (л) |
V=n • 22.4 (л/моль) V=m/ρ |
|
Массовая доля W (%) |
А)элемента W=Ar*n/Mr*100% Б)веществаW=m(ч.в.)/m(р-ра)*100% |
|
Плотность ρ (г/мл) |
ρ=m(р-ра)/V(р-ра) |
|
Выход продукта реакции (%) |
η=m(пр.)/m(теор.) |
|
Относительная плотность газа А по газу В |
Dв(A)=M(A)/M(B) |
Химические свойства
Для составления уравнений реакций в решении задачи, следует знать все химические свойства всех веществ. Ведь это обязательное условие для решения задачи.
-
Оксиды
это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов (т. е. бинарные соединения), один из которых — кислород в степени окисления −2.
Оксиды делятся на две группы солеобразующие (ВеО, ZnO, CaO) и несолеобразующие (NO, N2O, CO).
В свою очередь солеобразующие делятся ещё на три группы: основные (степень окисления метала +1,+2), амфотерные (степень окисления метала +3,+4,+5), кислотные (степень окисления метала +6,+7; степень окисления не метала +3 и больше)
Основные
1.Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой
CaO + H2O → Ca(OH)2
2.Взаимодействие с кислотами
MgO+ 2HNO3 → Mg(NO3)2+ 2H2O
3.Взаимодействие с кислотными оксидами
BaO + SO3 → BaSO4
4. Взаимодействие с амфотерными оксидами
Na2O + Al2O33 → NaAlO2
Кислотные
1.Взаимодействие с водой (образование кислоты)
SO3 + H2O → H2SO4
2. Взаимодействие с основными оксидами
SO3 + CuO → CuSO4
3. Взаимодействие с амфотерными оксидами
SO3 + Al2O3 → Al2 (SO4) 3
4. Взаимодействие с основаниями
N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O
Амфотерные
1. С кислотами (образование соли этой кислоты и воды)
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
2. Взаимодействие с кислотными оксидами
Al2O3 + N2O5 → 2Al(NO3) 3
3.Взаимодействие с основными оксидами
Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2
4. Взаимодействие с щелочами (раствор)
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH) 4]
5. Взаимодействие с щелочами (расплав)
ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O
-
Основания
это сложные вещества, которые состоят из катиона металла и гидроксильной группы (OH).
1.Взаимодействие с кислотными оксидами
N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O
2. Взаимодействие с кислотами
Ba(OH) 2 + 2HNO3 → Ba(NO3) 2 + 2H2O
3. Взаимодействие с солями
KOH + MgSO4 → Mg(OH) 2↓ + K2SO4
4. Термическое разложение (только нерастворимые основания)
Cu(OH) 2 → CuO +H2O
5. Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами
Al(OH) 3(тв.) + KOH(тв.) → KAlO2 + 2H2O
Al(OH) 3(р-р) + KOH(р-р) → K[Al(OH) 4]
-
Соли
это сложные вещества, в состав которых входят катионы металла и анионы кислотного остатка. Иногда в состав солей входят водород или гидроксид-ион.
Соли делятся на 4 группы: средние (метал + кислотный остаток), кислые (метал + Н + кислотный остаток), основные (метал + ОН + кислотный остаток), комплексные(K[Al(OH)4])
Средние
1.Диссоциация
NaCl → Na+ + Cl—
2. Термическое разложение
CaCO3 → CaO + CO2
3. Взаимодействие солей с металлами
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
4. Гидролиз
Na2 CO3 + H2 O → NaOH + NaHCO3
5.Взаимодействие с кислотами
K2 CO3 + 2HCl → 2KCl + CO2 +H2 O
6. Взаимодействие с основаниями
Fe(NO3)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaNO3
7.Взаимодействие с солями
AgCl + 2Na2 S2 O3 → Nа3 [Ag(S2 O3)2] + NaCl
Кислые
1.Диссоциация.
NaHCO3 → Na + +HCO3 — HCO3− → H + + CO3 2-
2. Термическое разложение
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2 O
3. Взаимодействие солей со щелочью.
Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 → 2BaCO3 + 2H2 O
Основные
1.Термическое разложение
[Cu(OH)]2 CO3 → 2CuO + CO2 + H2 O
2.Взаимодействие с кислотами
Sn(OH)Cl + HCl → SnCl2 + H2 O
3. Диссоциация
Mg(OH)Cl → Mg(OH)+ + Cl— Mg(OH)+ → Mg2+ + OH—
Комплексные
1.Взаимодействие с кислотами
Na[Al(OH)4] + 4HCl(изб.) → NaCl + AlCl3 + 4H2 O
Na[Al(OH)4] + HCl(нед.) → NaCl + Al(OH)3 + H2 O
2.Диссоциация
K[Al(OH)4] → K++ [Al(OH)4] —
3. Взаимодействие с сероводородом
K[Al(OH)4]+ H2 S → KHS+Al(OH)3 ↓ +H2 O
4. Взаимодействие с кислотными оксидами
K[Al(OH)4]+CO2 → KHCO3+Al(OH)3 ↓
5.Термическое разложение
K[Al(OH)4] → KAlO2 +2H2 O
-
Кислоты
это сложные вещества, состоящие из атомов водорода (которые могут замещаться на атомы металлов) и кислотных остатков.
1. Диссоциация
HNO3 → H + + NO -3
2. Разложение
H2CO3 → H2O + CO2 ↑
3. Взаимодействие с металлами (до Н)
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑
4. Взаимодействие с основаниями
H3 PO4+3NaOH →Na 3 PO4+3H2O
5. Взаимодействие с солями
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl↑
6. Взаимодействие с основными оксидами
K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O
7. Взаимодействие с амфотерными оксидами
2HNO 3 +ZnO → Zn(NO3) 2+H2O
Алгоритм решения
На самом деле все задачи уникальны и сложны по-своему. Очень трудно составить один алгоритм для решения всех задач. Можно только выявить некоторые базовые модули, определяющие общую стратегию и основные этапы решения задачи. А уже из них выстраивать ход решения, наполняя пустой алгоритм содержанием.
Поэтому я разработал алгоритм, которым можно пользоваться при решении этих задач
А) Определяем тип задачи
Б) Структурируем все данные (пишем дано)
В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)
Г) Устанавливаем логические связи (формулируем главный вопрос задачи, т.е. находим вещество, количество которого необходимо рассчитать, и логическую цепочку, связывающую количество этого вещества с веществами, количество которых мы знаем или можем вычислить).
Д)Решаем задачу
Примеры решения задач по алгоритму
Задача на электролиз
Электролиз 640 г 15%-го раствора сульфата меди(II) прекратили, когда масса раствора уменьшилась на 32,0 г. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-го раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
А) Определяем тип задачи
Данная задача относится к типу задач на электролиз. Нужно вспомнить что мы знаем про электролиз.
Электролиз (греч. elektron — янтарь + lysis — разложение) — химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока.
Процесс электролиза заключается в перемещении катионов (положительно заряженных ионов) к катоду (заряжен отрицательно), и отрицательно заряженных ионов (анионов) к аноду (заряжен положительно).
- NaCl + H2O → H2 + Cl2 + NaOH
- CuSO4 + H2O → Cu + O2 + H2SO4
Медь относится к малоактивным металлам, поэтому сама в чистом виде выделяется на катоде. Анион кислородсодержащий, поэтому в реакции выделяется кислород. Сульфат-ион никуда не исчезает, он соединяется с водородом воды и превращается в серую кислоту.
- В безводных расплавах реакции записываются еще проще: вещества распадаются на составные части:
AlCl3 → Al + Cl2
LiBr → Li + Br2
Если в условии задачи электролиз прекратили, то в дальнейшем взаимодействует не только продукт реакции, но и то вещество, которое подверглось электролизу.
Пример: При проведении электролиза 500 г 16%-го раствора сульфата меди(II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа (н. у.). К образовавшемуся раствору прибавили 53,0 г 10%-го раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.
В данном случае будет составлено 3 уравнения реакций:
- Электролиз сульфата меди (II).
- Реакция остатка сульфата меди (II) с карбонатом натрия
- Реакция серной кислоты с карбонатом натрия
Б) Структурируем все данные (пишем дано)
m (р-ра)(CuSO4)=640г
w (CuSO4)=15%
m (р-ра)(NaOH)=400г
w (NaOH)=20%
В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)
1) 2 CuSO4 + 2 H2O → O2 + 2 H2SO4 + 2 Cu
(электролиз 640 г 15%-го раствора сульфата меди(II) прекратили)
2) H2SO4 + 2 NaOH → 2 H2O+ Na2SO4
(К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-го раствора гидроксида натрия)
3) CuSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2
(так как электролиз прекратили, в нём осталась какая-то доля сульфата меди(II), которая тоже будет реагировать с гидроксидом натрия)
Вывод: у нас получилось 3 уравнения реакций по которым мы будем вести вычисления
Г) Устанавливаем логические связи
Требуется найти массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.
1.Чтобы найти массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе нужно знать массу раствора и массу самого гидроксида в этом растворе
W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%
2. Сульфат меди количественно связан с гидроксидом натрия- гидроксида натрия в 2 раза больше (3 реакция)
3. Гидроксид натрия связан с серной кислотой- гидроксида натрия в 2 раза больше (2 реакция)
4. Сульфат меди связан с серной кислотой – равны (1 реакция)
5.Сульфат меди связан с гидроксидом меди- равны (3 реакция)
Д)Решаем задачу
1.m(ч-в)(CuSO4)= 640г*15%/100% = 96г
2.n(CuSO4)= m/Mr = 96г/160 = 0,6 моль
3.m(ч-в)(NaOH)= 400г*20%/100% = 80г
4.n(NaOH)= m/Mr = 80г/40 = 2 моль
Пусть количество вещества образовавшегося кислорода n(O2) = х моль. Тогда количество вещества образовавшейся меди n(Сu) = 2xмоль. m(O2) = 32x(г), а m(Сu) = 64∙2x = 128x(г). По условию задачи: m(O2) + m(Сu) = 32.
32x + 128x = 32
х = 0,2(моль)
5.n(O2)=0,2 моль, а n(Cu)=0,4 моль, тогда n( изр)(CuSO4)=0,4 моль
6. n(ост)(CuSO4)(3ур.)=0,2 моль, а n(NaOH) в 2 раза больше (по 3 уравнению).
n(NaOH)=0,4 моль (в 3 реакции)
7.m(NaOH)=0,4 моль*40г/моль=16г
8.n( изр)(CuSO4)(1ур)=n(H2SO4)=0,4 моль
9.m(1ур)(H2SO4)=0,4 моль*98г/моль=39,2г
10.n(2ур.)(NaOH) в 2 раза больше n(H2SO4) (по 2 реакции)
n (2ур.) (NaOH)=0,8 моль
11.n(изр)(NaOH)=0,8+0,4=1,2 моль
12.n(ост)(NaOH)=2 моль-1,2 моль=0,8моль
13.m(ост)(NaOH)=0,8*40=32г
14.n(Cu(OH2)=n(CuSO4)=0,2 моль (по 3 реакции)
15.m(Cu(OH2)=0,2 моль *98г/моль=19,6 г
16.m(кон.раств.)=m(CuSO4)+ m(NaOH)-32г- m(Cu(OH2)=640+400-32- 19,6=988,4г
17.w(NaOH)= m(NaOH)/ m(кон.раств.)=32г*100%/988,4г=3,24%
Ответ: w(NaOH)= 3,24%
Задача на кристаллогидрат
Смесь цинка и цинкового купороса (ZnSO4 · 7H2O) полностью растворилась в 160 г раствора гидроксида натрия, при этом выделилось 2,24 л газа (н.у.) и образовался раствор массой 172,04 г. Вычислите массовые доли солей в полученном растворе
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
А) Определяем тип задачи
Кристаллогидраты — это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решетке молекулы воды.
Многие соединения (чаще всего соли) выкристаллизовываются из водных растворов в виде кристаллогидратов.
При расчёте молярной массы нельзя забывать про воду.
Пример: ZnSO4 · 7H2O
Его молярная масса будет не 161г/моль, а 287г/моль (161 — ZnSO4 ,126 — 7H2O)
Часто встречающиеся кристаллогидраты в ЕГЭ
|
Кристаллогидрат |
Тривиальное название/ название по систематической номенклатуре |
|
Na2CO3 · 10H2O |
Кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия |
|
CaSO4 · 2H2O |
Гипс, дигидрат сульфата кальция |
|
CuSO4 · 5H2O |
Медный купорос, пентагидрат сульфата меди(II) |
|
Na2SO4 · 10H2O |
Кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия |
|
FeSO4 · 7H2O |
Железный купорос, гептагидрат сульфата железа(II) |
|
ZnSO4 · 7H2O |
Цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка(II) |
Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи
m(NaOH)=160г
V(H2)=2,24л
m(кон.раств.)=172,04г
В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)
1) ZnSO4 + 4NaOH → Na2 [Zn(OH)4] + Na2SO4
(Смесь цинка и цинкового купороса (ZnSO4 ·7H2O) полностью растворилась в 160 г раствора гидроксида натрия)
2) Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 [Zn(OH)4] + H2
(Смесь цинка и цинкового купороса (ZnSO4 · 7H2O) полностью растворилась в 160 г раствора гидроксида натрия)
Г) Устанавливаем логические связи
Требуется найти массовые доли солей в полученном растворе
1.Чтобы найти массовые доли солей в полученном растворе нужно знать массу раствора и массу самих солей в этом растворе
W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%
2. Цинк связан с водородом –равны (2 реакция)
3. Сульфат натрия связан с сульфатом цинка- равны(1 реакция)
Д)Решаем задачу
1.n(H2)=2,24л/22,4л/моль=0,1 моль
2.m(H2)=0,1 моль*2 г/моль=0,2 г
3. n(Zn)= n(H2)=0,1 моль
4. m(Zn)= 0,1 моль* 65г/моль=6,5г
5. m(кон.раств.)= m(исх)+m(Zn)+m(ZnSO4 · 7H2O)-m(H2)
m(ZnSO4 · 7H2O)=m(кон.раств.)-m(исх)— m(Zn)-m(H2)=172,04г-160г-6,5г+0,2г=5,74г
6.n (ZnSO4 · 7H2O)=n(ZnSO4)=5,74г/287г/моль=0,02 моль
7.n(Na2SO4)=n(ZnSO4)= 0,02 моль
8.n(Na2 [Zn(OH)4])=n(Zn)+ n(ZnSO4)=0,1 моль+0,02 моль=0,12 моль
9. m(Na2SO4)=0,02 моль*142г/моль=2,84г
10. m(Na2 [Zn(OH)4])=0,12 моль*179г/моль=21,48г
11.w(Na2SO4)=2,84г/172,04г*100%=1,65%
12. w(Na2 [Zn(OH)4])=21,48г/172,04г*100%=12,49%
Ответ: w(Na2SO4)= 1,65%; w(Na2 [Zn(OH)4])=12,49%
Задача на пластинку
Навеску оксида меди(II) массой 12,0 г растворили в 200 г 9,8 %-й серной кислоты. В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора. Найдите массовую долю соли в полученном растворе. Примите Ar(Cu)=64. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
А) Определяем тип задачи
Данная задача относится к типу задач на пластинку. Решая задачи, важно понимать, что реакции металлов с солями являются окислительно-восстановительными и протекают на поверхности металла, погруженного в раствор соли а выделившийся в результате реакции металл осаждается на данной поверхности.
Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи
m(CuO)=12,0г
m(H2SO4)=200г
w(H2SO4)=9,8%
Ar(Cu)=64
В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)
1) CuO+ H2SO4→ CuSO4+ H2O
(Навеску оксида меди(II) массой 12,0 г растворили в 200 г 9,8 %-й серной кислоты)
2) CuSO4+Fe→FeSO4+Cu
(В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора)
3) H2SO4+ Fe→ FeSO4+ H2
( В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора)
Г) Устанавливаем логические связи
Требуется найти массовую долю соли в полученном растворе
1.Чтобы найти массовую долю соли в полученном растворе нужно знать массу раствора и массу самой соли в этом растворе
W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%
2.Сульфид меди связан с оксидом меди — равны (1 реакция)
3.Сульфид железа связан с сульфидом меди – равны (2 реакция)
4.Серная кислота связана с оксидом меди – равны
5.Сульфид железа связан с серной кислотой – равны (3 реакция)
Д)Решаем задачу
1)n(CuO)=12/80=0,15 моль
2) m(H2SO4)=200*9,8%/100%=19,6г
3) n(H2SO4)=200*0,098/98=0,2 моль
4) n(CuSO4)= n(CuO)=0,15 моль (1 реакция)
5) n(FeSO4)= n(CuSO4)= )=0,15 моль (2 реакция)
6) n(H2SO4)= n(CuO)=0,15 моль
7) n(H2SO4)=0,2 моль-0,15 моль=0,05 моль (3 реакция)
n(FeSO4)= n(H2SO4)=0,05моль (3 реакция)
9)m(FeSO4)=(0,15+0,05)*152=30,4г
10)m(H2O в FeSO4)= m(H2O в H2SO4)+ m(H2O) = (200 -19,6)+0,15*18= 183,1г
11)mраств(FeSO4)=m(FeSO4)+m(H2O)=30,4+183,1= 213,5
12) w(FeSO4)=30,4*100/213,5=14,2%
Ответ: w(FeSO4)= 14,2%
Задача на выход реакции
При взаимодействии в сернокислой среде 17,4 г диоксида марганца с 58 г бромида калия при 77%-ном выходе выделился бром. Какой объём (н. у.) пропена может провзаимодействовать с полученным количеством брома?
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
А) Определяем тип задачи
Данная задача относится к типу задач на выход реакции. Выход продукта реакции (выход реакции) — это коэффициент, определяющий полноту протекания химической реакции. Он численно равен отношению количества (массы, объема) реально полученного продукта к его количеству (массе, объему), которое может быть получено по стехиометрическим расчетам (по уравнению реакции).
Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи
m (MnO2)=17,4г
m (KBr)=58г
η=77%=0,77
В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)
1)MnO2+2KBr+2 H2SO4 →MnSO4+Br2+K2SO4+2 H2O
(При взаимодействии в сернокислой среде 17,4 г диоксида марганца с 58 г бромида калия при 77%-ном выходе выделился бром)
2)C3H6+Br2→C3H6Br2
(Какой объём (н. у.) пропена может провзаимодействовать с полученным количеством брома)
Г) Устанавливаем логические связи
1)Требуется найти объём пропена. Что бы найти объём нужно знать его количество
V=n • 22.4 (л/моль)
2)Бром связан с диоксидом марганца – равны (1 реакция)
3)Пропен связан с бромом – равны (2 реакция)
Д)Решаем задачу
1) n(MnO2)=17,4/81=0,2 моль
2) n(KBr)=58/119=0,49
KBr – избыток
3) n(Br2)= n(MnO2)=0,2 моль (1 реакция)
4) n(Br2)=0,2 моль*0,77=0,154 моль (с учётом выхода реакции)
5) n(C3H6)= n(Br2)=0,154 моль (2 реакция)
6)V(C3H6)=0,154 моль *22,4 л/моль=3,450 л
Ответ: V(C3H6)= 3,450 л
Задача на расстворимость
Растворимость карбоната аммония составляет 96 г на 100 г воды. Приготовили насыщенный раствор с 250 мл воды, разделили его на две колбы. В первую колбу добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели, а во вторую — 250 г соляной кислоты (тоже в избытке). При этом из второй колбы выделилось в три раза меньше газа (при одинаковых условиях), чем из первой. Определите массовую долю соли во второй пробирке. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
А) Определяем тип задачи
Данная задача относится к типу задач на растворимость.
Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи
m(H2O)=250г
m(HCl)=250г
В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)
1) (NH4)2CO3+2NaOH→Na2CO3+NH3+2H2O
(В первую колбу добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели)
2) (NH4)2CO3+2HCl→2NH4Cl+H2O+CO2
(а во вторую — 250 г соляной кислоты (тоже в избытке))
Г) Устанавливаем логические связи
Требуется найти массовую долю соли во 2 пробирке
1.Чтобы найти массовую долю соли во 2 пробирке нужно знать массу раствора и массу самой соли в этом растворе
W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%
2)Углекислый газ связан с карбонатом амония – равны (2 реакция)
3)Хлорид амония связан с карбонатом амония – в 2 раза меньше (2 реакция)
Д)Решаем задачу
1) m((NH4)2CO3)= 96г – m(H2O)=100г
m((NH4)2CO3)=x г — m(H2O)=250г
m((NH4)2CO3)=96г*250г/100г=240г
2)n((NH4)2CO3)=240г/96г/моль=2,5 моль
3) Пусть n((NH4)2CO3) во 2 колбе = х моль, тогда n((NH4)2CO3) в 1 колбе =1,5х моль
х+1,5х=2,5
х=1 моль n((NH4)2CO3)=1 моль (2 реакция)
4)m((NH4)2CO3)=1 моль*96г/моль= 96г (2 реакция)
5) m раств((NH4)2CO3)=196г
6) n(CO2)= n((NH4)2CO3)=1 моль (2 реакция)
7) m(CO2)=1 моль *44г/ моль =44г
n (NH4Cl)=2 n((NH4)2CO3)=2 моль (2 реакция)
9) m(NH4Cl)= 2 моль * 53,5 г/моль= 107 г
10)w(NH4Cl)= m(NH4Cl)/ (m раств((NH4)2CO3)+ m(HCl) — m(CO2))*100%=107г/(196+250-44)*100%=107г/402г*100%=26,6%
Ответ: w(NH4Cl)= 26,6%
За это задание ты можешь получить 4 балла. На решение дается около 15 минут. Уровень сложности: высокий.
Средний процент выполнения: 23.8%
Ответом к заданию 34 по химии может быть развернутый ответ (полная запись решения с обоснованием выполненных действий).
Разбор сложных заданий в тг-канале
Задачи для практики
Задача 1
Коэффициент растворимости хлорида меди(II) при 100 °С — 110 г / 100 г $Н_2О$, при 20 °С — 72,7 г. 420 г насыщенного при 100 °С раствора соли охладили до 20 °С и выделившийся осадок кристаллогидрата $CuCl_2 ∙ 2H_2O$ отделили. К оставшемуся раствору добавили 200 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$CuCl_2 + 2H_2O = CuCl_2 ∙ 2H_2O$ (1)
$CuCl_2 + 2NaOH = Cu(OH)_2↓ + 2KCl$ (2)
2) Находим количество вещества и массу хлорида меди(II) и воды в исходном растворе (при 100 °С).
Пусть $m(CuCl_2)$ = x моль, тогда справедливо соотношение
${m(CuCl_2)}/{m_{p-pa}(CuCl_2)} = {110}/{110 + 100} = {x}/{420}$
x = 220 г $CuCl_2$; $m(H_2O)$ = 420 – 220 = 200 г
$M(CuCl_2)$ = 135 г/моль; $n(CuCl_2)_{100}$ = 220 / 135 ≈ 1.63 моль
3) Находим количество вещества хлорида меди(II) после кристаллизации кристаллогидрата (при 20 °С).
Пусть выделилось x моль $CuCl_2$. тогда справедливо соотношение
$m(CuCl_2)_{выделился}$ = 135x г; $m(H_2O)$ = 2 ∙ 18x = 36x г
${m(CuCl_2)_{20}}/{m_{p-pa}(CuCl_2)} = {72.7}/{72.7 + 100} = {220 – 135х}/{420 – 135х – 36х}$
x ≈ 0.69 моль $CuCl_2$
$m(CuCl_2)_{выделился}$ = 0.69 ∙ 135 = 93.15 г
$m(H_2O)$ = 0.69 ∙ 36 = 24.84 г
$n(CuCl_2)_{20 (осталось)}$ = 1.63 – 0.69 = 0.94 моль
4) По уравнению (2):
а) $m(NaOH)_{чист.}$ = 0.1 ∙ 200 = 20 г
M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 20 / 40 = 0.5 моль
б) имеется $CuCl_2$ — 0.94 моль
прореагирует $CuCl_2$ — 0.25 моль
останется $CuCl_2$ — (0.94 – 0.25) = 0.69 моль
$m(CuCl_2)_{остался}$ = 0.69 ∙ 135 = 93.15 г
в) $n(Cu(OH)_2)$ = 0.5n(NaOH) = 0.5 ∙ 0.5 = 0.25 моль
$M(Cu(OH)_2)$ = 98 г/моль; $m(Cu(OH)_2)$ = 0.25 ∙ 98 = 24.5 г
г) n(NaCl) = n(NaOH) = 0.5 моль
M(NaCl) = 58.5 г/моль; m(NaCl) = 0.5 ∙ 58.5 = 29.25 г
5) $m_{р-ра}$ = 420 – 93.15 – 24.84 + 200 – 24.5 = 477.51 г
$ω(CuCl_2)$ = 93.15 / 477.51 ≈ 0.1951. или 19.51 %
ω(NaCl) = 29.25 / 477.51 ≈ 0.0613. или 6.13 %
$ω(H_2O)$ = 100 – 19.51 – 6.13 = 74.36 %
Ответ:
Задача 2
Растворимость безводного сульфида натрия при определённой температуре 18,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 29,6 г насыщенного раствора сульфида натрия. Раствор разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора сульфата алюминия. Ко второй части раствора добавили 36,5 г соляной кислоты (избыток), причём объём выделившегося газа в первой порции в два раз меньше, чем во второй. Вычислите массовую долю хлорида натрия во второй колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$3Na_2S_{(1)} +Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O = 3Na_2SO_4 + 3H_2S_{(1)}↑ + 2Al(OH)_3↓$ (1)
$Na_2S_{(2)} + 2HCl = 2NaCl + H_2S_{(2)}$↑
2) Находим количество $Na_2S$ в исходном растворе.
Составляем пропорцию:
18.8 / (18.8 + 100) = x / 29.6
x = 18.8 ∙ 29.6 / 118.8 ≈ 4.68 г
M($Na_2S$) = 78 г/моль, $n(Na_2S)_{(1 + 2)}$ = 4.68 / 78 = 0.06 моль
3) Находим количество $Na_2S$, прореагировавшего по уравнению (2).
Пусть по уравнению (1) прореагировало x моль $Na_2S$, по уравнению (2) – y моль $Na_2S$, тогда:
а) x + y = 0.06
б) $n(H_2S)_{(1)} = n(Na_2S)_{(1)}$ = x моль
$n(H_2S)_{(2)} = n(Na_2S)_{(2)}$ = y моль
y = 2x
${tablex + y = 0.6; y = 2x;$ ${tablex = 0.02 моль H_2S_{(1)}; y = 0.04 моль H_2S_{(2)};$
4) По уравнению (2):
а) $n(NaCl)_{(2)} = 2n(H_2S)_{(2)}$ = 2 ∙ 0.04 / 1 = 0.08 моль
M(NaCl) = 58.5 г/моль, $m(NaCl)_{(2)}$ = 0.08 ∙ 58.5 = 4.68 г
б) $n(Na_2S)_{(2)} = n(H_2S)_{(2)}$ = 0.04 моль
в) $M(H_2S)$ = 34 г/моль, $m(H_2S)$ = 0.04 ∙ 34 = 1.36 г
г) находим массу второй части раствора $Na_2S$.
Так как концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, то
0.06 / 29.6 = 0.04 / x
x = 0.04 ∙ 29.6 / 0.06 ≈ 19.73 г
5) $ω_2(NaCl)$ = 4.68 / (19.73 + 36.5 – 1.36) = 4.68 / 54.87 ≈ 0.0853, или 8.53 %
Ответ:
Задача 3
При электролизе 9,4 %-ного раствора нитрата меди(II) на катоде выделилось в 1,5 раза больше газа по объёму, чем на аноде. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$2Cu(NO_3)_2 + 2H_2O = 2Cu↓ + O_2↑ + 4HNO_3$ (1)
$2H_2O = 2H_2 + O_2$ (2)
Уравнение (1) описывает электролиз раствора $Cu(NO_3)_2$. После полного осаждения меди будет происходить электролиз воды (раствора $HNO_3$) (уравнение 2).
2) Пусть в реакции (1) выделился 1 моль $O_2$. тогда рассчитываем по уравнению (1):
а) $М(O_2)$ = 32 г/моль; $m(O_2)_{(1)}$ = 1 · 32 = 32 г
б) $n(Cu(NO_3)_2$ = 2n$(O_2)$ = 2 моль
$M(Cu(NO_3)_2)$ = 188 г/моль; $m(Cu(NO_3)_2)$ = 2 · 188 = 376 г
$m_{р-ра}(Cu(NO_3)_2)$ = 376 / 0,094 = 4000 г
в) n(Cu) = 2n($O_2$) = 2 моль
M(Cu) = 64 г/моль; m(Cu) = 2 · 64 = 128 г
г) $n(HNO_3) = 4n(O_2)$ = 4 моль
$M(HNO_3)$ = 63 г/моль; $m(HNO_3)$ = 4 · 63 = 252 г
3) Пусть по реакции (2) выделилось x моль $O_2$. тогда:
а) $n(H_2) = 2n(O_2)$ = 2x моль
$V(H_2)$ = 2x · 22.4 л
б) общий объём выделившегося кислорода:
$V(O_2)$ = (1 + x) · 22.4 л
в) так как объём водорода в 1.5 раза больше суммарного объёма выделившегося кислорода, то:
2x / (1 + x) = 1.5
x = 3
$n(H_2)_{(2)}$ = 6 моль; $n(O_2)_{(2)}$ = 3 моль
г) рассчитываем массу выделившихся газов:
$M(H_2)$ = 2 г/моль; $m(H_2)$ = 6 · 2 = 12 г
$m(O_2)_{(2)}$ = 3 · 32 = 96 г
4) $ω(HNO_3) = m(HNO_3)$ / $m_{р-ра}(HNO_3)$
$m_{р-ра}(HNO_3)$ = 4000 – (128 + 32 + 12 + 96) = 3732 г
$ω(HNO_3)$ = 252 / 3732 ≈ 0.0675, или 6.75 %
$ω(H_2O)$ = 100 – 6.75 = 93.25 %
Ответ:
Задача 4
При обжиге образца сульфида меди(II) часть вещества прореагировала и образовался остаток массой 16,8 г. После добавления этого остатка в 182,5 г 10%-ного раствора соляной кислоты в растворе осталось 40 % хлороводорода. Рассчитайте первоначальную массу сульфида и массовую долю соли в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2↑$ (1)
$CuO + 2HCl = CuCl_2 + H_2O$ (2)
$CuS + HCl ≠$ (3)
2) Находим количество вещества HCl, вступившего в реакцию с CuO:
$m_1(HCl)_{чист.}$ = 0.10 ∙ 182.5 = 18.25 г
M(HCl) = 36.5 г/моль, $n(HCl)_{начальн.}$ = 18.25 / 36.5 = 0.5 моль
$n(HCl)_{прорегировало}$ = 0.5 ∙ 0.6 = 0.3 моль
3) По уравнению (2):
n(CuO) = 0.5n(HCl) = 0.5 ∙ 0.3 = 0.15 моль
M(CuO) = 80 г/моль, m(CuO) = 0.15 ∙ 80 = 12 г
4) Находим количество CuS, вступившего в реакцию окисления.
По уравнению (1):
$n(CuS)_{(1)}$ = n(CuO) = 0.15 моль
M(CuS) = 96 г/моль, $m(CuS)_{прореаг.}$ = 0.15 ∙ 96 = 14.4 г
5) Находим массу исходной смеси:
$m(CuS)_{осталось}$ = 16.8 – 12 = 4.8 г
$m(CuS)_{исходное}$ = 4.8 + 14.4 = 19.2 г
6) По уравнению (2):
$n(CuCl_2)$ = 0.5n(HCl) = 0.5 ∙ 0.3 = 0.15 моль
$M(CuCl_2)$ = 135 г/моль, $m(CuCl_2)$ = 0.15 ∙ 135 = 20.25 г
7) $ω(CuCl_2)$ = 20.25 / (182.5 + 12) = 0.1041, или 10.41 %
Ответ:
Задача 5
Определите массовую долю карбоната калия в растворе, полученном кипячением 150 г 15 %-ного раствора гидрокарбоната калия. Какой объём 15,6 %-ного раствора хлорида бария (плотностью 1,11 г/мл) прореагирует с полученным карбонатом калия? Испарением воды можно пренебречь. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Не знаешь, с чего начать решение? Посмотри подсказку тут:
Решение
1) Уравнения реакций:
$2KHCO_3 = K_2CO_3 + H_2O + CO_2↑$ (1)
$K_2CO_3 + BaCl_2 = BaCO_3↓ + 2KCl$ (2)
2) Количество вещества гидрокарбоната калия $KHCO_3$:
$m(KHCO_3)_{чист.}$ = 0.15 · 150 = 22.5 г
$M(KHCO_3)$ = 100 г/моль; $n(KHCO_3)$ = 22.5 / 100 = 0.225 моль
3) По уравнению (1):
$n(K_2CO_3) = 0.5n(KHCO_3)$ = 0.225 / 2 = 0.1125 моль
$M(K_2CO_3)$ = 138 г/моль; $m(K_2CO_3)$ = 0.1125 · 138 = 15.525 г
4) По уравнению (1):
$n(CO_2) = 0.5n(KHCO_3)$ = 0.1125 моль
$M(CO_2)$ = 44 г/моль; $m(CO_2)$ = 0.1125 · 44 = 4.95 г
5) Массовая доля $K_2CO_3$:
$m_{р-ра}(K_2CO_3) = m_{р-ра}(KHCO_3) – m(CO_2)$ = 150 – 4.95 = 145.05 г
$ω(K_2CO_3)$ = 15.525 / 145.05 ≈ 0.107, или 10.7 %
6) По уравнению (2):
$n(BaCl_2) = n(K_2CO_3)$ = 0.1125 моль
$M(BaCl_2)$ = 208 г/моль; $m(BaCl_2)_{чист.}$ = 0.1125 · 208 = 23.4 г
$m_{р-ра}(BaCl_2)$ = 23.4 / 0.156 ≈ 150 г
$V_{р-ра}(BaCl_2)$ = 150 / 1.11 ≈ 135.14 мл
Ответ:
Задача 6
Железный купорос ($FeSO_4 · 7H_2O$) массой 55,6 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10 %. К этому раствору добавили 39 г цинка. После завершения реакции добавили 250 г 29,2 %-ного раствора соляной кислоты. Определите массовые доли веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$FeSO_4 · 7H_2O = FeSO_4 + 7H_2O$ (1)
$FeSO_4 + Zn = Fe↓ + ZnSO_4$ (2)
$Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2↑$ (3)
$Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2↑$ (4)
2) Находим количество вещества $FeSO_4$ и массу раствора:
а) $M(FeSO_4 · 7H_2O)$ = 278 г/моль, $n(FeSO_4 · 7H_2O)$ = 55.6 / 278 = 0.2 моль
б) По уравнению (1):
$n(FeSO_4) = n(FeSO_4 · 7H_2O)$ = 0.2 моль
$M(FeSO_4)$ = 152 г/моль, $m(FeSO_4)$ = 0.2 · 152 = 30.4 г
$m_{р-ра}(FeSO_4) = m_{в-ва} / ω$; $m_{р-ра}$ = 30.4 / 0.1 = 304 г
3) По уравнению (2):
а) M(Zn) = 65 г/моль; n(Zn) = 39 / 65 = 0.6 моль
б) имеется — 0.6 моль Zn
прореагирует — 0.2 моль Zn
останется — (0.6 – 0.2) = 0.4 моль Zn (избыток)
в) n(Fe) = $n(FeSO_4)$ = 0.2 моль
г) $n(ZnSO_4)$ = n(Fe) = 0.2 моль
$M(ZnSO_4)$ = 161 г/моль, $m(ZnSO_4)$ = 0.2 · 161 = 32.2 г
4) По уравнению (3):
а) $m(HCl)_{чист.}$ = 0.292 · 250 = 73 г
M(HCl) = 36.5 г/моль; n(HCl) = 73 / 36.5 = 2 моль (избыток)
б) $n(FeCl_2)$ = n(Fe) = 0.2 моль
$M(FeCl_2)$ = 127 г/моль, $m(FeCl_2)$ = 0.2 · 127 = 25.4 г
в) $n(H_2)_{(3)}$ = n(Fe) = 0.2 моль
$M(H_2)$ = 2 г/моль; $m(H_2)_{(3)}$ = 0.2 · 2 = 0.4 г
г) $n(HCl)_{(3)}$ = 2n(Fe) = 0.4 моль
5) По уравнению (4):
а) $n(ZnCl_2)$ = n(Zn) = 0.4 моль
$M(ZnCl_2)$ = 136 г/моль, $m(ZnCl_2)$ = 0.4 · 136 = 54.4 г
б) $n(H_2)_{(4)}$ = n(Zn) = 0.4 моль
$m(H_2)_{(4)}$ = 0.4 · 2 = 0.8 г
в) $n(HCl)_{(4)}$ = 2n(Zn) = 0.8 моль
6) Рассчитываем массовые доли веществ в растворе:
а) $m_{р-ра} = m_{р-ра}(FeSO_4) + m(Zn) + m_{р-ра}(HCl) — m(H2)_{(3) + (4)}$ = 304 + 39 + 250 – 0.4 – 0.8 = 591.8 г
б) $ω(ZnSO_4) = m(ZnSO_4)$ / $m_{р-ра}$ = 32.2 / 591.8 ≈ 0.0544. или 5.44 %
в) $ω(FeCl_2) = m(FeCl_2)$ / $m_{р-ра}$ = 25.4 / 591.8 ≈ 0.0429. или 4.29 %
г) $ω(ZnCl_2) = m(ZnCl_2)$ / $m_{р-ра}$ = 54.4 / 591.8 ≈ 0.0919. или 9.19 %
д) $n(HCl)_{изб.}$ = 2 – 0.4 – 0.8 = 0.8 моль
$m(HCl)_{изб.}$ = 0.8 · 36.5 = 29.2 г
ω(HCl) = m(HCl) / $m_{р-ра}$ = 29.2 / 591.8 ≈ 0.0493. или 4.93 %
е) $ω(H_2O)$ = 100 – 5.44 – 4.29 – 9.19 – 4.93 = 76.15 %
Ответ:
Задача 7
Через 120 г 10%-ного раствора едкого натра пропустили электрический ток, в результате выделилось 134,4 л (н. у.) газов. Часть полученного раствора, 12,8 г, использовали для полного осаждения меди из 32 г раствора сульфата меди(II). Вычислите массовую долю сульфата меди(II) в растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$2H_2O = 2H_2 + O_2$ (1)
$CuSO_4 + 2NaOH = Cu(OH)↓ + Na_2SO_4$ (2)
2) Количество вещества реагентов:
$m(NaOH)_{чист.}$ = 0.1 ‧ 120 = 12 г
M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 12 / 40 = 0.3 моль
3) По уравнению (1).
Пусть выделилось x моль $O_2$. тогда:
а) $V(O_2)$ = 22.4x л
б) $n(H_2)$ = 2x моль, $V(H_2)$ = 2x ‧ 22.4 л
в) 2x ‧ 22.4 + 22.4x = 134.4
x = 2
г) $M(H_2)$ = 2 г/моль, $n(H_2)$ = 2 ∙ 2 = 4 моль, $m(H_2)$ = 4 ‧ 2 = 8 г
$M(O_2)$ = 32 г/моль, $n(O_2)$ = 2 моль, $m(O_2)$ = 2 ‧ 32 = 64 г
4) Находим количество NaOH в отобранной порции раствора:
а) масса раствора после электролиза
$m_{р-ра}(NaOH)_{после электролиза}$ = 120 – 8 – 64 = 48 г
б) так как концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, то
0.3 / 48 = x / 12.8
x = 0.3 ∙ 12.8 / 48 = 0.08 моль NaOH
5) Находим массовую долю $CuSO_4$ в растворе:
а) по уравнению (2):
$n(CuSO_4)$ = 0.5n(NaOH) = 1 ∙ 0.08 / 2 = 0.04 моль
$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.04 ∙ 160 = 6.4 г
б) $ω(CuSO_4)$ = 6.4 / 32 = 0.2. или 20 %
Ответ:
Задача 8
Цинковую пластинку массой 50 г поместили в 120 г раствора, содержащего 6% сульфата магния и нитрат серебра. После завершения реакции пластинку вынули, промыли водой, высушили и взвесили. К оставшемуся раствору добавили 135, 14 мл 11,2%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,11 г/мл). Осадок отделили и взвесили; масса осадка 10,41 г. Вычислите массу пластинки после реакции. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций.
$Zn + MgSO_4 ≠$ (1)
$Zn + 2AgNO_3 = Zn(NO_3)_2 + 2Ag↓$ (2)
$MgSO_4 + 2KOH = Mg(OH)_2↓ + K_2SO_4$ (3)
$Zn(NO_3)_2 + 2KOH = Zn(OH)_2↓ + 2KNO_3$ (4)
$Zn(NO_3)_2 + 4KOH_{(изб.)} = K_2[Zn(OH)_4] + 2KNO_3$ (5)
2) Находим количество реагирующих веществ:
а) $m(MgSO_4)_{чист.}$ = 0.06 ∙ 120 = 7.2 г
$M(MgSO_4)$ = 120 г/моль, $n(MgSO_4)$ = 7.2 / 120 = 0.06 моль
б) $m_{р-ра}(KOH)$ = 1.11 ∙ 135.14 ≈ 150.0054 г
$m(KOH)_{чист.}$ = 0.112 ∙ 150 = 16.8 г
M(KOH) = 56 г/моль, n(KOH) = 16.8 / 56 = 0.3 моль
3) По уравнению (3):
а) $n(Mg(OH)_2) = n(MgSO_4)$ = 0.06 моль
$M(Mg(OH)_2)$ = 58 г/моль, $m(Mg(OH)_2)$ = 0.06 ∙ 58 = 3.48 г
б) $n(КOH)_{(2)} = 2n(MgSO_4)$ = 2 ∙ 0.06 = 0.12 моль
4) По уравнению (4):
а) $m(Zn(OH)_2)$ = 10.41 – 3.48 = 6.93 г
$M(Zn(OH)_2)$ = 99 г/моль, $n(Zn(OH)_2)_{(4)}$ = 6.93 / 99 = 0.07 моль
б) $n(КOH)_{(4)} = 2n(Zn(OH)_2)_4$ = 2 ∙ 0.07 = 0.14 моль
в) $n(Zn)_{(4)} = n(Zn(NO_3)_2)_{(4)} = n(Zn(OH)_2)_{(4)}$ = 0.07 моль
5) По уравнению (5):
а) $n(KOH)_{(5)}$ = 0.3 – (0.12 + 0.14) = 0.04 моль
б) $n(Zn) = n(Zn(NO_3)_2)_{(5)} = 0.25n(KOH)_{(5)}$ = 0.25 ∙ 0.04 = 0.01 моль
6) Находим массу пластинки после реакции:
а) $n(Zn)_{(4) + (5)}$ = 0.07 + 0.01 = 0.08 моль
M(Zn) = 65 г/моль, $m(Zn)_{(4) + (5)}$ = 0.08 ∙ 65 = 5.2 г
б) по уравнению (2):
$n(Ag) = 2n(Zn)_{(4) + (5)}$ = 2 ∙ 0.08 = 0.16 моль
M(Ag) = 108 г/моль, $m(Ag)_{(2)}$ = 0.16 ∙ 108 = 17.28 г
m(пластинки после реакции) = 50 – 5.2 + 17.28 = 62.08 г
Ответ:
Задача 9
Газ, полученный при сжигании 6,4 г серы, без остатка прореагировал с 138 мл 8%-ного раствора NaOH (плотностью 1,087 г/мл). Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Не знаешь, с чего начать решение? Посмотри подсказку тут:
Решение
1) Уравнения реакций:
$S + O_2 = SO_2$ (1)
$2NaOH_{(изб.)} + SO_2 = Na_2SO_3 + H_2O$ (2)
и если $SO_2$ в избытке, то
$SO_2 + H_2O + Na_2SO_3 = 2NaHSO_3$ (3)
2) Количество вещества S и NaOH:
а) M(S) = 32 г/моль; n(S) = 6.4 / 32 = 0.2 моль
б) $m_{р-ра}$(NaOH) = 138 · 1.087 = 150 г
$m_{в-ва}$(NaOH) = 0.08 · 150 = 12 г
M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 12 / 40 = 0.3 моль
3) По уравнению (1):
n($SO_2$) = n(S) = 0.2 моль
M($SO_2$) = 64 г/моль; m($SO_2$) = 0.2 · 64 = 12.8 г
4) По уравнению (2):
а) имеется $SO_2$ — 0.2 моль
прореагирует $SO_2$ — 0.15 моль
избыток $SO_2$ — (0.2 – 0.15) = 0.05 моль
б) $n(Na_2SO_3)$ = 0.5n(NaOH) = 0.5 · 0.3 = 0.15 моль
5) По уравнению (3):
а) имеется $Na_2SO_3$ — 0.15 моль
прореагирует $Na_2SO_3$ — 0.05 моль
избыток $Na_2SO_3$ = (0.15 – 0.05) = 0.1 моль
M($Na_2SO_3$) = 126 г/моль; $m(Na_2SO_3)_{изб.}$ = 0.1 · 126 = 12.6 г
б) n($NaHSO_3$) = 2n($SO_2$) = 2 · 0.05 = 0.1 моль
M($NaHSO_3$) = 104 г/моль; m($NaHSO_3$) = 0.1 · 104 = 10.4 г
6) Массовые доли веществ в растворе:
а) $m_{р-ра} = m_{р-ра}(NaOH) + m(SO_2)$ = 150 + 12.8 = 162.8 г
б) ω($Na_2SO_3$) = 12.6 / 162.8 ≈ 0.0774. или 7.74 %
в) ω($NaHSO_3$) = 10.4 / 162.8 ≈ 0.0639, или 6.39 %
г) ω($H_2O$) = 100 – (7.74 + 6.39) = 85.87 %
Ответ:
Задача 10
При растворении 69,5 г железного купороса ($FeSO_4 ‧ 7H_2O$) в воде был получен раствор с массовой долей соли 9,5 %. В этот раствор добавили смесь калия и оксида калия, содержащую 92,34 % оксида. Смесь растворилась, при этом выделилось 560 мл (н. у.) газа. Найдите массовые доли веществ в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$FeSO_4 ‧ 7H_2O = FeSO_4 + 7H_2O$ (1)
$2K + 2H_2O = 2KOH + H_2↑$ (2)
$K_2O + H_2O = 2KOH$ (3)
$FeSO_4 + 2KOH = Fe(OH)_2↓ + K_2SO_4$ (4)
2) Количество реагирующих веществ:
а) $M(FeSO_4 ‧ 7H_2O)$ = 278 г/моль; $n(FeSO_4 ‧ 7H_2O)$ = 69.5 / 278 = 0.25 моль
б) n($H_2$) = 0.56 / 22.4 = 0.025 моль; m($H_2$) = 0.025 ‧ 2 = 0.05 г
3) По уравнению (1):
$n(FeSO_4) = n(FeSO_4 ‧ 7H_2O)$ = 0.25 моль
$M(FeSO_4)$ = 152 г/моль; $m(FeSO_4)$ = 0.25 ‧ 152 = 38 г
$m_{р-ра}(FeSO_4)$ = 38 / 0.095 = 400 г
4) По уравнению (2):
а) n(K) = 2n($H_2$) = 2 ‧ 0.025 = 0.05 моль
M(K) = 39 г/моль; n(K) = 0.05 моль; m(K) = 1.95 г
ω = $m_{в-ва}$ / $m_{смеси}$; $m_{смеси} = m_{в-ва}$ / ω
$m_{смеси}(K + K_2O)$ = 1.95 / (1 – 0.9234) = 1.95 / 0.0766 ≈ 25.46 г
б) $m(K_2O)$ = 25.46 – 1.95 = 23.51 г
$M(K_2O)$ = 94 г/моль; $n(K_2O)$ = 23.51 / 94 ≈ 0.25 моль
в) n(KOH)(2) = n(K) = 0.05 моль
5) По уравнению (3):
а) $n(KOH)_{(3)} = 2n(K_2O)$ = 2 ‧ 0.25 = 0.5 моль
б) $n(KOH)_{общее}$ = 0.05 + 0.5 = 0.55 моль
6) По уравнению (4):
а) имеется KOH — 0.55 моль
прореагирует KOH — 0.5 моль
останется KOH — (0.55 – 0.5) = 0.05 моль
M(KOH) = 56 г/моль; $m(KOH)_{останется}$ = 0.05 ‧ 56 = 2.8 г
б) $n(Fe(OH)_2) = n(FeSO_4)$ = 0.25 моль
$M(Fe(OH)_2)$ = 90 г/моль; $m(Fe(OH)_2)$ = 0.25 ‧ 90 = 22.5 г
в) $n(K_2SO_4) = n(FeSO_4)$ = 0.25 моль
$M(K_2SO_4)$ = 174 г/моль; $m(K_2SO_4)$ = 0.25 ‧ 174 = 43.5 г
7) а) $m_{р-ра}$ = 400 + 25.46 – 0.05 – 22.5 = 402.91 г
б) ω(KOH) = 2.8 / 402.91 ≈ 0.0069, или 0.69 %
в) $ω(K_2SO_4)$ = 43.5 / 402.91 ≈ 0.1080. или 10.8 %
г) $ω(H_2O)$ = 100 – (0.69 + 10.8) = 88.51 %
Ответ:
Задача 11
Насыщенный раствор хлорида алюминия (растворимость 46 г в 100 г воды при 20 °С) массой 50,85 г разлили в две колбы: в первую добавили избыток раствора $Na_2CO_3$, во вторую 20,4 г 25%-ного раствора аммиака. Во второй колбе осадок в 2 раза тяжелее, чем в первой. Найдите концентрацию аммиака во второй колбе после окончания реакции. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций.
$2AlCl_{3(1-я часть)} + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al(OH)_3↓ + 3CO_2↑ + 6NaCl$ (1)
$AlCl_{3(2-я часть)} + 3NH_3 + 3H_2O = Al(OH)_3↓ + 3NH_4Cl$ (1)
2) Находим количество $AlCl_3$ в исходном растворе.
Составляем пропорцию:
46 / (46 + 100) = x / 50.85
x = 46 ∙ 50.85 / 146 ≈ 16.02 г
M($AlCl_3$) = 133.5 г/моль, $n(AlCl_3)_{(1 + 2)}$ = 16.02 / 133.5 = 0.12 моль
3) Находим количество $AlCl_3$, прореагировавшего по уравнению (2).
Пусть по уравнению (1) прореагировало x моль $AlCl_3$,
по уравнению (2) — y моль $AlCl_3$, тогда:
а) x + y = 0.12
б) $n(Al(OH)_3)_{(1)} = n(AlCl_3)_{(1)}$ = x моль
$n(Al(OH)_3)_{(2)} = n(AlCl_3)_{(2)}$ = y моль
y = 2x
в) ${table x + y = 0.12; y = 2x;$ ${table x = 0.04 моль AlCl_3(1); y = 0.08 моль AlCl_3 (2);$
4) По уравнению (2):
а) $m(NH_3)_{чист.}$ = 0.25 ∙ 20.4 = 5.1 г
$M(NH_3)$ = 17 г/моль, $n(NH_3)$ = 5.1 / 17 = 0.3 моль
б) имеется 0.3 моль $NH_3$
прореагирует (0.08 ∙ 3/1) = 0.24 моль $NH_3$
останется (0.3 – 0.24) = 0.06 моль $NH_3$ (избыток)
$m(NH_3)_{изб.}$ = 0.06 ∙ 17 = 1.02 г
в) $n(Al(OH)_3)_{(2)} = n(AlCl_3)_{(2)}$ = 0.08 моль
$M(Al(OH)_3)$ = 78 г/моль, $m(Al(OH)_3)_{(2)}$ = 0.08 ∙ 78 = 6.24 г
г) находим массу 2-й части раствора $AlCl_3$.
Концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, следовательно
0.12 / 50.85 = 0.08 / x
x = 0.08 ∙ 50.85 / 0.12 = 33.9 г
5) $ω_2(NH_3)$ = 1.02 / (33.9 + 20.4 – 6.24) = 1.02 / 48.06 ≈ 0.0212, или 2.12 %
Ответ:
Задача 12
В 250 мл воды растворили 13,8 г натрия, затем добавили 10%-ный раствор сульфата меди(II), полученный растворением в воде 62,5 г медного купороса. Определите массовую долю соли в полученном растворе и укажите характер среды. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1) Уравнения реакций:
$2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2↑$ (1)
$CuSO_4 ∙ 5H_2O = CuSO_4 + 5H_2O$ (2)
$2NaOH + CuSO_4 = Na_2SO_4 + Cu(OH)_2↓$ (3)
2) Рассчитываем количество реагирующих веществ:
а) M(Na) = 23 г/моль, n(Na) = 13.8 / 23 = 0.6 моль
б) $M(H_2O)$ = 18 г/моль, $n(H_2O)$ = 1 · 250 / 18 ≈ 13.9 моль
3) По уравнению (1):
n(Na) = $n(H_2O)$, следовательно,
$H_2O$ — в избытке в количестве (13.9 – 0.6) = 13.3 моль
n(NaOH) = n(Na) = 0.6 моль
n($H_2$) = 0.5n(Na) = 0.5 · 0.6 = 0.3 моль
M($H_2$) = 2 г/моль, m($H_2$) = 0.3 · 2 = 0.6 г
4) По уравнению (2):
а) $M(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 250 г/моль, $n(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 62.5 / 250 = 0.25 моль
б) $n(CuSO_4) = n(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 0.25 моль
$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.25 ∙ 160 = 40 г
в) $m_{р-ра}(CuSO_4)$ = 40 / 0.1 = 400 г
5) По уравнению (3):
а) имеется NaOH — 0.6 моль
прореагирует NaOH — 0.5 моль
избыток NaOH = (0.6 – 0.5) = 0.1 моль, щелочная среда
б) $n(Na_2SO_4) = n(CuSO_4)$ = 0.25 моль
$M(Na_2SO_4)$ = 142 г/моль, $m(Na_2SO_4)$ = 0.25 · 142 = 35.5 г
в) $n(Cu(OH)_2) = n(CuSO_4)$ = 0.25 моль
$M(Cu(OH)_2)$ = 98 г/моль, $m(Cu(OH)_2)$ = 0.25 · 98 = 24.5 г
6) Рассчитываем массовую долю соли в растворе:
$ω(Na_2SO_4) = m(Na_2SO_4) / m_{(р-ра)}$
$m_{(р-ра)} = m(H_2O) + m(Na) – m(H_2) + m_{р-ра}(CuSO_4) – m(Cu(OH)_2)$ = 250 · 1 + 13.8 – 0.6 + 400 – 24.5 = 638.7 г
$ω(Na_2SO_4)$ = 35.5 / 638.7 ≈ 0.0556, или 5.56 %
Ответ:
Задача 13
При прокаливании нитрата алюминия часть вещества разложилась и выделилось 6,72 л газа (н. у.). Твёрдый остаток массой 25,38 г растворили в минимально возможном количестве 20%-ного раствора гидроксида калия. Рассчитайте массовую долю нитрата калия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Не знаешь, с чего начать решение? Посмотри подсказку тут:
Решение
Вариант ответа:
Составлены уравнения реакций:
$4Al(NO_3)_3 = 2Al_2O_3 + 12NO_2↑ + 3O_2↑$ (1)
$Al_2O_3 + 2KOH + 3H_2O = 2K[Al(OH)_4]$ (2)
$Al(NO_3)_3 + 4KOH = K[Al(OH)_4] + 3KNO_3$ (3)
Рассчитан количественный состав твёрдого остатка, образовавшегося при прокаливании $Al(NO_3)_3$:
а) по уравнению (1):
V($O_2$) = 3 · 6.72 / 15 = 1.344 л
n($O_2$) = 1.344 / 22.4 = 0.06 моль
V($NO_2$) = 12 · 6.72 / 15 = 5.376 л
n($NO_2$) = 5.376 / 22.4 = 0.24 моль
б) по уравнению (1):
n($Al_2O_3$) = 2 / 3n($O_2$) = 2 · 0.06 / 3 = 0.04 моль
M($Al_2O_3$) = 102 г/моль; m($Al_2O_3$) = 0.04 · 102 = 4.08 г
в) m($Al(NO_3)_3$)осталось = 25.38 – 4.08 = 21.3 г
M($Al(NO_3))3$) = 213 г/моль
n($Al(NO_3)_3$) = 21.3 / 213 = 0.1 моль
Рассчитана масса раствора KOH, израсходованного на растворение остатка:
а) по уравнению (2):
n(KOH) = 2n($Al_2O_3$) = 2 · 0.04 = 0.08 моль
б) по уравнению (3):
n(KOH) = 4n($Al(NO_3)_3$)осталось = 4 · 0.1 = 0.4 моль
в) n(KOH)по ур-ям 2 и 3 = 0.08 + 0.4 = 0.48 моль
M(KOH) = 56 г/моль; m(KOH) = 0.48 · 56 = 26.88 г
$m_{р-ра}$(KOH) = 26.88 / 0.2 = 134.4 г
Рассчитана массовая доля $KNO_3$:
а) по уравнению (3):
n($KNO_3$) = 3n($Al(NO_3)_3$)осталось = 3 · 0.1 = 0.3 моль
M($KNO_3$) = 101 г/моль; m($KNO_3$) = 0.3 · 101 = 30.3 г
б) $m_{р-ра}(KNO_3) = m_{(твёрдого остатка)} + m_{р-ра}(KOH)$ = 25.38 + 134.4 = 159.78 г
в) $ω(KNO_3)$ = 30.3 / 159.78 ≈ 0.1896, или 18.96 %
Ответ:
Задача 14
Растворимость безводного карбоната калия при некоторой температуре составляет 117,7 г в 100 г воды. Приготовленный насыщенный раствор карбоната калия массой 306,3 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора хлорида бария. При этом образовалось 157,6 г осадка. Вторую часть раствора использовали для нейтрализации 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в образовавшемся растворе.
В ответе приведите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
Вариант ответа:
Составлены уравнения реакций:
$K_2CO_{3(1-я часть)} + BaCl_2 = 2KCl + BaCO_3↓$ (1)
$K_2CO_{3(2-я часть)} + H_2SO_4 = K_2SO_4 + CO_2↑ + H_2O$ (2)
Рассчитано количество $K_2CO_3$ в исходном растворе.
Составляем пропорцию:
117.7/(117.7 + 100) = x/306.3
x = 117.7 ∙ 306.3/217.7 ≈ 165.6 г
M($K_2CO_3$) = 138 г/моль, n($K_2CO_3$)(1 + 2) = 165.6/138 = 1.2 моль
Рассчитано количество $K_2CO_3$, вступившего в реакцию с $BaCl_2$:
а) M($BaCO_3$) = 197 г/моль, n($BaCO_3$) = 157.6/197 = 0.8 моль
б) n($K_2CO_3)_{(1-я часть)}$ = n($BaCO_3$) = 0.8 моль
Рассчитана масса образовавшегося $K_2SO_4$:
а) n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = n($K_2CO_3)_{(1 + 2)} – n(K_2CO_3)_{(1-я часть)}$ = 1.2 – 0.8 = 0.4 моль
б) n($K_2SO4$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль
M($K_2SO_4$) = 174 г/моль, m($K_2SO_4$) = 0.4 ∙ 174 = 69.6 г
Рассчитана массовая доля $K_2SO_4$:
а) n($H_2SO_4$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль
M($H_2SO_4$) = 98 г/моль, m($H_2SO_4$) = 0.4 ∙ 98 = 39.2 г
$m_{р-ра}(H_2SO_4$) = 39.2/0.098 = 400 г
б) n($CO_2$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль
M($CO_2$) = 44 г/моль, m($CO_2$) = 0.4 ∙ 44 = 17.6 г
в) находим массу 2-й части раствора $K_2CO_3$.
Концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, следовательно
1.2/306.3= 0.4/x
x = 0.4 ∙ 306.3/1.2 = 102.1 г
г) $ω_2(K_2SO4)$ = 69.6/(102.1 + 400 – 17.6) = 69.6/484.5 ≈ 0.1436, или 14.36 %
Ответ: