Задачи 34 егэ химия 2023 с решением - Exhelper.top

22 июня 2022

В закладки

Обсудить

Жалоба

Подборка задач 33 и 34 с прошедшего ЕГЭ 2022 по химии.

→ 33 с ответами и уравнениями описанных реакций: 33.pdf
→ 34 c ответами: 34.pdf

Источник: vk.com/examtop

Источник

Разлили по трем колбам, задачи на атомистику, химия ЕГЭ.

Задания 34 (2021). Расчет массовой доли химического соединения в смеси и массы веществ.

Источник текстов условий задач — паблик Вконтакте И.С. Ермолаева «ЕГЭ по химии на максимум».

Авторы решений: Иванова А.М., Широкопояс С.И.

[raw shortcodes=1]

Задание №1

Смесь, содержащую оксид фосфора(V) и оксид калия, в которой соотношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно 14,5 : 4, сплавили, затем растворили в горячей воде. В результате получили 447,4 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода составляет 7,6%. Вычислите массу фосфата калия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

3K₂O + P₂O₅ = 2K₃PO₄ (1)

Пусть в исходной смеси содержалось х моль P₂O₅и y моль K₂O.

Отношение количеств атомов фосфора и кислорода равно отношению количеств веществ этих атомов:

N(О)/N(P) =ν(О)/ν(P) =14,5/4
ν(O)= 5 ⋅ ν(P₂O₅) + ν(K₂O) = 5x+y, а ν(P) = 2⋅ν(P₂O₅) = 2x;

Тогда будет верным такое соотношение:

(5x+y)/2x=14,5/4

Отсюда выразим одну переменную через другую:

4⋅(5x + y) = 2x ⋅14,5
20⋅x + 4⋅y = 29⋅x
9⋅x = 4y
x = 4/9⋅y

Далее, зная массовую долю водорода в полученном растворе, можем определить массу атомов водорода и добавленной воды:

m(H) = ω(Н) ∙ m(получ.р-ра)= 0,076 ∙ 447,4 = 34 г
ν(Н) = 34/1= 34 моль
ν(Н₂О) = ν(Н)/2 = 34/2=17 моль
m(Н₂О)=17 ∙ 18 = 306 г

Так как после растворения в воде получившейся в результате реакции (1) смеси никакие вещества не покидали сферу реакции, масса раствора стала равна сумме масс исходной смеси оксидов и добавленной воды:

m (получ. р-ра) = m_исх(P₂O₅и K₂O) + m_доб(Н₂О) = 142x +94y+306 = 447,4 г

Составим систему уравнений:

x= y∙ 4/9
142x+94y+306=447,4

Подставим выражение для х во второе уравнение:

142 y ⋅4/9 +94y+306=447,4
63,11y+94y+306=447,4
157,11y=141,4
y=0,9
x=0,9 ⋅ 4/9=0,4

Таким образом исходные количества оксидов равны х = ν_исх (P₂O₅) = 0,4 моль,
y = ν_исх (K₂O) = 0,9 моль.
Количество вступившего в реакцию сплавления оксида фосфора(V) согласно уравнению реакции (1) в 3 раза меньше количества оксида калия:

ν₁ (P₂O₅)= ν_исх (K₂O)/3 = 0,9/3 = 0,3 моль, из этого видно, что оксид фосфора взят в избытке. Количество полученного в результате реакции (1) фосфата калия рассчитаем по соотношению с количеством вещества оксида калия:

ν₁(K₃PO₄) = ν(K₂O) ∙ 2/3 = 0,9∙ 2/3 = 0,6 (моль)

Оставшийся оксид фосфора будет вступать в реакцию с добавленной водой с образованием ортофосфорной кислоты:

P₂O₅ + 3Н₂О = 2H₃PO₄ (2)

Найдём количества оставшегося после реакции (1) оксида фосфора, вступившего в реакцию (2), и фосфорной кислоты:

ν₂(P₂O₅) = ν_исх.(P₂O₅) — ν₁(P₂O₅) = 0,4 – 0,3 = 0,1 (моль).
ν(H₃PO₄) = 2 ∙ ν₂(P₂O₅) = 2 ∙ 0,1 = 0,2 (моль)

Теперь обратим внимание на то, что фосфорная кислота может взаимодействовать с фосфатом натрия двумя путями в зависимости от соотношения «соль : кислота» с образованием двух разных кислых солей:

2K₃PO₄ + H₃PO₄ = 3K₂НPO₄
K₃PO₄ + 2H₃PO₄= 3KН₂PO₄

Установим соотношение между полученными количествами фосфата калия и кислоты в нашей задаче:

ν(H₃PO₄):ν₁(K₃PO₄) = 0,2:0,6 = 1:3, то есть соли в полученном растворе в 3 раза больше, чем кислоты, поэтому реакция (3) протекает с образованием гидрофосфата калия:

2K₃PO₄ + H₃PO₄ = 3K₂НPO₄

Количество вещества фосфата калия, затраченного на взаимодействие с кислотой:
ν₃ (K₃PO₄) = ν(H₃PO₄) ∙ 2 = 2 ∙ 0,2 = 0,4 (моль), тогда в растворе фосфата калия осталось

ν_ост (K₃PO₄) = ν₁ (K₃PO₄) — ν₃ (K₃PO₄) = 0,6 – 0,4 = 0,2 (моль)
m_ост (K₃PO₄) = 0,2 ∙ 212 = 42,4 г

Задание №2

Смесь, содержащую оксид фосфора(V) и оксид натрия, в которой соотношение числа атомов фосфора к числу атомов натрия равно 7 : 18, нагрели, а затем растворили в горячей воде. В результате получили 312,5 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода составляет 7,36 %. Вычислите массу фосфата натрия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

(1) 3Na₂O + P₂O₅ = 2Na₃PO₄

Пусть в исходной смеси содержалось х моль P₂O₅и y моль Na₂O.

Отношение количеств атомов фосфора и натрия равно отношению количеств веществ этих атомов и по условию составляет:

N(P)/N(Na) =ν(P)/ν(Na) =7/18

ν(P) = 2⋅ν(P₂O₅ ) = 2x, а ν(Na) = 2⋅ν(Na₂O) = 2y

Тогда будет верным такое соотношение:
2x/2y = 7/18

2x ⋅ 18 = 2y ⋅ 7

x = y ⋅ 7/18

m(H) = ω(Н) ∙ m(получ.р-ра) = 0,0736 ∙ 312,5 = 23 г

ν(Н) = 23 /1 = 23 моль

ν(Н₂О) = ν(Н)/2 = 23 /2 = 11,5 моль

m(Н₂О) = 11,5 ∙ 18 = 207 г

m (получ. р-ра) = m_исх(P₂O₅и Na₂O) + m_доб(Н₂О) = 142x + 62y + 206,64 = 312,5 (г)

Составим систему уравнений:

x = y ⋅ 7/18
142x+62y+207=312,5

Подставим выражение для х во второе уравнение:

142y ⋅ 7/18 + 62y + 207=312,5
55,22y + 62y + 207 = 312,5
117,22y = 105,5
y = 0,9
x = 0,9⋅7/18 = 0,35

Таким образом исходные количества оксидов равны х = ν_исх (P₂O₅) = 0,35 моль,
y = ν_исх (Na₂O) = 0,9 моль.

Количество вступившего в реакцию сплавления оксида фосфора (V) согласно уравнению реакции (1) в 3 раза меньше количества оксида натрия:

ν₁ (P₂O₅) = ν_исх (K₂O)/3 = 0,9/3 = 0,3 моль, из этого видно, что оксид фосфора взят в избытке. Количество полученного в результате реакции (1) фосфата натрия рассчитаем по соотношению с количеством вещества оксида натрия:

ν₁ (Na₃PO₄) = ν (Na₂O) ∙ 2/3 = 0,9∙ 2/3 = 0,6 моль

Оставшийся оксид фосфора будет вступать в реакцию с добавленной водой с образованием ортофосфорной кислоты:

(2) P₂O₅ + 3Н₂О = 2H₃PO₄

Найдём количества оставшегося после реакции (1) оксида фосфора, вступившего в реакцию (2), и фосфорной кислоты:

ν₂(P₂O₅) = ν_исх (P₂O₅) — ν₁ (P₂O₅) = 0,35 – 0,3 = 0,05 моль

ν (H₃PO₄) = 2 ∙ ν₂(P₂O₅) = 2 ∙ 0,05 = 0,1 моль

2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂НPO₄

Na₃PO₄ + 2Na₃PO₄= 3NaН₂PO₄

Установим соотношение между полученными количествами фосфата калия и кислоты в нашей задаче:

ν (H₃PO₄) : ν₁ (Na₃PO₄) = 0,1 : 0,6 = 1:6, то есть соли в полученном растворе в 6 раз больше, поэтому реакция (3) протекает с образованием гидрофосфата калия:

(3) 2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂НPO₄

Количество вещества фосфата натрия, затраченного на взаимодействие с кислотой:
ν₃ (Na₃PO₄) = ν(H₃PO₄) ∙ 2 = 2 ∙ 0,1 = 0,2 (моль), тогда в растворе фосфата натрия осталось

ν_ост (Na₃PO₄) = ν₁ (Na₃PO₄) — ν₃ (Na₃PO₄) = 0,6 – 0,2 = 0,4 моль

m_ост (Na₃PO₄) = 0,4 ∙ 164 = 65,6 г

Задание №3

Смесь хлорида бария и гидроксида бария растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 520 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора серной кислоты. При этом образовалось 163,1 г осадка. К 130 г раствора во второй колбе добавили 166,5 г 20%-ной соляной кислоты. В результате массовая доля кислоты в растворе уменьшилась вдвое. Вычислите массовую долю хлорида бария и гидроксида бария в растворе в третьей колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Запишем уравнения реакций, протекающих в первой и второй колбах. В первой колбе с серной кислотой реагируют и хлорид бария, и гидроксид бария. Во второй колбе только гидроксид бария вступает во взаимодействие с соляной кислотой:

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl (1)

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O (2)

Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O (3)

Начнем решение задачи с рассмотрения процессов во второй колбе. Рассчитаем количество вещества хлороводорода в исходном растворе соляной кислоты, добавленной во II колбу:

ν_исх(HCl) = m_{исх.р-ра} (HCl) ∙ ω₁ (HCl) / M(HCl) = 166,5 ∙ 0,2 / 36,5 = 0,912 моль

Массовая доля хлороводорода после добавления к раствору во II колбе составила
ω₂ = ω₁/2 = 20% / 2 = 10%, а масса полученного раствора будет складываться из массы исходного раствора добавленной кислоты и исходного раствора во II колбе:

m (получ. р-ра во II колбе) = m_{исх.р-ра} (HCl) + m_{исх.р-ра} (во II колбе) = 166,65 + 130 = 296,65 г

Тогда количество вещества хлороводорода, оставшегося во II колбе после реакции:

ν_ост(HCl) = m (получ. р-ра во II колбе) ∙ ω₂(HCl) / M(HCl) = 296,65 ∙ 0,1 / 36,5 = 0,813 моль

Исходя из полученных данных рассчитаем количество вещества хлороводорода, затраченного на реакцию (3):

ν_{прореаг}(HCl) = ν_исх(HCl) — ν_ост(HCl) = 0,912 – 0,813 ≈ 0,1 моль

Согласно уравнению реакции (3) количество вещества вступившего в реакцию гидроксида бария в 2 раза меньше количества вещества хлороводорода:

ν₃(Ba(OH)₂) = ν_{прореаг}(HCl) / 2 = 0,1 / 2 = 0,05 моль

Так как отношение количеств растворенных веществ к общей массе раствора одинаково для каждой колбы, найдем количество вещества гидроксида бария в первой колбе:

ν₃(Ba(OH)₂) / m ( исх. р-ра во II колбе) = ν₂(Ba(OH)₂) / m ( исх. р-ра во I колбе), где
ν₃(Ba(OH)₂) — количество вещества гидроксида бария во II колбе

ν₂(Ba(OH)₂) — количество вещества гидроксида бария в I колбе

0,05 / 130 = ν₂(Ba(OH)₂) / 520

ν₂(Ba(OH)₂) = 0,05 ∙ 520 / 130 = 0,2 моль

Рассчитаем количество вещества сульфата бария, выделившегося в первой колбе:

ν_общ (BaSO₄) = 163,1 / 233 = 0,7 моль

По уравнению реакции (2) количества веществ гидроксида бария и сульфата бария равны: ν₂ (BaSO₄) = ν₂(Ba(OH)₂) = 0,2 моль, тогда в реакции (1) выделилось
ν₁ (BaSO₄) = 0,7 – 0,2 = 0,5 моль. Отсюда найдем количество хлорида бария в I колбе:

ν₁ (BaCl₂) = ν₁ (BaSO₄) = 0,5 моль

m₁ (BaCl₂) = 0,5 ∙ 208 = 104 г

m₁ (Ba(OH)₂) = 0,2 ∙ 171 = 34,2 г

Зная, что массовая доля хлорида бария и гидроксида бария одинакова во всех исходных растворах, разлитых по трем колбам, вычислим массовые доли этих веществ в первой колбе, что и будем верным ответом для третьей колбы:

ω_III(Ba(OH)₂) = ω_I (Ba(OH)₂) = 34,2 / 520 ∙ 100% = 6,58%

ω_III(BaCl₂) = ω_I(BaCl₂) = 104 / 520 ∙ 100% = 20%

Задание №4

Смесь хлорида бария и хлорида алюминия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 300 г раствора в первой колбе добавили 164 г 10%-ного раствора фосфата натрия. При этом все исходные вещества прореагировали полностью. К 120 г раствора во второй колбе добавили 155,61 г 20%-ого раствора сульфата натрия. При этом массовая доля сульфата натрия в полученном растворе оказалась вдвое меньше, чем в исходном. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе. Процессами гидролиза пренебречь.

Решение

Запишем уравнения реакций, протекающих в первой и второй колбах. В первой колбе с фосфатом натрия реагируют и хлорид бария, и хлорид алюминия. Во второй колбе только хлорид бария вступает во взаимодействие с сульфатом натрия:

AlCl₃ + Na₃PO₄ = AlPO₄↓ + 3NaCl (1)

3BaCl₂ + 2Na₃PO₄ = Ba₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl (2)

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓+ 2NaCl (3)

Начнем решение задачи с рассмотрения процессов во второй колбе. Рассчитаем количество вещества сульфата натрия в исходном растворе, добавленном во II колбу:

m_исх(Na₂SO₄) = m_исх_._р_—_ра (Na₂SO₄) ∙ ω₁ (Na₂SO₄)= 155,61 ∙ 0,2 = 31,122 г

Массовая доля Na₂SO₄сульфата натрия после добавления к раствору во II колбе составила
ω₂ (Na₂SO₄) = ω₁/2 = 20% / 2 = 10%

Пусть в (3) реакцию вступило х моль Na₂SO₄, тогда образовалось х моль сульфата бария.

Масса полученного раствора будет складываться из массы исходного раствора сульфата натрия, исходного раствора солей во II колбе, учитывая массу выпавшего осадка:

m (получ. р-ра во II колбе) = m_{исх.р-ра} (Na₂SO₄) + m_{исх.р-ра} (во II колбе) – m (BaSO₄)= 155,61+ 120 – 233х = 275,61 – 233х г

Тогда массовая доля сульфата натрия в полученном растворе после протекания (3) реакции:

(31,122 – 142х) / (275,61 – 233х) = 0,1
31,122 – 142х = (275,61 – 233х) ∙ 0,1
31,122 – 142х = 27,561 – 23,3х
118,7х = 3,561
х = 0,03

ν₃(Na₂SO₄) = ν₃(BaCl₂) = х = 0,03 моль

Так как отношение количеств растворенных веществ к общей массе раствора одинаково для каждой колбы, найдем количество вещества хлорида бария в первой колбе:

ν₃(BaCl₂) / m ( исх. р-ра во II колбе) = ν₂(BaCl₂) / m ( исх. р-ра во I колбе), где
ν₃(BaCl₂) — количество вещества хлорида бария во II колбе

ν₂(BaCl₂) — количество вещества хлорида бария в I колбе

0,03 / 120 = ν₂(BaCl₂) / 300

ν₂(BaCl₂) = 0,03 ∙ 300 / 120 = 0,075 моль

Рассчитаем количество вещества фосфата натрия, прореагировавшего с хлоридом бария в первой колбе:

ν₂ (Na₃PO₄) = ν₂(BaCl₂) ∙ 2 / 3 = 0,075 ∙ 2 / 3 = 0,05 моль

Общее количество фосфата натрия, добавленного в I колбу составит:

ν_общ (Na₃PO₄) = 164 ∙ 0,1 / 164 = 0,1 моль

Тогда рассчитаем количество фосфата, прореагировавшего с хлоридом алюминия:

ν₁ (Na₃PO₄) = ν_общ (Na₃PO₄) — ν₂ (Na₃PO₄) = 0,1 – 0,05 = 0,05 моль

Отсюда по уравнению (1) найдем количество хлорида алюминия в первой колбе:

ν₁ (AlCl₃) = ν₁ (Na₃PO₄) = 0,05 моль

m₁ (AlCl₃) = 0,05 ∙ 133,5 = 6,675 г

m₁ (BaCl₂) = 0,075 ∙ 208 = 15,6 г

Зная, что массовая доля хлорида бария и хлорида алюминия одинакова во всех исходных растворах, разлитых по трем колбам, вычислим массовые доли этих веществ в первой колбе, что и будем верным ответом для третьей колбы:

ω_III (AlCl₃) = ω_I (AlCl₃) = 6,675 / 300 ∙ 100% = 2,225%

ω_III(BaCl₂) = ω_I(BaCl₂) = 15,6 / 300 ∙ 100% = 5,2%

Задание №5

Смесь хлорида магния и нитрата алюминия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 750 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора нитрата серебра. При этом образовалось 114,8 г осадка. К 300 г раствора во второй колбе добавили 868,54 г 20%-ого раствора гидроксида натрия. При этом массовая доля щелочи в растворе уменьшилась в 1,6 раза. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.

Решение

Начнем решение задачи с рассмотрения процессов в первой колбе. С нитратом серебра взаимодействует только хлорид магния:

2AgNO₃ + MgCl₂ = 2AgCl↓ + Mg(NO₃)₂ (1)

Вычислим массу выпавшего осадка:

ν₁ (AgCl) = 114,8 / 143,5 = 0,8 моль

ν₁ (MgCl₂) = ν₁ (AgCl) / 2 = 0,8 / 2 = 0,4 моль

m₁ (MgCl₂) = 0,4 ∙ 95 = 38 г

Рассчитаем массовую долю хлорида магния, которая в каждой колбе одинакова:

ω_III (MgCl₂) = ω_I (MgCl₂) = 38 / 750 ∙ 100% = 5,07%

Реакции, протекающие после добавления гидроксида натрия во вторую колбу:

MgCl₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂+2NaCl (2)

Al(NO₃)₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaNO₃ (3)

Далее рассчитаем количество хлорида магния во второй колбе, учитывая, что отношение количества растворенного вещества к массе раствора везде одинаково:

ν₁ (MgCl₂) / m_I (исх. раствора солей) = ν₂ (MgCl₂) / m_II (исх. раствора солей)

ν₂ (MgCl₂) = ν₁ (MgCl₂) ∙ m_II (исх. раствора солей) / m_I (исх. раствора солей) = 0,4 ∙ 300 / 750 = 0,16 моль.

Найдем общее количество вещества гидроксида натрия, добавленного во вторую колбу:

ν_общ (NaOH) = 0,2 ∙ 868,54 / 40 = 4,34 моль

Известно, что после взаимодействия гидроксида натрия с растворенными солями его массовая доля уменьшилась в 1,6 раз, то есть составила

ω₂ (NaOH) = ω₁/1,6 = 20% / 1,6 = 12,5%

Для вычисления массы полученного после реакций (2) и (3) раствора нам потребуется найти массу выпавшего в осадок гидроксида магния:

ν (Mg(OH)₂) = ν₂ (MgCl₂) = 0,16 моль

m (Mg(OH)₂) = 0,16 ∙ 54 = 8,64 г

m_II (полученного раствора после 2 и 3 реакции) = m_II (исх. раствора солей) + m_исх (р-ра NaOH) — m (Mg(OH)₂) = 300 + 868,54 – 8,64 = 1160 г

Пусть в реакцию (3) вступило х моль нитрата алюминия, тогда количество прореагировавшего с ним гидроксида натрия составит 4х моль.

Массовая доля оставшегося гидроксида натрия в полученном после реакций (2) и (3) раствора:

(4,02 – 4х) ∙ 40 / 1160 = 0,125
1160 ∙ 0,125 = (4,02 – 4х) ∙ 40
145 = 160,8 – 160х
160х = 15,8
х = 0,1

ν₂ (Al(NO₃)₃) = х = 0,1 моль

m₂ (Al(NO₃)₃) = 0,1 ∙ 213 = 21,3 г

Учитывая, что массовая доля солей одинакова во всех колбах, рассчитаем массовую долю нитрата алюминия:

ω_III(Al(NO₃)₃) = ω_II(Al(NO₃)₃) = 21,3 / 300 ∙ 100% = 7,1%

[adsp-pro-3]

Задание №6

Смесь сульфата железа (II) и хлорида цинка растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 800 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора нитрата бария. При этом образовалось 116,5 г осадка. К 320 г раствора во второй колбе добавили 462 г 40%-ого раствора гидроксида натрия без доступа воздуха. При этом массовая доля щелочи в растворе уменьшилась в 2 раза. Вычислите массовую долю каждой из солей в растворе в третьей колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

В первой колбе с нитратом бария взаимодействует только сульфат железа.:

FeSO₄ + Ba(NO₃)₂= Fe(NO₃)₂ + BaSO₄↓ (1)

При этом выпадает ν₁(BaSO₄) = 116,5 / 233 = 0,5 моль, тогда по уравнению реакции (1) ν₁(FeSO₄) = ν₁(BaSO₄) = 0,5 моль
m₁ (FeSO₄) = 152 ∙ 0,5 = 76 г

Так как массовая доля растворенных солей одинакова во всех трех колбах, найдем массовую долю сульфата железа в первой колбе:

ω_III (FeSO₄) = ω_I (FeSO₄) = 76 / 800 ∙ 100% = 9,5%

Рассмотрим процессы, протекающие во второй колбе. С гидроксидом натрия реагируют обе исходные соли, при этом выпадают гидроксид железа, массу которого нам потребуется вычесть для нахождения массы полученного раствора после протекания реакций (2) и (3):

2NaOH + FeSO₄ = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (2)

4NaOH + ZnCl₂ = Na₂[Zn(OH)₄] + 2NaCl (3)

Исходя из того, что отношение количества растворенного вещества к общей массе раствора одинаково в каждой колбе, найдем количество вещества сульфата железа во второй колбе:

ν₁(FeSO₄) / m (исх. р-ра в I колбе) = ν₂(FeSO₄) / m (исх. р-ра во II колбе)

ν₂(FeSO₄) = ν₁(FeSO₄) ∙ m (исх. р-ра во II колбе) / m (исх. р-ра в I колбе)

ν₂(FeSO₄) = 0,5 ∙ 320 / 800 = 0,2 моль, тогда согласно уравнению (2):

ν₂(NaOH) = 2 ∙ ν₂(FeSO₄) = 2 ∙ 0,2= 0,4 моль

Количество вещества гидроксида натрия в исходном растворе:

ν_исх(NaOH) = 462 ∙ 0,4 / 40 = 4,62 моль

Массовая доля щелочи в полученном растворе составит:

ω_ост (NaOH) = ω_исх/2 = 40% / 2 = 20%

Количество прореагировавшего в (3) реакции хлорида цинка примем за х моль, что позволит выразить массу оставшейся в растворе щелочи:

m_ост (NaOH) = 40 ∙ (4,62 – 4х – 0,4) = 168,8 – 160х г

m (получ. р-ра после реакций (2) и (3)) = m (исх. р-ра солей во II колбе) + m (исх. р-ра NaOH) – m (Fe(OH)₂) = 320 + 462 – 90 ∙ 0,2 = 764 г

Приравняем отношение массы оставшегося гидроксида натрия к массе полученного раствора к найденной массовой доле:

(168,8 – 160х) / 764 = 0,2
168,8 – 160х = 0,2 ∙ 764
168,8 – 160х = 152,8
160х = 16
х = 0,1

ν₃ (ZnCl₂) = 0,1 моль

m₃ (ZnCl₂) = 0,1 ∙ 136 = 13,6 г

ω_III(ZnCl₂) = ω_II(ZnCl₂) = 13,6 / 320 ∙ 100% = 4,25%

Задание №7

Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40%-ого раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44%. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди (II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

В первой колбе обе соли взаимодействуют с нитратом серебра, при этом выпадают в осадок галогениды серебра, массу которых нужно вычесть при нахождении массы полученного раствора после протекания реакций (1) и (2).

Во второй колбе только йодид калия способен окислиться нитратом меди (II), поэтому начнем решение задачи с рассмотрения второй колбы.

KBr + AgNO₃ = AgBr↓ + KNO₃ (1)

KI + AgNO₃ = AgI↓ + KNO₃ (2)

2Cu(NO₃)₂ + 4KI = 2CuI↓ + I₂ + 4KNO₃ (3)

Найдем количество выпавшего йодида меди (I):

ν₃ (CuI) = 28,65 / 191 = 0,15 моль

Согласно уравнению реакции (3) количество йодида калия во второй колбе в 2 раза больше количества выпавшего йодида меди:

ν₃ (KI) = 2 ∙ ν₃ (CuI) = 2 ∙ 0,15 моль = 0,3 моль

m₃ (KI) = 0,3 ∙ 166 = 49,8 г

ω_III (KI) = ω_II (KI) = 49,8 / 300 ∙ 100% = 16,6%

Исходя из того, что отношение количества растворенного вещества к общей массе раствора одинаково в каждой колбе, найдем количество вещества йодида калия в первой колбе:

ν₂(KI) / m (исх. р-ра в I колбе) = ν₃(KI) / m (исх. р-ра во II колбе)

ν₂(KI) = ν₃(KI) ∙ m (исх. р-ра во I колбе) / m (исх. р-ра во II колбе)

ν₂(KI) = 0,3 ∙ 250 / 300 = 0,25 моль, тогда согласно уравнению (2) количество вступившего в реакцию (2) нитрата серебра:

ν₂(AgNO₃) = ν₂(KI) = 0,25 моль

Вычислим общее количество вещества добавленного в первую колбу нитрата серебра:

m_исх(AgNO₃) = 430 ∙ 0,4 = 172 г

Пусть количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию (1) х моль, тогда масса оставшегося нитрата серебра составит:

m_ост (AgNO₃) = 172 — 170 ∙ (0,25 + х) = 172 – 42,5 – 170х = 129,5 – 170х г, а масса полученного раствора в первой колбе:

m (получ.р-ра в I колбе по реакций (1) и (2)) = 250 + 430 – 235 ∙ 0,25 – 188х =
=621,25 – 188х г

Составим выражение для нахождения массовой доли нитрата серебра в полученном растворе и найдем х:

(129,5 – 170х) / (621,25 – 188х) = 0,0844

129,5 – 170х = (621,25 – 188х) ∙ 0,0844

129,5 – 170х = 52,43 – 15,87х

154,13х = 77,07

х = 0,5

ν₁(AgNO₃) = ν₁(KBr) = 0,5 моль

m₁(KBr) = 0,5 ∙ 119 = 59,5 г

ω_III(KBr) = ω_II(KBr) = 59,5/ 250 ∙ 100% = 23,8%

Задание №8

Смесь бромида кальция и хлорида меди (II) растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 200 г раствора в первой колбе добавили 785 г 30%-ого раствора нитрата серебра. При этом массовая доля нитрата серебра в растворе уменьшилась вдвое. К 340 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора иодида калия, в результате чего в осадок выпало 64,94 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

В первой колбе с нитратом серебра взаимодействуют обе растворенные соли, при этом в осадок выпадают хлорид и бромид серебра:

2AgNO₃+ CaBr₂= 2AgBr↓ + Ca(NO₃)₂ (1)

2AgNO₃+ CuCl₂ = 2AgCl↓ + Cu(NO₃)₂ (2)

Во второй колбе йодид калия окисляется хлоридом меди (II):

4KI + 2CuСl₂= 2CuI↓ + I₂ + 4KCl (3)

В результате этой реакции в осадок выпадает ν₃ (CuI) = 64,94 / 191 = 0,34 моль.

Согласно уравнению реакции (3) ν₃ (CuCl₂) = ν₃ (CuI) = 0,34 моль.

Известно, что массовая доля растворенных солей одинакова во всех трех колбах, рассчитаем массовую долю хлорида меди (II) во второй колбе:

m₃(CuCl₂) = 0,34 ∙ 135 = 45,9 г

ω_III (CuCl₂) = ω_II (CuCl₂) = 45,9 / 340 ∙ 100% = 13,5%

Теперь учитывая, что отношение количества растворенного вещества к общей массе раствора одинаково в каждой колбе, найдем количество вещества хлорида меди в первой колбе:

ν₂(CuCl₂) / m (исх. р-ра в I колбе) = ν₃(CuCl₂) / m (исх. р-ра во II колбе)

ν₂(CuCl₂) = ν₃(CuCl₂) ∙ m (исх. р-ра во I колбе) / m (исх. р-ра во II колбе)

ν₂(CuCl₂) = 0,34 ∙ 200 / 340 = 0,2 моль, тогда согласно уравнению (2) количество вступившего в реакцию (2) нитрата серебра и выпавшего хлорида серебра:

ν₂(AgNO₃) = 2 ∙ ν₂(CuCl₂) = 2 ∙ 0,2 моль = 0,4 моль = ν₂(AgCl)

Рассчитаем массу нитрата серебра в исходном растворе, добавленном в первую колбу:

m_исх(AgNO₃) = 785 ∙ 0,3 = 235,5 г

Пусть в реакцию (1) вступило х моль бромида кальция, тогда с ним прореагировало 2х моль нитрата серебра и в осадок выпало 2х моль бромида серебра. Тогда выразим массу полученного раствора после протекания реакций (1) и (2) и составим выражение для массовой доли оставшегося в растворе нитрата серебра:

m (получ.р-ра после р-ций (1) и(2)) = 200 + 785 – 0,4 ∙ 143,5 – 2х ∙ 188 = 927,6 – 376х г

ω_ост(AgNO₃) = (235,5 – 170 ∙ (0,4 + 2х)) / (927,6 – 376х) = 0,3 / 2

235,5 – 170 ∙ (0,4 + 2х) = (927,6 – 376х) ∙ 0,15
167,5 – 340х = 139,14 – 56,4х
283,6х = 28,36
х = 0,1

ν₁(CaBr₂) = 0,1 моль

m₁(CaBr₂) = 0,1 ∙ 200 = 20 г

Учитывая, что массовая доля солей одинакова во всех колбах, рассчитаем массовую долю бромида кальция:

ω_III(CaBr₂) = ω_I(CaBr₂) = 20 / 200 ∙ 100% = 10%

Задание №9

Через 520 г 16,1%-ого раствора сульфата цинка пропускали электрический ток до тех пор, пока объём газа, выделившегося на катоде, не оказался равным объёму газа, выделившегося на аноде. При этом получили раствор, в котором массовая доля сульфата цинка составила 10,3%. К полученному раствору добавили 212 г 10%-ого раствора карбоната натрия. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Рассмотрим процессы, протекающие при электролизе сульфата цинка. По условию задачи сказано, что на катоде выделяется газ. Он получается не иначе как в результате электролиза воды. Запишем уравнения реакций:

2ZnSO₄ + 2H₂O = 2Zn + O₂↑ + 2H₂SO₄ (1)

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (2)

Пусть в реакции (2) выделилось х моль кислорода, тогда водорода выделилось 2х моль. Так как сказано, что объемы газов на катоде и аноде равны, значит при н.у. равны их количества веществ:

V(H₂) = V₁(O₂) + V₂(O₂)

ν (H₂) = ν₁(O₂) + ν₂(O₂)

2х = ν₁(O₂) + х

ν₁(O₂) = х моль, тогда количество сульфата цинка, вступившего в реакцию электролиза составит 2х моль.

Общая масса сульфата цинка в исходном растворе составляла:

m_общ(ZnSO₄) = 520 ∙ 0,161 = 83,72 г

После проведения электролиза масса раствора уменьшается за счет разложившейся воды, кислорода и цинка в реакции (1):

m (раствора после электролиза) = m (исх. р-ра ZnSO₄) – m_разл(H₂O) – m (O₂) =
= 520 – 18 ∙ 2х – 32х – 65 ∙ 2х = 520 – 198х г

Составим выражение для массовой доли оставшегося в растворе после электролиза сульфата цинка и найдем х:

(83,72 – 161 ∙ 2х) / (520 – 198х) = 0,103
83,72 – 322х = (520 – 198х) ∙ 0,103
83,72 – 322х = 53,56 – 20,4х
301,6х = 30,16
х = 0,1

Масса полученного раствора m (раствора после электролиза) = 520 – 198х = 500,2 г

Сравним количества серной кислоты и карбоната натрия:

ν (H₂SO₄) = 2 ∙ 0,1 = 0,2 моль

ν (Na₂CO₃) = 212 ∙ 0,1 / 106 = 0,2 моль

Так как их соотношение 1:1, сделаем вывод, что протекает только реакция карбоната натрия с серной кислотой:

Na₂CO₃+ H₂SO₄ = Na₂SO₄+ H₂O + CO₂↑ (3)

Для определения массовой доли сульфата цинка в конечном растворе найдем массу оставшегося сульфата цинка и массу полученного после (3) реакции раствора:

m_ост(ZnSO₄) = 83,72 – 161 ∙ 0,2 = 51,52 г

m (получ. р-ра после (3) р-ции) = m (раствора после электролиза) + m (р-ра Na₂CO₃) – m (CO₂) = 500,2 + 212 — 44 ∙ 0,2 = 703,4 г

ω_ост(ZnSO₄) = 51,52 / 703,4 ∙ 100% = 7,32%

Задание №10

Через 400 г 36%-ого раствора нитрата железа (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока объём газа, выделившийся на катоде, не оказался в 2 раза меньше объёма газа, выделившегося на аноде. При этом получили раствор, в котором массовая доля нитрата железа (II) составила 10,19%. К полученному раствору добавили 120 г 40%-ого раствора карбоната аммония. Вычислите массовую долю нитрата железа (II) в конечном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

При электролизе водного раствора нитрата железа на катоде выделяется водород из воды

2Fe(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Fe + O₂↑+ 4HNO₃ (1)

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (2)

По условию дано соотношение объемов газов, выделившихся на катоде и аноде:

V(H₂) = V(O₂) / 2, для газов при н.у. ν (H₂) = (ν₁ (O₂) + ν₂ (O₂)) / 2

2 ∙ ν (H₂) = ν₁ (O₂) + ν₂ (O₂)

Пусть количество вещества кислорода, выделившегося во второй реакции х моль, тогда количество водорода — 2х моль:

2 ∙ 2х = ν₁ (O₂) + х

ν₁ (O₂) = 3х моль

Масса нитрата железа (II) в исходном растворе составляла:

m_общ (Fe(NO₃)₂) = 400 ∙ 0,36 = 144 г

Масса, вступившего в реакцию электролиза нитрата железа:

m_{прореаг.} (Fe(NO₃)₂) 3х ∙ 2 ∙ 180 = 1080х г

Масса раствора после электролиза будет уменьшаться за счет разложившейся воды и кислорода и железа, выделяющихся в первой реакции:

m (получ.р-ра после электролиза) = 400 – 18 ∙ 2х – 32 ∙ 3х – 56 ∙ 2 ∙ 3х = 400 – 468х г

Составим выражение для массовой доли оставшегося нитрата железа в полученном после электролиза растворе:

(144 — 1080х) / (400 – 468х) = 0,1019
144 — 1080х = (400 – 468х) ∙ 0,1019
144 — 1080х = 40,76 – 47,67х
1032,33х = 103,24
х = 0,1

Количество вещества выделившейся азотной кислоты в реакции (1) составит

ν₁ (HNO₃) = 3х ∙ 4 = 1,2 моль

Запишем уравнение реакции азотной кислоты и карбоната аммония:

2HNO₃ + (NH₄)₂CO₃ = 2NH₄NO₃ + H₂O + CO₂↑ (3)

Найдем количество вещества карбоната аммония:

ν ((NH₄)₂CO₃) = 120 ∙ 0,4 / 96 = 0,5 моль

Азотная кислота по сравнению с карбонатом аммония — в избытке.

При расчете массы конечного раствора учтем массу выделившегося углекислого газа:

m (СO₂) = 0,5 ∙ 44 = 22 г

m (конечного р-ра) = 400 – 468 ∙ 0,1 + 120 – 22 = 451,2 г

m_ост (Fe(NO₃)₂) = 144 – 1080 ∙ 0,1 = 36 г

ω_ост (Fe(NO₃)₂) = 36 / 451,2 ∙ 100% = 7,98%

[adsp-pro-3]

Задание №11

Через 522 г 5%-ого раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,4 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 96,6 г глауберовой соли (Na₂SO₄ ∙ 10H₂O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата натрия в растворе уменьшилась в 4,5 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата натрия при комнатной температуре (в г на 100 г воды).
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Электролиз водного раствора нитрата бария сводится к электролизу воды:

2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑ (1)

Газ, выделившийся на аноде – кислород. Найдем его количество вещества, и по уравнению реакции (1) определим количество и массу разложившейся в ходе электролиза воды:

ν (O₂) = 8,4 / 22,4 = 0,375 моль

ν_разл (H₂O) = 2 ∙ ν (O₂) = 0,375 ∙ 2 = 0,75 моль

m_разл (H₂O) = 0,75 ∙ 18 = 13,5 г

Оставшийся в растворе нитрат бария реагирует с сульфатом натрия глауберовой соли:

Na₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓+ 2NaNO₃ (2)

Количество вещества нитрата бария в исходном растворе:

ν (Ba(NO₃)₂) = 522 ∙ 0,05 / 261 = 0,1 моль

Количество вещества сульфата натрия равно количеству вещества глауберовой соли:

ν_исх (Na₂SO₄) = ν (Na₂SO₄∙ 10H₂O) = 96,6 / 322 = 0,3 моль

m_исх(Na₂SO₄) = 0,3 ∙ 142 = 42,6 г

Согласно уравнению реакции (2) количество вступившего в реакцию сульфата натрия равно количеству нитрата бария и выпавшего сульфата бария:

ν_{прореаг} (Na₂SO₄) = ν (Ba(NO₃)₂) = ν (BaSO₄) = 0,1 моль

Примем за х г массу воды, добавленной к глауберовой соли для получения насыщенного раствора сульфата натрия. С этим учетом масса исходного насыщенного раствора:

m_исх.(насыщ. р-ра Na₂SO₄) = 96,6 + х г,

а масса конечного раствора после реакции (2) составляла:

m (конечного р-ра) = 522 – 13,5 + 96,6 + х – 0,1 ∙ 233 = 581,8 + х г

Масса оставшегося сульфата натрия:

m_ост(Na₂SO₄) = 142 ∙ (0,3 – 0,1) = 28,4 г

По условию задачи массовая доля сульфата натрия уменьшается в 4,5 раза:

ω₁(Na₂SO₄) / ω₂(Na₂SO₄) = 4,5

ω₁(Na₂SO₄) = 42,6 / (96,6 + х)

ω₂(Na₂SO₄) = 28,4 / 581,8 + х

Подставим соответствующие выражения и найдем х:

42,6 / (96,6 + х) = 4,5 ∙ 28,4 / 581,8 + х
42,6 ∙ (581,8 + х) = 4,5 ∙ 28,4 ∙ (96,6 + х)
12345,48 + 127,8х = 24784,68 +42,6х
85,2х = 12439,2
х = 146

m_доб(H₂O) = 146 г

Теперь найдем массовую долю сульфата натрия в насыщенном растворе при комнатной температуре:

ω₁(Na₂SO₄) = 42,6 / (96,6 + 146) = 0,1756

Так как массовая доля вещества в насыщенном растворе при определенной температуре не зависит от массы раствора, можем рассчитать растворимость сульфата натрия, что есть масса растворенного вещества в 100 г растворителя, в нашем случае воды.

Обозначим эту массу через y г, составим выражение для массовой доли и приравняем к уже известному значению:

y / (y+100) = 0,1756
(y+100) ∙ 0,1756 = у
0,8244у = 17,56
у = 21,3

Растворимость сульфата натрия составляет 21,3 г в 100 г воды.

Задание №12

Через 522 г 10%-ого раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 94,08 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 100 г медного купороса (CuSO₄ ∙ 5H₂O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата меди (II) в растворе уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата меди (II) при комнатной температуре (в г на 100 г воды).
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Электролиз водного раствора нитрата бария сводится к электролизу воды:

2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑ (1)

Газ, выделившийся на катоде – водород. Найдем его количество вещества, и по уравнению реакции (1) определим количество и массу разложившейся в ходе электролиза воды:

ν (H₂) = 94,08 / 22,4 = 4,2 моль

ν_разл (H₂O) = ν (H₂) = 4,2 моль

m_разл (H₂O) = 4,2 ∙ 18 = 75,6 г

Оставшийся в растворе нитрат бария реагирует с сульфатом меди (II):

CuSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓+ Cu(NO₃)₂ (2)

Количество вещества нитрата бария в исходном растворе:

ν (Ba(NO₃)₂) = 522 ∙ 0,1 / 261 = 0,2 моль

Количество вещества сульфата натрия равно количеству вещества глауберовой соли:

ν_исх(CuSO₄) = ν (CuSO₄∙ 5H₂O) = 100 / 250 = 0,4 моль

m_исх(CuSO₄) = 0,4 ∙ 160 = 64 г

Согласно уравнению реакции (2) количество вступившего в реакцию сульфата меди (II) равно количеству нитрата бария и выпавшего сульфата бария:

ν_{прореаг}(CuSO₄) = ν (Ba(NO₃)₂) = ν (BaSO₄) = 0,2 моль

Примем за х г массу воды, добавленной к медному купоросу для получения насыщенного раствора сульфата меди (II). С этим учетом масса исходного насыщенного раствора:

m_исх.(насыщ. р-ра CuSO₄) = 100 + х г,

а масса конечного раствора после реакции (2) составляла:

m (конечного р-ра) = 522 – 75,6 + 100 + х – 0,2 ∙ 233 = 499,8 + х г

Масса оставшегося сульфата натрия:

m_ост(Na₂SO₄) = 160 ∙ (0,4 – 0,2) = 28,4 г

По условию задачи массовая доля сульфата меди уменьшается в 4 раза:

ω₁(CuSO₄) / ω₂(CuSO₄) = 4

ω₁(CuSO₄) = 64 / (100 + х)

ω₂(CuSO₄) = 32 / 499,8 + х

Подставим соответствующие выражения и найдем х:

64 / (100 + х) = 4 ∙ 32 / 499,8 + х
64 ∙ (499,8 + х) = 4 ∙ 32∙ (100 + х)
31987,2 + 64х = 12800 + 128х
64х = 19187,2
х = 299,8

m_доб(H₂O) = 299,8 г

Теперь найдем массовую долю сульфата натрия в насыщенном растворе при комнатной температуре:

ω₁(CuSO₄) = 64 / (100 + 299,8)

Обозначим эту массу через y г, составим выражение для массовой доли и приравняем к
ω₁(CuSO₄):

y / (y+100) = 64 / (100 + 299,8)
(y+100) ∙ 64 = у ∙ 399,8
335,8у = 6400
у = 19,06

Растворимость сульфата меди (II) составляет 19,06 г в 100 г воды.

Задание №13

Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля атомов серы меньше массовой доли атомов кислорода в 5 раз, растворили в воде. При этом образовался раствор массой 722,4 г. Через образовавшийся раствор пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 35,84 л (н.у.) газа. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 424 г 10%-ого раствора карбоната натрия. При этом массовая доля карбоната натрия в растворе уменьшилась в 10 раз. Вычислите массу растворенного кристаллогидрата сульфата алюминия.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Определим формулу кристаллогидрата Al₂(SO₄)₃ ∙ xH₂O. Нам известно соотношение массовых долей серы и кислорода, оно равно соотношению массы атомов серы к массе атомов кислорода.

В 1 моль кристаллогидрата содержится 3 моль атомов серы и (12 + х) моль атомов кислорода, тогда:

m (S) = 32 ∙ 3 = 96 г

m (О) = (12 + х) ∙ 16 = 192 + 16х г

ω (S) / ω (О) = m (S) / m (О) = 96 / (192 + 16х) = 1 / 5

96 ∙ 5 = 192 + 16х

16х = 480 – 192

х = 18

Состав кристаллогидрата: Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O

Электролиз водного раствора этого кристаллогидрата сводится к электролизу воды:

2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑ (1)

Газ, выделившийся на аноде – кислород.

ν (O₂) = 35,84 / 22,4 = 1,6 моль

ν_разл (H₂O) = 2 ∙ ν (O₂) = 1,6 ∙ 2 = 3,2 моль

m_разл (H₂O) = 0,75 ∙ 18 = 57,6 г

Далее добавленный карбонат натрия вступает в реакцию с сульфатом алюминия:

Al₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ +3H₂O = 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄ (2)

m_исх (Na₂CO₃) = 424 ∙ 0,1 = 42,4 г

Массовая доля уменьшилась в 10 раз и в конечном растворе составила 1%.

Примем за х моль количество вступившего в реакцию сульфата алюминия. Тогда согласно уравнению реакции (2) количество карбоната натрия, прореагировавшего с ним:

ν_{прореаг} (Na₂CO₃) = 3х моль

Для расчета массы конечного раствора необходимо вычислить массы покинувших сферу реакции гидроксида алюминия и углекислого газа:

ν (Al(OH)₃) = 2х моль

m (Al(OH)₃) = 2х ∙ 78 = 156х г

ν (CO₂) = 3х моль

m (CO₂) = 3х ∙ 44 = 132х г

Тогда масса конечного раствора равна:

m (конечного раствора) = 722,4 – 57,6 + 424 – 156х – 132х г

Составим выражение для массовой доли оставшегося карбоната натрия в конечном растворе:

ω₂(Na₂CO₃) = (42,4 — 3х ∙ 106) / (1088,8 -288х)

(42,4 — 3х ∙ 106) / (1088,8 — 288х) = 0,01

42,4 – 318х = 0,01 ∙ (1088,8 — 288х)

42,4 – 318х = 10,888 – 2,88х

315,12х = 31,512

х = 0,1

ν (Al₂(SO₄)₃) = 0,1 моль

ν (Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O) = ν (Al₂(SO₄)₃) = 0,1 моль

m (Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O) = 0,1 ∙ 666 = 66,6 г

Задание №14

Смесь, состоящую из нитрата цинка, нитрата меди (II) и нитрата серебра, растворили в воде. При этом получили раствор, в котором массовая доля нитрата цинка составила 18,9%, а массовая доля нитрата меди (II) – 9,4%. В первую колбу налили 500 г этого раствора и внесли медную проволоку. После окончания реакции массовая доля нитрата меди (II) в колбе составила 25,5%. (Возможной реакцией избытка меди с нитратом меди (II) пренебречь.) Во вторую колбу налили 200 г исходного раствора и добавили избыток порошка цинка. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Рассмотрим процессы, происходящие в первой колбе:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ +2Ag (1)

Исходная масса нитрата меди (II) в первой колбе составляла:

m_исх (Cu(NO₃)₂) _в_I _колбе = 500 ∙ 0,094 = 47 г

ν_исх (Cu(NO₃)₂) _в_I_колбе = 47 / 188 = 0,25 моль

Учитывая, что доля вещества в растворе не зависит от массы раствора, найдем исходное количество вещества нитрата меди (II) во второй колбе:

0,25 / 500 = ν_исх (Cu(NO₃)₂) _во_II_колбе / 200

ν_исх (Cu(NO₃)₂) _во_II_колбе = 0,1 моль

Пусть в реакцию (1) вступило х моль меди, тогда образовалось х моль нитрата меди (II) и 2х моль серебра.

Масса нитрата меди (II) в образовавшемся растворе после протекания реакции (1) складывается из масс исходной и образовавшейся соли:

m_получ (Cu(NO₃)₂) _в_I _колбе = m_исх (Cu(NO₃)₂) _в_I _колбе + m_обр (Cu(NO₃)₂) _в_I _колбе = 47 + 188х г

Для расчета массы полученного раствора в первой колбе потребуется учесть вступившую в реакцию медь и выделившееся серебро:

m_получ (р-ра) _в_I _колбе = 500 + 64х — 108 ∙ 2х = 500 – 152х г

Зная, что массовая доля нитрата меди (II) в полученном растворе составляла 25,5%, найдем х:

(47 + 188х) / = 0,255
47 + 188х = 0,255 ∙ (500 – 152х)
226,76х = 80,5
х = 0,355

ν (AgNO₃) _в_I _колбе = 20,355 = 0,71 моль, тогда рассчитаем количество нитрата серебра во второй колбе:

0,71 / 500 = ν (AgNO₃) _во_II _колбе /200

ν (AgNO₃) _во_II _колбе = 0,71 ∙ 200 / 500 = 0,284 моль

Во второй колбе с цинковым порошком взаимодействовали нитрат меди (II) и нитрат серебра:

Cu(NO₃)₂ + Zn = Cu + Zn(NO₃)₂ (2)

2AgNO₃ + Zn = 2Ag + Zn(NO₃)₂ (3)

Масса нитрата цинка во второй колбе таким образом после протекания реакций составит:

m_получ(Zn(NO₃)₂) _во_II _колбе= m_исх(Zn(NO₃)₂) _во_II _колбе+ m_{обр в реакции (2)}(Zn(NO₃)₂) _во_II _колбе +
m_{обр в реакции (3)}(Zn(NO₃)₂) _во_II _колбе= 0,189 ∙ 200 + 189 ∙ (0,1 + 0,142) = 83,54 г

При расчете массы конечного раствора во второй колбе прибавим массу прореагировавшего цинка и вычтем массы серебра и меди:

m_получ(раствора) _во_II _колбе = 200 + (0,1 +0,142) ∙ 65 – 0,1 ∙ 64 – 0,284 ∙ 108 = 178,66 г

ω (Zn(NO₃)₂) _во_{II колбе} = 83,54 / 178,66 ∙ 100% = 46,76%

Задание №15

Раствор нитрата меди(II) массой 2 кг 730 г с массовой долей нитрата меди(II) 18,8%, содержащий в качестве примеси нитрат серебра, разлили на две колбы в соотношении 1 : 2. В первую колбу, содержащую меньшую часть раствора, внесли медную проволоку. После окончания реакции массовая доля нитрата меди (II) в колбе составила 20%. (Возможной реакцией избытка меди с нитратом меди (II) пренебречь.) В раствор во второй колбе внесли порошок цинка, в результате получили бесцветный раствор. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Решение

Пусть масса раствора нитрата меди (II) в первой колбе равна х г, тогда масса раствора нитрата меди (II), приходящаяся на вторую колбу – 2х г

х + 2х = 2730

х = 910

m_I (р-ра Cu(NO₃)₂) = 910 г, m_II (р-ра Cu(NO₃)₂) = 910 ∙ 2 =1820 г

Запишем уравнение реакции между нитратом серебра и медной проволокой, происходящей в первой колбе:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ +2Ag (1)

Исходя из постоянства массовой доли растворенного вещества в любой отобранной порции раствора, найдем исходную массу нитрата меди (II) в первой колбе:

m_исх (Cu(NO₃)₂) _в_I _колбе = 0,188 ∙ 910 = 171,08 г

Примем количество вступившей в реакцию (1) меди за у моль, тогда и нитрата меди (II) образовалось у моль, серебра — 2у моль.

Рассчитывая массу получившегося раствора после протекания реакции, учтем массу вступившей в реакцию меди и выделившегося серебра:

m_получ (р-ра) _в_I _колбе = 910 + 64у – 2у ∙ 108 = 910 – 152у

Масса нитрата меди (II) в полученном после реакции растворе в первой колбе складывается из исходной массы и массы образовавшегося нитрата меди (II):

m_получ (Cu(NO₃)₂) _в_I _колбе = 171,08 + 188у г

Составим выражение для уже численно известной массовой доли нитрата меди (II) в конечном растворе в первой колбе и найдем у:

(171,08 + 188у) / (910 – 152у) = 0,2

171,08 + 188у = 0,2 ∙ (910 – 152у)

218,4у = 10,92

у = 0,05

Согласно уравнению реакции (1) нитрат серебра вступил в количестве:

ν (AgNO₃) _в_I _колбе = 2у = 0,1 моль

Тогда рассчитаем исходное количество нитрита серебра во второй колбе:

0,1 / 910 = ν (AgNO₃) _во_II _колбе / 1820

ν (AgNO₃) _во_II _колбе = 0,2 моль

ν_исх (Cu(NO₃)₂) _во_II _колбе = (0,188 ∙ 1820) / 188 = 1,82 моль

Cu(NO₃)₂ + Zn = Cu + Zn(NO₃)₂ (2)

2AgNO₃ + Zn = 2Ag + Zn(NO₃)₂ (3)

Масса нитрата цинка в конечном растворе во второй колбе:

m_получ (Zn(NO₃)₂) _во_II _колбе = (1,82 + 0,1) ∙ 189 = 362,88 г

m_получ (р-ра) _во_II _колбе = 1820 + 65 ∙ (0,1 + 1,82) – 1,82 ∙ 64 – 0,2 ∙ 108 = 1806, 72 г

ω (Zn(NO₃)₂) _во_{II колбе} = 362,88 / 1806, 72 ∙ 100% = 20%

[adsp-pro-3]

Источник

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=Arn/Mr100% 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

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?

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

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%

Источник

7935. Смесь оксида алюминия и сульфида алюминия, в которой массовая доля алюминия составляет 50%, растворили в избытке 700 г соляной кислоты. Выделившийся газ полностью поглотили 240 г 20% раствора сульфата меди (II), причём исходные вещества прореагировали без остатка. Вычислите массовую долю соли, образовавшейся при взаимодействии исходной твёрдой смеси с соляной кислотой.

1) Уравнения реакций
Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O (1)
Al₂S₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂S↑ (2)
H₂S + CuSO₄ = CuS↓ + H₂SO₄ (3)

2) Вычислим количество Al₂O₃
m(CuSO₄) = 240 ⋅ 0,2 = 48 г
n(CuSO₄) = 48 : 160 = 0,3 моль
n(CuSO₄) = n(H₂S) = 0,3 моль (по уравнению 3)
n(Al₂S₃) = 1/3 ⋅ n(H₂S) = 1/3 ⋅ 0,3 = 0,1 моль (по уравнению 2)

m(Al₂S₃) = 0,1 ⋅ 150 = 15 г
n(Al)_{в Al₂S₃} = n(Al₂S₃) ⋅ 2 = 0,1 ⋅ 2 = 0,2 моль
m(Al)_{в Al₂S₃} = 0,2 ⋅ 27 = 5,4 г

Примем x = n(Al₂O₃)
n(Al)_{в Al₂O₃} = n(Al) ⋅ 2 = 2x моль
m(Al₂O₃) = x ⋅ 102 = 120x (г)
m(Al)_{в Al₂O₃} = 2x ⋅ 27 = 54x (г)

Решив уравнение получим x = 0,7 = n(Al₂O₃)

3) Рассчитаем массовую долю хлорида алюминия

n₁(AlCl₃) = 2n(Al₂O₃) = 2 ⋅ 0,7 = 1,4 моль (по уравнению 1)
n₂(AlCl₃) = 2n(Al₂S₃) = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль (по уравнению 2)
n(AlCl₃)_общ = 1,4 + 0,2 = 1,6 моль

m(AlCl₃)_общ = 1,6 ⋅ 133,5 = 213,6 г
m(Al₂O₃) = 0,7 ⋅ 102 = 71,4 г
m(H₂S) = 0,3 ⋅ 34 = 10,2 г

Ответ: ω(AlCl₃) = 27,52%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7935.

7900. Смесь меди и оксида меди (II), в которой массовая доля атомов меди составляет 96%, растворили в концентрированной серной кислоте массой 472 г, взятой в избытке. Полученный газ растворили в минимальном количестве раствора гидроксида натрия массой 200 г с массовой долей щёлочи 10%. Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном после реакции исходной смеси с кислотой.

1) Уравнения реакций
Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (1)
CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O (2)
NaOH + SO₂ = NaHSO₃ (3)

2) Вычислим массу CuO
m(NaOH) = 200 ⋅ 0,1 = 20 г
n(NaOH) = 20 : 40 = 0,5 моль
n(NaOH) = n(SO₂) = n(Cu) = 0,5 по уравнению 1 и 3
m(Cu) = 0,5 ⋅ 64 = 32 г

Примем x = n(CuO) = n(Cu)_{в CuO}, тогда
m(Cu)_{в CuO} = x ⋅ 64 = 64x (г)
m(CuO) = x ⋅ 80 = 80x (г)

В результате вычислений x = 0,1 моль = n(CuO)
m(CuO) = 0,1 ⋅ 80 = 8 г

3) Рассчитаем массовую долю соли в растворе, полученном после реакции исходной смеси с кислотой

n(Cu) = n(SO₂) = n₁(CuSO₄) = 0,5 моль (по уравнению 1)
n(CuO) = n₂(CuSO₄) = 0,1 моль (по уравнению 2)
n(CuSO₄)_общ = 0,5 + 0,1 = 0,6 моль
m(CuSO₄) = 0,6 ⋅ 160 = 96 г
m(SO₂) = 0,5 ⋅ 64 = 32 г

Ответ: ω(CuSO₄) = 20%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7900.

7865. К смеси пероксида и оксида бария, где отношение количества атомов бария к количеству атомов кислорода равно 5:9, добавили 490 г холодного 20%-го раствора серной кислоты. В результате соединения бария прореагировали полностью, а полученный раствор оказался нейтральным. Найдите массовую долю воды в образовавшемся растворе.

1) Уравнения реакций
BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + H₂O₂ (1)
BaO + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + H₂O (2)

2) Вычислим количество вещества оксида бария и пероксида бария
m(H₂SO₄) = 490 ⋅ 0,2 = 98 г
n(H₂SO₄) = 98 : 98 = 1 моль

n(H₂SO₄) = n(исх. смеси) = 1 моль (по уравнению 1)
n(H₂SO₄) = n(BaO₂) (по уравнению 1)
n(H₂SO₄) = n(BaSO₄) (по уравнению 2)

m(H₂O)_исх = 490 — 98 = 392 г

Решив данную систему получаем y = 0,2 моль = n(BaO), x = 0,8 моль = n(BaO₂)

3) Вычислим массовую долю воды в образовавшемся растворе

n(BaO) = n(H₂O)_{образов. в ур-нии 2} = 0,2 моль (по уравнению 2)
n(H₂O)_{образов.} = 0,2 ⋅ 18 = 3,6 г
m(BaO₂) = 0,8 ⋅ 169 = 135,2 г
m(BaO) = 0,2 ⋅ 153 = 30,6 г

n(BaO₂) = n₁(BaSO₄) = 0,8 моль (по уравнению 1)
n(BaO) = n₂(BaSO₄) = 0,2 моль (по уравнению 2)
n(BaSO₄)_общ = 0,8 + 0,2 = 1 моль
m(BaSO₄)_общ = 1 ⋅ 233 = 233 г

Ответ: ω(H₂O) = 93,57%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7865.

7830. Смесь цинка и карбоната цинка, в которой соотношение атомов цинка и кислорода 5:6, обработали 500 г раствора разбавленной серной кислоты. В результате исходная смесь и кислота прореагировали без остатка и выделилось 2,24 л газов (н.у.). К получившемуся раствору прилили 500 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 40%. Найдите массовую долю сульфата натрия в получившемся растворе.

1) Уравнения реакций
Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑ (1)
ZnCO₃ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O + CO₂↑ (2)

2) Найдем количество вещества цинка и карбоната цинка
n(CO₂+H₂) = 2,24 : 22,4 = 0,1 моль

Решив данную систему получим y = n(CO₂) = 0,04 моль, x = n(Zn) = 0,06 моль

3) Вычислим количество вещества сульфата цинка и гидроксида натрия
n(Zn) = n₁(ZnSO₄) = 0,06 моль (по уравнению 1)
n(ZnCO₃) = n₂(ZnSO₄) = 0,04 моль (по уравнению 2)
n(ZnSO₄)_общ = 0,06 + 0,04 = 0,1 моль

m(NaOH) = 500 ⋅ 0,2 = 200 г
n(NaOH) = 200 : 40 = 5 моль

Сравнивая количество вещества сульфата цинка и гидроксида натрия, можно сделать вывод о том, что гидроксид натрия в избытке — реакция 3 идет с образованием комплексной соли
Zn(SO₄) + 4NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄

4) Вычислим массовую долю сульфата натрия в получившемся растворе

n(ZnSO₄)_общ = n(Na₂SO₄) = 0,1 моль (по уравнению 3)
m(Na₂SO₄) = 0,1 ⋅ 142 = 14,2 г
m(Zn) = 0,06 ⋅ 65 = 3,9 г
m(ZnCO₃) = 0,04 ⋅ 125 = 5 г
m(H₂) = 0,06 ⋅ 2 = 0,12 г
m(CO₂) = 0,04 ⋅ 44 = 1,76 г

Ответ: ω(Na₂SO₄) = 1,4%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7830.

7795. Смесь твёрдых сульфата железа (II) и сульфата железа (III), в которой соотношение атомов серы и железа 4:3, добавили в подкисленный 5% раствор перманганата калия массой 126,4 г. Все вещества, участвовавшие в окислительно-восстановительной реакции, прореагировали полностью. Рассчитайте максимальную массу 20%-го раствора гидроксида натрия, который прореагирует с полученным раствором.

1) Уравнения реакций
10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O (1)
Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄ (2)
MnSO₄ + 2NaOH = Mn(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (3)

2) Вычислим массу исходного сульфата железа (III)
m(KMnO₄) = 126,4 ⋅ 0,05 = 6,32 г
n(KMnO₄) = 6,32 : 158 = 0,04 моль

n(FeSO₄)_исх = 5n(KMnO₄) = 5 ⋅ 0,04 = 0,2 (по уравнению 1)

По итогу вычислений получаем x = 0,2 моль = n(Fe₂(SO₄)₃)_исх

3) Найдем количество вещества MnSO₄
n(Fe₂(SO₄)₃)_обр = 1/2 ⋅ n(FeSO₄) = 1/2 ⋅ 0,2 = 0,1 моль (по уравнению 1)
n(Fe₂(SO₄)₃)_общ = 0,2 + 0,1 = 0,3 моль
n(NaOH) = 6n(Fe₂(SO₄)₃)_общ = 6 ⋅ 0,3 = 1,8 моль
n(MnSO₄) = n(KMnO₄) = 0,04 моль

4) Вычислим массу 20%-ного раствора NaOH
n(NaOH) = 2n(MnSO₄) = 2 ⋅ 0,04 = 0,08 моль (по уравнению 3)
n(NaOH)_общ = 1,8 моль + 0,08 моль = 1,88 моль
m(NaOH) = 1,88 ⋅ 40 = 75,2 г
m(NaOH)_р-ра = 75,2 : 0,2 = 376 г

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7795.

7760. В холодный раствор серной кислоты добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

1) Уравнения реакций
H₂SO₄ + BaO₂ = BaSO₄↓ + H₂O₂ (1)
2H₂O₂ = (кат. MnO₂) 2H₂O + O₂↑ (2)

2) Вычислим количество воды в исходном растворе
Δm = m(O₂) = 6,4 г
n(O₂) = 6,4 : 32 = 0,2 моль
2n(O₂) = n(H₂O₂) = n(H₂SO₄) = 0,4 моль (по уравнению 1 и 2)
m(H₂SO₄) = 0,4 ⋅ 98 = 39,2 г

Примем n(H₂O) = x моль

В результате вычислений получаем x = 3,2 моль = n(H₂O) в исходном растворе
m(H₂O)_исх = 3,2 ⋅ 18 = 57,6 г

3) Вычислим массовую долю серной кислоты в исходном растворе

Ответ: ω(H₂SO₄) = 40,5%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7760.

7725. Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 50%, растворили в избытке соляной кислоты массой 300 г. После завершения всех реакций масса раствора составила 330 г, а выделившуюся газовую смесь пропустили через 200 г 8%-ного раствор гидроксида натрия. В результате чего один из газов полностью поглотился. Определите массовую долю соли в конечном растворе.

1) Уравнения реакций
Ca + 2HCl = CaCl₂ + H₂↑ (1)
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ (2)
(?) 2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O (3)
(?) CO₂ + NaOH = NaHCO₃ (4)

2) Запишем формулу массы раствора после реакций 1 и 2
m(р-ра после реакций 1 и 2) = m(Ca) + m(CaCO₃) + m(HCl)_р-ра — m(H₂) — m(CO₂)

3) Примем n(Ca) = x моль, n(CaCO₃) = y моль
m(Ca) = 40x (г)
m(CaCO₃) = 100y (г)

n(Ca) = n(H₂)_{по ур-нию 1} = x моль; m(H₂) = 2x (г)
n(CaCO₃) = n(CO₂)_{по ур-нию 2} = y моль; m(CO₂) = 44y (г)

Подставим все найденные значения в формулу массы раствора, записанную в пункте 2
330 = 40x + 100y + 300 — 2x — 44y

В результате решения системы получим: x = 0,2 моль = n(Ca), y = 0,4 моль = n(CaCO₃)

4) Вычислим количество гидроксида натрия, массу и массовую долю гидрокарбоната натрия
n(CaCO₃) = n(CO₂) = 0,4 моль (по уравнению 2)
m(NaOH) = 200 ⋅ 0,08 = 16 г
n(NaOH) = 16 : 40 = 0,4 моль

n(CO₂) : n(NaOH) = 0,4 моль : 0,4 моль = 1 : 1 (уравнение 4)
n(CO₂) = n(NaOH) = n(NaHCO₃) = 0,4 моль (по уравнению 4)
m(NaHCO₃) = 0,4 ⋅ 84 = 33,6 г

m(CO₂) = 0,4 ⋅ 44 = 17,6 г

Ответ: ω(NaHCO₃) = 15,44%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7725.

7690. Смесь оксида кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля кальция 62,5%, растворили в 300 г соляной кислоты, которая была в избытке. Масса раствора стала 361,6 г. Выделившийся газ пропустили через 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

1) Уравнения реакций
CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O (1)
CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑ (2)
CO₂ + NaOH = NaHCO₃ (3)
CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O (4)

2) Запишем формулу массы раствора после реакций 1 и 2
m (р-ра после реакции 1, 2) = m(CaO) + m(CaCO₃) + m(HCl)_р-ра — m(CO₂)

3) Примем n(CaO) = x моль, n(CaCO₃) = y моль
m(CaO) = 56x (г)
m(CaCO₃) = 100y (г)
n(CaCO₃) = n(CO₂) = y моль (по уравнению 2)
m(CO₂) = 44y (г)

Составим систему уравнений:
361,6 = 56x + 100y + 300 — 44y
x + y = 1,1

Решая систему получаем y = 0,2 = n(CaCO₃) = n(CO₂)
n(CO₂) = n(CaCO₃) = 0,2 моль
m(NaOH) = 80 ⋅ 0,1 = 8 г
n(NaOH) = 8 : 40 = 0,2 моль
n(NaOH) = n(CO₂) (по уравнению 3)
n(CO₂) = n(NaOH) = n(NaHCO₃) = 0,2 моль

4) Вычислим массовую долю гидрокарбоната натрия в растворе

m(CO₂) = 0,2 ⋅ 44 г/моль = 8,8 г

Ответ: ω(NaHCO₃) = 18,92%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7690.

7655. Смесь карбида кальция и карбида алюминия, в которой массовая доля углерода 30%, растворили в 547,5 г соляной кислоты, взятой в необходимом стехиометрическом количестве. В полученный раствор добавляли 1260 г 8%-ного раствора гидрокарбоната натрия до завершения реакции. Найдите массовую долю хлороводорода в растворе, в котором растворяли смесь карбидов.

1) Уравнения реакций
CaC₂ + 2HCl = CaCl₂ + C₂H₂↑ (1)
Al₄C₃ + 12HCl = 4AlCl₃ + 3CH₄↑ (2)
AlCl₃ + 3NaHCO₃ = Al(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 3NaCl (3)

CaCl₂ + 2NaHCO₃ = CaCO₃ + CO₂ + H₂O + 2NaCl (4 — данная реакция не идет, так как ее обязательным условием является нагревание, о котором в тексте задачи не упоминается)

2) Вычислим массу карбида алюминия
m(NaHCO₃) = 1260 ⋅ 0,08 = 100,8 г
n(NaHCO₃) = 100,8 : 84 = 1,2 моль
n(AlCl₃) = 1/3 ⋅ n(NaHCO₃) = 1/3 ⋅ 1,2 = 0,4 моль (по уравнению 3)
n(Al₄C₃) = 1/4 ⋅ n(AlCl₃) = 1/4 ⋅ 0,4 = 0,1 моль (по уравнению 2)
m(Al₄C₃) = 0,1 моль ⋅ 144 г/моль = 14,4 г

3) Вычислим количество вещества карбида кальция
Примем n(CaC₂) = x моль

В результате вычислений получим x = 0,15 моль = n(CaC₂)

4) Вычислим массовую долю HCl в растворе
n₁(HCl) = 2 ⋅ n(CaC₂) = 2 ⋅ 0,15 = 0,3 моль (по уравнению 1)
n₂(HCl) = 12 ⋅ n(Al₄C₃) = 12 ⋅ 0,1 = 1,2 моль (по уравнению 2)
n(HCl)_общ. = 0,3 + 1,2 = 1,5 моль (уравнение 1 + уравнение 2)
m(HCl) = 1,5 ⋅ 36,5 = 54,75 г
ω(HCl) = 54,75 : 547,5 = 0,1 * 100% = 10%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7655.

7620. Смесь железной окалины и оксида железа (III), в которой отношение числа атомов железа к числу атомов кислорода 7/10, полностью растворили в 500 г концентрированной азотной кислоты. Для поглощения полученного газа необходимо 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Найдите массовую долю соли железа в растворе, полученном после растворения смеси оксидов в кислоте.

1) Уравнения реакций
Fe₃O₄ + 10HNO_3(к) = 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O (1)
Fe₂O₃ + 6HNO_3(к) = 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O (2)
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O (3)

2) Вычислим количество Fe₃O₄
m(NaOH) = 20 ⋅ 0,2 = 4 г
n(NaOH) = 4 : 40 = 0,1 моль
n(NaOH) = n(NO₂) = 0,1 моль (по уравнению 3)
n(Fe₃O₄) = n(NO₂) = 0,1 моль (по уравнению 1)

3) Пусть n(Fe₂O₃) = x моль

В результате решения системы получаем x = 0,2 моль = n(Fe₂O₃)

4) Запишем формулу массовой доли нитрата железа (III) в конечном растворе и проведем необходимые вычисления

n₁(Fe(NO₃)₃) = 3 ⋅ n(Fe₃O₄) = 3 ⋅ 0,1 = 0,3 моль (по уравнению 1)
n₂(Fe(NO₃)₃) = 2 ⋅ n(Fe₂O₃) = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль (по уравнению 2)
n(Fe(NO₃)₃)_общ. = 0,3 + 0,4 = 0,7 моль (уравнение 1 + уравнение 2)
m(Fe(NO₃)₃)_общ. = 0,7 ⋅ 242 = 169,4 г

m(Fe₃O₄) = 0,1 ⋅ 232 = 23,2 г
m(Fe₂O₃) = 0,2 ⋅ 160 = 32 г
m(NO₂) = 0,1 ⋅ 46 = 4,6 г

Подставим все вычисленные значения в формулу, записанную в пункте 4

Ответ: ω(Fe(NO₃)₃) = 30,77%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7620.

Для вас приятно генерировать тесты, создавайте их почаще

Источник

Задания 34 (2021). Расчет массовой доли химического соединения в смеси и массы веществ.

Спецификация:

Оценивание 34 задания

Типы задач

Что нужно знать для выполнения?

Химические свойства

Оксиды

Основания

Соли

Кислоты

Алгоритм решения

Примеры решения задач по алгоритму

Задача на электролиз

Задача на пластинку

Задача на выход реакции

Задача на расстворимость

Новое и интересное на сайте: