МуниципальноЕ БЮДЖЕТНОЕ общеобразовательнОЕ учреждениЕ
«Средняя общеобразовательная школа № 37
с углублённым изучением отдельных предметов»
г. Выборг, Ленинградская область
«Решение расчётных задач повышенного уровня сложности»
(материалы по подготовке К ЕГЭ)
учитель химии
Подкладова Любовь Михайловна
2015 г.
Статистика проведения ЕГЭ свидетельствует, что примерно половина школьников справляется с половиной заданий. Анализируя итоги проверки результатов ЕГЭ по химии обучающихся нашей школы, я пришла к выводу, что необходимо усилить работу по решению расчётных задач, поэтому выбрала методическую тему «Решение задач повышенной сложности».
Задачи - особый вид заданий, требующий от обучающихся применения знаний в составлении уравнений реакций, иногда нескольких, составления логической цепочки в проведении расчётов. В результате решения из определенного набора исходных данных должны быть получены новые факты, сведения, значения величин. Если алгоритм выполнения задания заранее известен, оно превращается из задачи в упражнение, цель которых – превращение умений в навыки, доведение их до автоматизма. Поэтому на первых занятиях по подготовке обучающихся к ЕГЭ напоминаю о величинах и единицах их измерения.
Величина
Обозначение
Единицы измерения
в разных системах
г, мг, кг, т, …*(1г = 10 -3 кг)
л, мл, см 3 , м 3 , …
*(1мл = 1см 3 , 1 м 3 = 1000л)
Плотность
г/ мл, кг/ л, г/ л,…
Относительная атомная масса
Относительная молекулярная масса
Молярная масса
г/ моль, …
Молярный объём
V m или V M
л/моль, …(при н.у. – 22,4 л/моль)
Количество вещества
моль, кмоль, млмоль
Относительная плотность одного газа по другому
Массовая доля вещества в смеси или растворе
Объёмная доля вещества в смеси или растворе
Молярная концентрация
моль/ л
Выход продукта от теоретически возможного
Постоянная Авогадро
N A
6,02 10 23 моль -1
Температура
t 0 или
по шкале Цельсия
по шкале Кельвина
Давление
Па, кПа, атм., мм. рт. ст.
Универсальная газовая постоянная
8,31 Дж/моль∙ К
Нормальные условия
t 0 = 0 0 C или Т = 273К
Р = 101,3 кПа = 1атм = 760 мм. рт. ст.
Затем предлагаю алгоритм решения задач, который использую на протяжении нескольких лет в своей работе.
«Алгоритм решения расчётных задач».
V (р-ра) V (р-ра)
↓ρ ∙ V m / ρ
m (р-ра) m (р-ра)
↓m ∙ ω m / ω
m (в-ва) m (в-ва)
↓ m / M M ∙ n
n 1 (в-ва) -- по ур. р-ции. → n 2 (в-ва) →
V (газа) / V M ↓ n ∙ V M
V 1 (газа) V 2 (газа )
Формулы, используемые для решения задач.
n = m / M n (газа) = V (газа) / V M n = N / N A
ρ = m / V
D = M 1(газа) / M 2(газа)
D (H 2 ) = M (газа) / 2 D (возд.) = M ( газа) / 29
(М (Н 2 ) = 2 г/моль; М (возд.) = 29 г/моль)
ω = m (в-ва) / m (смеси или р-ра) = V (в-ва) / V (смеси или р-ра)
= m (практ.) / m (теор.) = n (практ.) / n (теор.) = V (практ.) / V (теор.)
С = n / V
М (смеси газов) = V 1 (газа) ∙ M 1(газа) + V 2 (газа) ∙ M 2(газа) / V (смеси газов)
Уравнение Менделеева – Клапейрона:
P ∙ V = n ∙ R ∙ T
Для сдачи ЕГЭ, где типы заданий достаточно стандартны (№24, 25, 26), обучающемуся нужно прежде всего показать знание стандартных алгоритмов вычислений, и только в задании №39 ему может встретиться задание с неопределенным для него алгоритмом.
Классификация химических задач повышенной сложности затруднена тем, что большинство из них – задачи комбинированные. Я разделила расчетные задачи на две группы.
1.Задачи без использования уравнений реакций. Описывается некоторое состояние вещества или сложной системы. Зная одни характеристики этого состояния, надо найти другие. Примером могут служить задачи:
1.1 Расчеты по формуле вещества, характеристикам порции вещества
1.2 Расчеты по характеристикам состава смеси, раствора.
Задачи встречаются в ЕГЭ - № 24. Для обучающихся решение таких задач не вызывает затруднений.
2. Задачи с использованием одного или нескольких уравнений реакций. Для их решения кроме характеристик веществ надо использовать и характеристики процессов. В задачах этой группы можно выделить следующие типы задач повышенной сложности:
2.1 Образование растворов.
1) Какую массу оксида натрия необходимо растворить в 33,8 мл воды, чтобы получить 4%-ный раствор гидроксида натрия.
Найти:
m (Na 2 O )
Дано:
V (H 2 O ) = 33.8 мл
ω (NaOH ) = 4%
ρ (H 2 O ) = 1 г/мл
М (NaOH ) = 40 г/моль
m (H 2 O) = 33.8 г
Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH
1 моль 2моль
Пусть масса Na 2 O = x .
n (Na 2 O) = x/62
n (NaOH) = x/31
m (NaOH ) = 40x /31
m (р-ра) = 33.8 + x
0,04 = 40x /31∙ (33.8 + x )
x = 1,08, m (Na 2 O ) = 1,08 г
Ответ: m (Na 2 O ) = 1,08 г
2) К 200 мл раствора гидроксида натрия (ρ = 1,2 г/мл) с массовой долей щёлочи 20% добавили металлический натрий массой 69 г.
Какова массовая доля вещества в образовавшемся растворе?
Найти:
ω 2 (NaOH )
Дано:
V (NaO Н) р-ра = 200 мл
ρ (р-ра) = 1,2 г/мл
ω 1 (NaOH ) = 20%
m (Na ) = 69 г
М (Na ) =23 г/моль
Металлический натрий взаимодействует с водой в растворе щёлочи.
2Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2
1 моль 2моль
m 1 (р-ра) = 200 ∙ 1,2 = 240 (г)
m 1 (NaOH ) в-ва = 240 ∙ 0,2 = 48 (г)
n (Na ) = 69/23 = 3 (моль)
n 2 (NaOH ) = 3 (моль)
m 2 (NaOH ) = 3 ∙ 40 = 120 (г)
m общ. (NaOH ) =120 + 48 = 168 (г)
n (Н 2) = 1,5 моль
m (H 2) = 3 г
m (р-ра после р-ции) = 240 + 69 – 3 = 306 (г)
ω 2 (NaOH ) = 168 / 306 = 0,55 (55%)
Ответ: ω 2 (NaOH ) = 55%
3) Какую массу оксида селена(VI ) следует добавить к 100 г 15%-ного раствора селеновой кислоты, чтобы увеличить её массовую долю вдвое?
Найти:
m (SeO 3)
Дано:
m 1 (H 2 SeO 4) р-ра = 100 г
ω 1 (H 2 SeO 4) = 15%
ω 2 (H 2 SeO 4) = 30%
М (SeO 3) =127 г/моль
М (H 2 SeO 4) =145 г/моль
m 1 (H 2 SeO 4 ) = 15 г
SeO 3 + H 2 O = H 2 SeO 4
1 моль 1моль
Пусть m (SeO 3) = x
n (SeO 3 ) = x/127 = 0.0079x
n 2 (H 2 SeO 4 ) = 0.0079x
m 2 (H 2 SeO 4 ) = 145 ∙ 0.079x = 1.1455x
m общ . (H 2 SeO 4 ) = 1.1455x + 15
m 2 (р-ра) = 100 + х
ω (NaOH ) = m (NaOH ) / m (р-ра)
0,3 = (1.1455x + 1) /100 + x
x = 17,8, m (SeO 3 ) = 17,8 г
Ответ: m (SeO 3) = 17,8 г
2.2 Расчет по уравнениям реакций, когда одно из веществ находится в избытке/
1) К раствору, содержащему 9,84 г нитрата кальция, прибавили раствор, содержащий 9,84 г ортофосфата натрия. Образовавшийся осадок отфильтровали, а фильтрат выпарили. Определите массы продуктов реакции и состав сухого остатка в массовых долях после выпаривания фильтрата, если считать, что образуются безводные соли.
Найти:
ω (NaNO 3)
ω (Na 3 PO 4)
Дано:
m (Сa (NO 3) 2)= 9,84 г
m (Na 3 PO 4)= 9,84 г
М (Na 3 PO 4) = 164 г/моль
М (Сa (NO 3) 2)=164 г/моль
М (NaNO 3) =85 г/моль
М (Ca 3 (PO 4) 2) = 310 г/моль
2Na 3 PO 4 + 3 Сa(NO 3 ) 2 = 6NaNO 3 + Ca 3 (PO 4 ) 2 ↓
2 моль 3 моль 6 моль 1 моль
n (Сa(NO 3 ) 2 ) общ . = n (Na 3 PO 4 ) общ . = 9,84/164 =
Сa (NO 3) 2 0,06/3 < 0,06/2 Na 3 PO 4
Na 3 PO 4 взято в избытке,
расчёты проводим по n (Сa (NO 3) 2).
n (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,02 моль
m (Ca 3 (PO 4) 2) = 310 ∙ 0,02 = 6,2 (г)
n (NaNO 3) = 0,12 моль
m (NaNO 3) = 85 ∙ 0,12 = 10,2 (г)
В состав фильтрата входит раствор NaNO 3 и
раствор избытка Na 3 PO 4.
n прореаг. (Na 3 PO 4) =0,04 моль
n ост. (Na 3 PO 4) = 0,06 - 0,04 = 0,02(моль)
m ост. (Na 3 PO 4) = 164 ∙ 0,02 = 3,28 (г)
Сухой остаток содержит смесь солей NaNO 3 и Na 3 PO 4.
m (сух.ост.) = 3,28 + 10,2 = 13,48 (г)
ω (NaNO 3) = 10,2 / 13,48 = 0,76 (76%)
ω (Na 3 PO 4) = 24%
Ответ: ω (NaNO 3) = 76%, ω (Na 3 PO 4) = 24%
2) Сколько литров хлора выделится, если к 200 мл 35% - ной соляной кислоты
(ρ =1,17 г/мл) добавить при нагревании 26,1 г оксида марганца (IV ) ? Сколько г гидроксида натрия в холодном растворе прореагирует с этим количеством хлора?
Найти:
V (Cl 2)
m (NaO Н)
Дано:
m (MnO 2) = 26,1 г
ρ (HCl р-ра) = 1,17 г/мл
ω (HCl ) = 35%
V (HCl ) р-ра) = 200 мл.
М (MnO 2) =87 г/моль
М (HCl ) =36,5 г/моль
М (NaOH ) = 40 г/моль
V (Cl 2) = 6,72 (л)
m (NaOH ) = 24 (г)
MnO 2 + 4 HCl = MnCl 2 +Cl 2 + 2 H 2 O
1 моль 4моль 1 моль
2 NaO Н + Cl 2 = Na Cl+ Na ClO + H 2 O
2 моль 1 моль
n (MnO 2) =26.1 /87 = 0,3(моль)
m р-ра (НCl ) = 200 ∙ 1,17 = 234 (г)
m общ. (НCl ) = 234 ∙ 0,35 = 81,9 (г)
n (НCl ) = 81,9 /36,5 = 2,24(моль)
0,3 < 2.24 /4
НCl - в избытке, расчёты по n (MnO 2)
n (MnO 2) = n (Cl 2) =0,3 моль
V (Cl 2) = 0,3∙ 22,4 = 6,72 (л)
n (NaOH ) = 0,6 моль
m (NaOH ) = 0,6 ∙ 40 = 24 (г)
2.3 Состав раствора, полученного в ходе реакции.
1) В 25 мл 25%-ного раствора гидроксида натрия (ρ =1,28 г/мл) растворён оксид фосфора (V ), полученный при окислении 6,2 г фосфора. Какого состава образуется соль и какова её массовая доля в растворе?
Найти:
ω (соли)
Дано:
V (NaOH ) р-ра = 25 мл
ω (NaOH ) = 25%
m (Р) = 6,2 г
ρ (NaOH ) р-ра = 1,28 г/мл
М (NaOH ) = 40 г/моль
М (Р) =31 г/моль
М (Р 2 О 5) = 142 г/моль
М (NaH 2 РО 4) = 120г/моль
4Р + 5О 2 = 2 Р 2 О 5
4моль 2моль
6 NaO Н + Р 2 О 5 = 2 Na 3 РО 4 + 3 H 2 O
4 NaO Н + Р 2 О 5 = 2 Na 2 H РО 4 + H 2 O
n (Р) =6,2/31 = 0,2 (моль)
n (Р 2 О 5) = 0,1 моль
m (Р 2 О 5) = 0,1 ∙ 142 = 14,2 (г)
m (NaO Н) р-ра = 25 ∙ 1,28 = 32 (г)
m (NaO Н) в-ва =0,25 ∙ 32 = 8 (г)
n (NaO Н) в-ва = 8/40 = 0,2 (моль)
По количественному соотношению NaO Н и Р 2 О 5
можно сделать вывод, что образуется кислая соль NaH 2 РО 4.
2 NaO Н + Р 2 О 5 + H 2 O = 2 NaH 2 РО 4
2моль 1 моль 2моль
0,2моль 0,1 моль 0,2моль
n (NaH 2 РО 4) = 0,2 моль
m (NaH 2 РО 4) = 0,2 ∙ 120 = 24 (г)
m (р-ра после р-ции) = 32 + 14,2 = 46,2 (г)
ω (NaH 2 РО 4) = 24/ 46,2 = 0 52 (52%)
Ответ: ω (NaH 2 РО 4) = 52%
2) При электролизе 2 л водного раствора сульфата натрия с массовой долей соли 4%
(ρ = 1,025 г/мл) на нерастворимом аноде выделилось 448 л газа (н.у.) Определите массовую долю сульфата натрия в растворе после электролиза.
Найти:
m (Na 2 O )
Дано :
V (р-ра Na 2 SO 4) = 2л = 2000 мл
ω (Na 2 SO 4 ) = 4%
ρ (р- ра Na 2 SO 4 )=1 г/ мл
М (Н 2 O ) =18 г/моль
V (О 2) = 448 л
V М = 22,4 л/ моль
При электролизе сульфата натрия проходит разложение воды, на аноде выделяется газ кислород.
2 H 2 O = 2 H 2 + О 2
2 моль 1моль
n (О 2) = 448/22,4 = 20 (моль)
n (H 2 O ) = 40 моль
m (H 2 O ) разл. = 40 ∙ 18 = 720 (г)
m (р-ра до эл-за) = 2000 ∙ 1,025 = 2050 (г)
m (Na 2 SO 4) в-ва = 2050 ∙ 0,04 = 82 (г)
m (р-ра после эл-за) = 2050 – 720 = 1330 (г)
ω (Na 2 SO 4 ) = 82 / 1330 = 0,062 (6,2%)
Ответ: ω (Na 2 SO 4 ) = 0,062 (6,2%)
2.4 В реакцию вступает смесь известного состава, необходимо найти порции затраченных реагентов, и /или полученных продуктов.
1) Определить объём смеси газов оксида серы (IV ) и азота, в которой содержится 20 % сернистого газа по массе, который надо пропустить через 1000 г 4%-ного раствора гидроксида натрия, чтобы массовые доли солей, образующихся в растворе, стали одинаковыми.
Найти:
V (газов)
Дано:
m (NaOH ) = 1000 г
ω (NaOH ) = 4%
m (средней соли) =
m (кислой соли)
М (NaOH ) =40 г/моль
Ответ: V (газов) = 156,8
NaO Н + SO 2 = NaHSO 3 (1)
1 моль 1 моль
2NaO Н + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O (2)
2 моль 1моль
m (NaOH ) в-ва = 1000 ∙ 0,04 = 40 (г)
n (NaOH ) = 40/40 = 1 (моль)
Пусть n 1 (NaOH ) = x , тогда n 2 (NaOH ) = 1 - x
n 1 (SO 2 ) = n (NaHSO 3 ) = x
M (NaHSO 3 ) = 104 x n 2 (SO 2 ) = (1 – x) / 2 = 0,5 ∙ (1 – x)
m (Na 2 SO 3) = 0,5 ∙ (1 – x ) ∙ 126 = 63 (1 – х)
104 x = 63 (1 – х)
х = 0,38 моль
n 1 (SO 2) =0,38 моль
n 2 (SO 2 ) = 0,31 моль
n общ . (SO 2 ) = 0,69 моль
m общ. (SO 2) = 0,69 ∙ 64 = 44,16 (г) – это составляет 20% от массы смеси газов. Масса газа азота составляет 80 %.
m (N 2) = 176,6 г, n 1 (N 2) = 176,6 / 28 = 6,31 моль
n общ. (газов)= 0,69 + 6,31 = 7 моль
V (газов) = 7 ∙ 22,4 = 156,8 (л)
2) При растворении 2,22 г смеси железных и алюминиевых опилок в 18,25%-ном растворе соляной кислоты (ρ = 1,09 г/мл) выделилось 1344 мл водорода (н.у.). Найдите процентное содержание каждого из металлов в смеси и определите объём соляной кислоты, который потребовался для растворения 2,22 г смеси.
Найти:
ω (Fe )
ω (Al )
V (HCl ) р-ра
Дано:
m (смеси) = 2,22 г
ρ (HCl р-ра) = 1,09 г/мл
ω (HCl ) = 18,25%
M (Fe ) = 56 г/моль
М (Al ) =27 г/моль
М (HCl ) =36,5 г/моль
Ответ: ω (Fe ) = 75.7%,
ω (Al ) = 24,3%,
V (HCl ) р-ра) = 22 мл.
Fe + 2HCl = 2 FeCl 2 + H 2
1 моль 2моль 1 моль
2Al + 6HCl = 2 AlCl 3 + 3H 2
2 моль 6 моль 3моль
n (Н 2) =1,344 /22.4 = 0.06 (моль)
Пусть m (Al ) = x , тогда m (Fe ) = 2,22 - х;
n 1 (Н 2) = n (Fe ) =(2.22 – x ) / 56
n (Al ) = х / 27
n 2 (Н 2) = 3х / 27∙ 2 = х / 18
x /18 +(2,22 – х) / 56 = 0,06
х = 0,54, m (Al ) = 0,54 г
ω (Al ) = 0,54 / 2.22 = 0.243 (24.3%)
ω (Fe ) = 75.7%
n (Al ) = 0.54 / 27 = 0.02 (моль)
m (Fe ) = 2,22 – 0.54 = 1.68 (г)
n (Fe ) =1.68 / 56 = 0,03 (моль)
n 1 (НCl ) = 0.06 моль
n (NaOH ) = 0,05 моль
m р-ра (NaOH ) = 0,05 ∙ 40/0.4 = 5 (г)
V (HCl ) р-ра = 24/1,09 = 22 (мл)
3) Газ, полученный при растворении 9,6 г меди в концентрированной серной кислоте, пропустили через 200 мл раствора гидроксида калия (ρ =1 г/мл, ω (К OH ) = 2,8 %). Какого состава образуется соль? Определить её массу.
Найти:
m (соли)
Дано:
m (Cu ) = 9.6 г
V (КO Н) р-ра = 200 мл
ω (КOH ) = 2,8%
ρ (H 2 O ) = 1 г/мл
М (Cu ) =64 г/моль
М (КOH ) =56 г/моль
М (КНSO 3) =120 г/моль
Ответ: m (КНSO 3) = 12 г
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
1 моль 1 моль
КO Н + SO 2 = KHSO 3
1 моль 1 моль
2 КO Н + SO 2 = K 2 SO 3 + H 2 O
2 моль 1моль
n (SO 2) = n (Cu ) =6,4/64 = 0,1 (моль)
m (КO Н) р-ра = 200 г
m (КO Н) в-ва = 200 г ∙ 0,028 = 5,6 г
n (КO Н) =5,6/56 = 0,1 (моль)
По количественному соотношению SO 2 и КОН можно сделать вывод, что образуется кислая соль KHSO 3.
КO Н + SO 2 = KHSO 3
1 моль 1 моль
n (КНSO 3) = 0,1 моль
m (КНSO 3) = 0,1 ∙ 120 = 12 г
4) Через 100 мл 12,33% - ного раствора хлорида железа (II ) (ρ =1.03г/мл) пропускали хлор до тех пор, пока концентрация хлорида железа (III ) в растворе не стала равна концентрации хлорида железа (II ). Определите объём поглощённого хлора (н.у.)
Найти:
V (Cl 2)
Дано:
V (FeCl 2) = 100 мл
ω (FeCl 2) = 12,33%
ρ (р-ра FeCl 2) =1,03г/мл
М (FeCl 2) = 127 г/моль
М (FeCl 3) = 162,5 г/моль
V М = 22,4 л/ моль
m (FeCl 2) р-ра = 1,03 ∙ 100 = 103 (г)
m (FeCl 2) р-в-ва = 103 ∙ 0,1233 = 12,7 (г)
2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3
2 моль 1моль 2моль
Пусть n (FeCl 2) прореаг. = х, тогда n (FeCl 3) обр. = х;
m (FeCl 2) прореаг. = 127х
m (FeCl 2) ост. = 12,7 - 127х
m (FeCl 3) обр. = 162,5х
По условию задачи m (FeCl 2) ост. = m (FeCl 3)
12,7 - 127х = 162,5х
х = 0,044, n (FeCl 2) прореаг. = 0,044 моль
n (Cl 2) = 0,022 моль
V (Cl 2) = 0,022 ∙ 22,4 = 0,5 (л)
Ответ: V (Cl 2) = 0,5 (л)
5) После прокаливания смеси карбонатов магния и кальция масса выделившегося газа оказалась равна массе твёрдого остатка. Определит массовые доли веществ в исходной смеси. Какой объём углекислого газа (н.у.) может быть поглощён 40 г этой смеси, находящейся в виде суспензии.
Найти:
ω (MgCO 3)
ω (CaCO 3)
Дано:
m (тв.прод.) = m (газа )
m (смеси карбонатов )=40г
М (MgO ) = 40 г/моль
М СаO = 56 г/моль
М (CO 2) = 44 г/моль
М (MgCO 3) = 84 г/моль
М (СаCO 3) = 100 г/моль
1) Проведём расчеты, используя 1 моль смеси карбонатов.
MgCO 3 = MgO + CO 2
1моль 1 моль 1моль
CaCO 3 = CaO + CO 2
1 моль 1моль 1моль
Пусть n (MgCO 3) = x , тогда n (CaCO 3) = 1 – x .
n (MgO) = x, n (CaO) = 1 - x
m (MgO) = 40x
m (СаO ) = 56 ∙ (1 – x ) = 56 – 56x
Из смеси, взятой количеством 1 моль, образуется углекислый газ, количеством 1 моль.
m (CO 2) = 44.г
m (тв.прод.) = 40x + 56 - 56x = 56 - 16x
56 - 16x = 44
x = 0,75,
n (MgCO 3) = 0,75 моль
n (СаCO 3) = 0,25 моль
m (MgCO 3) = 63 г
m (СаCO 3) = 25 г
m (смеси карбонатов) = 88 г
ω (MgCO 3) = 63/88 = 0,716 (71,6%)
ω (CaCO 3) = 28,4%
2) Суспензия смеси карбонатов при пропускании углекислого газа превращается в смесь гидрокарбонатов.
MgCO 3 + CO 2 + H 2 O = Mg(НCO 3 ) 2 (1)
1 моль 1 моль
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(НCO 3 ) 2 (2)
1 моль 1моль
m (MgCO 3) = 40 ∙ 0,75 = 28,64(г)
n 1 (СO 2) = n (MgCO 3) = 28,64/84 = 0,341 (моль)
m (СаCO 3) = 11,36 г
n 2 (СO 2) = n (СаCO 3) =11,36/100 = 0,1136 моль
n общ. (СO 2) = 0,4546 моль
V (CO 2) = n общ. (СO 2) ∙ V М = 0,4546∙ 22,4 = 10,18 (л)
Ответ: ω (MgCO 3) = 71,6%, ω (CaCO 3) = 28,4%,
V (CO 2 ) = 10,18 л.
6) Смесь порошков алюминия и меди массой 2,46 г нагрели в токе кислорода. Полученное твёрдое вещество растворили в 15 мл раствора серной кислоты (массовая доля кислоты 39,2%, плотность 1,33 г/мл). Смесь полностью растворилась без выделения газа. Для нейтрализации избытка кислоты потребовался 21 мл раствора гидрокарбоната натрия с концентрацией 1,9 моль/л. Вычислите массовые доли металлов в смеси и объём кислорода (н.у.), вступившего в реакцию .
Найти:
ω (Al ); ω (Cu )
V (O 2)
Дано:
m (смеси) = 2.46 г
V (NaHCO 3 ) = 21 мл=
0,021 л
V (H 2 SO 4 ) = 15 мл
ω(H 2 SO 4 ) = 39,2%
ρ (H 2 SO 4 ) = 1,33 г/ мл
С(NaHCO 3) = 1,9моль/л
М(Al )=27 г/моль
М(Cu )=64 г/моль
М(H 2 SO 4)=98 г/моль
V м = 22,4 л/моль
Ответ: ω (Al ) = 21.95%;
ω (Cu ) = 78.05%;
V (O 2) = 0,672
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
4моль 3 моль 2моль
2Cu + O 2 = 2CuO
2моль 1 моль 2 моль
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O (1)
1 моль 3 моль
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O (2)
1 моль 1 моль
2 NaHCO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O + СО 2 (3)
2 моль 1 моль
m (H 2 SO 4) р-ра =15 ∙ 1,33 = 19.95 (г)
m (H 2 SO 4) в-ва = 19.95 ∙ 0,393 = 7,8204 (г)
n (H 2 SO 4) общ = 7,8204/98 = 0,0798 (моль)
n (NaHCO 3) = 1,9 ∙ 0,021 = 0,0399 (моль)
n 3 (H 2 SO 4 ) = 0,01995 (моль)
n 1+2 (H 2 SO 4 ) =0,0798 – 0,01995 = 0,05985 (моль)
4) Пусть n (Al) = x, . m (Al) = 27x
n (Cu) = y, m (Cu) = 64y
27x + 64y = 2,46
n (Al 2 O 3 ) = 1,5x
n (CuO) = y
1,5x + y = 0.0585
x = 0,02; n (Al) = 0.02 моль
27x + 64y = 2,46
y = 0,03; n (Cu) = 0,03 моль
m (Al) = 0,02 ∙ 27 = 0,54
ω (Al) = 0,54 / 2.46 = 0.2195 (21.95%)
ω (Cu) = 78.05%
n 1 (O 2 ) = 0.015 моль
n 2 (O 2 ) = 0.015 моль
n общ . (O 2 ) = 0.03 моль
V (O 2 ) = 22,4 ∙ 0 03 = 0,672 (л)
7) При растворении в воде 15,4 г сплава калия с натрием выделилось 6,72 л водорода (н.у.) Определите молярное отношение металлов в сплаве.
Найти:
n (К) : n(Na )
m (Na 2 O )
Дано:
m (сплава) = 15,4 г
V (H 2) = 6,72 л
М (Na ) =23 г/моль
М (К) =39 г/моль
n (К) : n (Na ) = 1: 5
2К + 2H 2 O = 2 КOH + H 2
2 моль 1 моль
2Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2
2 моль 1 моль
Пусть n (К) = x , n (Na ) = у, тогда
n 1 (Н 2) = 0,5 х; n 2 (Н 2) = 0,5у
n (Н 2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 (моль)
m (К) = 39 x ; m (Na ) = 23 у
39х + 23 у = 15,4
х = 0,1, n (К) = 0,1 моль;
0,5х + 0,5у = 0,3
у = 0,5, n (Na ) = 0,5 моль
8) При обработке 9 г смеси алюминия с оксидом алюминия 40%-ным раствором гидроксида натрия (ρ =1,4 г/мл) выделилось 3,36 л газа (н.у.). Определить массовые доли веществ в исходной смеси и объём раствора щёлочи, вступивший в реакции.
Найти:
ω (Al )
ω (Al 2 O 3)
V р-ра (NaOH )
Дано:
M (см.) = 9 г
V (H 2) = 33.8мл
ω (NaOH ) = 40%
М(Al ) = 27 г/моль
М(Al 2 O 3) = 102 г/моль
М(NaOH ) = 40 г/моль
2Al + 2 NaOH + 6H 2 O = 2 Na + 3H 2
2 моль 2 моль 3 моль
Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O = 2 Na
1моль 2моль
n (H 2) = 3,36/22,4 = 0,15 (моль)
n (Al ) = 0,1 моль m (Al ) = 2.7 г
ω (Al) = 2,7 / 9 = 0,3 (30%)
ω (Al 2 O 3 ) = 70%
m (Al 2 O 3 ) = 9 – 2.7 = 6.3 (г)
n (Al 2 O 3 ) = 6,3 / 102 = 0,06 (моль)
n 1 (NaOH) = 0,1 моль
n 2 (NaOH) = 0,12 моль
n общ . (NaOH) = 0,22 моль
m р - ра (NaOH) = 0,22 ∙ 40 /0.4 = 22 (г)
V р - ра (NaOH) = 22 / 1.4 = 16 (мл)
Ответ: ω (Al) = 30%, ω(Al 2 O 3 ) = 70%, V р - ра (NaOH) = 16 мл
9) Сплав алюминия и меди массой 2 г обработали раствором гидроксида натрия, с массовой долей щёлочи 40 % (ρ =1,4 г/мл). Не растворившийся осадок отфильтровали, промыли и обработали раствором азотной кислоты. Полученную смесь выпарили досуха, остаток прокалили. Масса полученного продукта составила 0,8 г. Определите массовую долю металлов в сплаве и объём израсходованного раствора гидроксида натрия.
Найти:
ω (Cu ); ω (Al )
V р-ра (NaOH )
Дано:
m (смеси)=2 г
ω (NaOH )=40%
М(Al )=27 г/моль
М(Cu )=64 г/моль
М(NaOH )=40 г/моль
В щёлочи растворяется только алюминий.
2Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2 Na + 3 H 2
2моль 2моль 3моль
Медь – нерастворившийся остаток.
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu (NO 3 ) 2 + 4 H 2 O + 2 NO
3 моль 3 моль
2Cu(NO 3 ) 2 = 2 CuO + 4NO 2 + O 2
2моль 2моль
n (CuO ) = 0,8 / 80 = 0,01 (моль)
n (CuO) = n (Cu(NO 3 ) 2 ) = n (Cu) = 0,1 моль
m (Cu) = 0,64 г
ω (Cu) = 0,64 / 2 = 0,32 (32%)
ω (Al) = 68%
m (Al ) = 9 – 0,64 = 1,36(г)
n (Al ) = 1,36 / 27 = 0,05 (моль)
n (NaOH ) = 0,05 моль
m р-ра (NaOH ) = 0,05 ∙ 40 / 0.4 = 5 (г)
V р-ра (NaOH ) = 5 / 1.43 = 3,5 (мл)
Ответ: ω (Cu ) = 32%, ω (Al ) = 68%, V р-ра (NaOH ) = 3,5 мл
10) Прокалили смесь нитратов калия, меди и серебра массой 18,36 г. Объём выделившихся газов составил 4,32 л (н.у.). Твёрдый остаток обработали водой, после чего его масса уменьшилась на 3,4 г. Найти массовые доли нитратов в исходной смеси.
Найти :
ω (KNO 3 )
ω (Cu(NO 3 ) 2 )
ω (AgNO 3)
Дано:
m (смеси) = 18,36 г
∆m (твёрд. ост. )=3,4 г
V (CO 2) = 4,32 л
М (КNO 2) =85 г/моль
М (КNO 3) =101 г/моль
2 КNO 3 = 2 КNO 2 + O 2 (1)
2 моль 2 моль 1моль
2 Cu(NO 3 ) 2 = 2 CuO + 4 NO 2 + O 2 (2)
2 моль 2моль 4 моль 1 моль
2 AgNO 3 = 2 Ag + 2 NO 2 + O 2 (3)
2 моль 2моль 2моль 1моль
CuO + 2H 2 O = взаимодействие не возможно
Ag + 2H 2 O = взаимодействие не возможно
КNO 2 + 2H 2 O = растворение соли
Изменение массы твёрдого остатка произошло за счёт растворения соли, следовательно:
m (КNO 2) = 3,4 г
n (КNO 2) = 3,4 / 85 = 0,04 (моль)
n (КNO 3) = 0,04 (моль)
m (КNO 3) = 0,04∙ 101 = 4,04 (г)
ω (KNO 3) = 4,04 / 18,36 = 0,22 (22%)
n 1 (O 2) = 0,02 (моль)
n общ. (газов) = 4,32 / 22,4 = 0,19 (моль)
n 2+3 (газов) = 0,17 (моль)
m (смеси без КNO 3) = 18,36 – 4,04 = 14,32 (г)
Пусть m (Cu(NO 3 ) 2 ) = x, тогда m (AgNO 3 ) = 14,32 – x.
n (Cu(NO 3 ) 2 ) = x / 188,
n (AgNO 3) = (14,32 – x ) / 170
n 2 (газов) = 2,5х / 188,
n 3 (газов) = 1,5 ∙ (14,32 – х) / 170,
2,5х/188 + 1,5 ∙ (14,32 – х) / 170 = 0,17
х = 9,75, m (Cu(NO 3 ) 2 ) = 9,75 г
ω (Cu(NO 3 ) 2 ) = 9,75 / 18,36 = 0,531 (53,1%)
ω (AgNO 3 ) = 24,09%
Ответ: ω (KNO 3 ) = 22%, ω (Cu(NO 3 ) 2 ) = 53,1%, ω (AgNO 3 ) = 24,09%.
11) Смесь гидроксида бария, карбонатов кальция и магния массой 3,05 г прокалили до удаления летучих веществ. Масса твёрдого остатка составила 2,21 г. Летучие продукты привели к нормальным условиям и газ пропустили через раствор гидроксида калия, масса которого увеличилась на 0,66 г. Найти массовые доли веществ в исходной смеси.
ω (Вa (O Н) 2)
ω (Сa СO 3)
ω (Mg СO 3)
m (смеси) = 3,05 г
m (тв.ост.) = 2,21 г
∆ m (КОН) = 0,66 г
М (H 2 O ) =18 г/моль
М (СО 2) =44 г/моль
М (Вa (O Н) 2) =171 г/моль
М (СаСО 2) =100 г/моль
М (Mg СО 2) =84 г/моль
Вa (O Н) 2 = H 2 O + ВaO
1 моль 1моль
Сa СO 3 = СО 2 + СaO
1 моль 1моль
Mg СO 3 = СО 2 + MgO
1 моль 1моль
Масса КОН увеличилась за счёт массы поглощённого СО 2
КОН + СО 2 →…
По закону сохранения массы веществ
m (H 2 O ) =3,05 – 2,21 – 0,66 = 0,18 г
n (H 2 O ) = 0,01 моль
n (Вa (O Н) 2) = 0,01 моль
m (Вa (O Н) 2) = 1,71 г
ω (Вa (O Н) 2) = 1,71 /3.05 = 0.56 (56%)
m (карбонатов) = 3,05 – 1,71 = 1,34 г
Пусть m (Сa СO 3) = x , тогда m (Сa СO 3) = 1,34 – x
n 1 (СO 2) = n (Сa СO 3) = x /100
n 2 (СO 2) = n (Mg СO 3) = (1,34 - x )/84
x /100 + (1,34 - x )/84 = 0,015
x = 0,05, m (Сa СO 3) = 0,05 г
ω (Сa СO 3) = 0,05/3,05 = 0,16 (16%)
ω (Mg СO 3) =28%
Ответ: ω (Вa (O Н) 2) = 56%, ω (Сa СO 3) = 16%, ω (Mg СO 3) =28%
2.5 В реакцию вступает неизвестное веществ o / образуется в ходе реакции.
1) При взаимодействии водородного соединения одновалентного металла со 100 г воды получили раствор с массовой долей вещества 2,38%. Масса раствора оказалась на 0,2 г меньше суммы масс воды и исходного водородного соединения. Определите, какое соединение было взято.
Найти:
Дано:
m (H 2 O ) = 100 г
ω (МеOH ) = 2,38%
∆ m (р-ра) = 0,2 г
М (H 2 O ) = 18 г/моль
МеН + H 2 O = МеOH + Н 2
1 моль 1моль 1моль
0,1 моль 0,1моль 0,1моль
Масса конечного раствора уменьшилась на массу газа водорода.
n (Н 2) = 0,2/2 = 0,1 (моль)
n (H 2 O ) прореаг. = 0,1 моль
m (H 2 O ) прореаг = 1,8 г
m (H 2 O в р-ре ) = 100 – 1,8 = 98,2 (г)
ω (МеOH ) = m (МеOH ) / m (р-ра г/моль
Пусть m (МеOH ) = х
0,0238 = х / (98,2 + x )
x = 2,4, m (МеO Н) = 2,4 г
n (МеO Н) = 0,1 моль
М (МеO Н) = 2,4 / 0,1 = 24 (г/моль)
М (Ме) = 7 г/моль
Ме - Li
Ответ: Li Н.
2) При растворении 260 г неизвестного металла в сильно разбавленной азотной кислоте образуются две соли: Ме(N О 3 ) 2 и X . При нагревании X с гидроксидом кальция выделяется газ, который с ортофосфорной кислотой образует 66 г гидроортофосфата аммония. Определите металл и формулу соли X .
Найти:
Дано:
m (Ме) = 260 г
m ((NH 4) 2 HPO 4) = 66 г
М ((NH 4) 2 HPO 4) =132 г/моль
Ответ: Zn , соль - NH 4 NO 3.
4Me + 10HNO 3 = 4Me(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
4 моль 1 моль
2NH 4 NO 3 +Ca(OH) 2 = Ca(NO 3 ) 2 +2NH 3 + 2H 2 O
2 моль 2 моль
2NH 3 + H 3 PO 4 = (NH 4 ) 2 HPO 4
2 моль 1моль
n ((NH 4) 2 HPO 4) = 66/132 = 0.5 (моль)
n (N Н 3) = n (NH 4 NO 3) = 1 моль
n (Ме) = 4моль
М (Ме) = 260/4 = 65 г/моль
Ме - Zn
3) В 198,2 мл раствора сульфата алюминия (ρ = 1 г/мл) опустили пластину неизвестного двухвалентного металла. Через некоторое время масса пластины уменьшилась на 1,8 г, а концентрация образовавшейся соли составила 18%. Определите металл.
Найти:
ω 2 (NaOH )
Дано:
V р-ра = 198.2 мл
ρ (р-ра) = 1 г/мл
ω 1 (соли) = 18%
∆m (р-ра) =1,8 г
М (Al ) =27 г/моль
Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Me = 2 Al+ 3MeSO 4
3 моль 2 моль 3 моль
m (р-ра до р-ции) = 198.2 (г)
m (р-ра после р-ции) = 198.2 + 1,8 = 200(г)
m (MeSO 4) в-ва = 200 ∙ 0,18 = 36 (г)
Пусть М (Ме) = х, тогда М (MeSO 4) = х + 96
n (MeSO 4) = 36 / (х + 96)
n (Ме) = 36/ (х + 96)
m (Ме) = 36x / (х + 96)
n (Al ) = 24 / (х + 96),
m (Al ) = 24 ∙ 27 / (х + 96)
m (Ме) ─ m (Al ) = ∆m (р-ра)
36x / (х + 96) ─ 24 ∙ 27 / (х + 96) = 1,8
х = 24, М (Ме) = 24 г/моль
Металл - Mg
Ответ: Mg .
4) При термическом разложении 6,4 г соли в сосуде ёмкостью 1 л при 300,3 0 С создалось давление 1430 кПа. Определите формулу соли, если при разложении её образуется вода и плохо растворимый в ней газ.
Найти:
Формулу соли
Дано:
m (соли) = 6,4 г
V (сосуда) = 1 л
Р = 1430 кПа
t =300.3 0 C
R = 8.31Дж/моль∙ К
n (газа) = PV /RT = 1430∙1 / 8,31∙ 573,3 = 0,3 (моль)
Условию задачи отвечают два уравнения:
NH 4 NO 2 = N 2 + 2 H 2 O ( газ)
1 моль 3 моль
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (газ)
1 моль 3 моль
n (соли) = 0,1 моль
М (соли) = 6,4/0,1 = 64 г/моль (NH 4 NO 2)
Ответ: NH 4 N
Литература.
1 .Н.Е.Кузьменко, В.В.Ерёмин, А.В.Попков «Химия для школьников старших классов и поступающих в ВУЗы», Москва, «Дрофа» 1999
2. Г.П.Хомченко, И.Г.Хомченко «Сборник задач по химии», Москва «Новая Волна * Оникс» 2000
3. К.Н.Зеленин, В.П.Сергутина, О.В., О.В.Солод «Пособие по химии для поступающих в Военно – медицинскую академию и другие высшие медицинские учебные заведения»,
Санкт – Петербург, 1999
4. Пособие для поступающих в медицинские институты «Задачи по химии с решениями»,
Санкт – Петербургский медицинский институт им.И.П.Павлова
5. ФИПИ «ЕГЭ ХИМИЯ» 2009 – 2015 г.
Видеокурс «Получи пятерку» включает все темы, необходимые для успешной сдачи ЕГЭ по математике на 60-65 баллов. Полностью все задачи 1-13 Профильного ЕГЭ по математике. Подходит также для сдачи Базового ЕГЭ по математике. Если вы хотите сдать ЕГЭ на 90-100 баллов, вам надо решать часть 1 за 30 минут и без ошибок!
Курс подготовки к ЕГЭ для 10-11 класса, а также для преподавателей. Все необходимое, чтобы решить часть 1 ЕГЭ по математике (первые 12 задач) и задачу 13 (тригонометрия). А это более 70 баллов на ЕГЭ, и без них не обойтись ни стобалльнику, ни гуманитарию.
Вся необходимая теория. Быстрые способы решения, ловушки и секреты ЕГЭ. Разобраны все актуальные задания части 1 из Банка заданий ФИПИ. Курс полностью соответствует требованиям ЕГЭ-2018.
Курс содержит 5 больших тем, по 2,5 часа каждая. Каждая тема дается с нуля, просто и понятно.
Сотни заданий ЕГЭ. Текстовые задачи и теория вероятностей. Простые и легко запоминаемые алгоритмы решения задач. Геометрия. Теория, справочный материал, разбор всех типов заданий ЕГЭ. Стереометрия. Хитрые приемы решения, полезные шпаргалки, развитие пространственного воображения. Тригонометрия с нуля - до задачи 13. Понимание вместо зубрежки. Наглядное объяснение сложных понятий. Алгебра. Корни, степени и логарифмы, функция и производная. База для решения сложных задач 2 части ЕГЭ.
Если ты уже учишься в университете, но до сих пор так и не освоил основы решения задач по химии, это можно назвать настоящим чудом. Однако, вряд ли такое чудо прокатит и во время сдачи сессии.
Как сдавать экзамены в целом, вы узнаете на нашем телеграм-канале . А чтобы не оплошать на занятиях по химии, давайте выяснять, что же необходимо, чтобы таки начать самому выполнять решение практических задач по химии.
Химия: глубоко системная наука
Что в школе (8-9 класс), что в вузе схема решения задач по химии примерно одинакова. Существует определенный набор определенных химических веществ. Каждое из этих веществ обладает определенными характеристиками.
Понимая систему этой науки в целом, а также систему и суть основных веществ, даже будучи гуманитарием до глубины души вы сможете выучить и понять правила решения задач по химии.
А для этого вам понадобятся:
- Необходимая мотивация и готовность работать. Если есть цель и трудолюбие, то все у вас получится, поверьте!
- Хотя бы базовое знание теории: таблица Менделеева, минимальный глоссарий, знание простейших формул соединений и т.д.
- Внимательность. Часто многие проблемы в решении задач химии студенты испытывают из-за банальной невнимательности. Очень тщательно читайте условие задачи, спишите все краткие данные и определите, что же все-таки нужно найти. А дальше все просто – следуем стандартному алгоритму действий.
Волшебный алгоритм решения задач по химии (для ОГЭ и вузов)
А вот и она - волшебная схема решения стандартных задач по химии, благодаря которой вы сможете ответить на экзамене хотя бы на минимальную проходную оценку:
- Для начала запишите уравнение реакции (если требуется). При этом важно не забывать о расстановке коэффициентов.
- Попытайтесь определить, как найти неизвестные данные, сколько действий для этого понадобится, нужно ли для этого использовать таблицу Менделеева (например, чтобы выяснить молекулярную массу) или прочие справочные данные.
- Теперь, если нужно, самое время составить пропорцию или применить понятие количества вещества. Или же в необходимую формулу подставить известную или найденную величину.
- Если в задаче нужно использовать формулу, обращайте внимание на единицы измерений. Нередко требуется их перевод в систему СИ.
- Когда решение найдено и вы расслабились, не спешите – перечитайте условие задачи еще раз. Бывает, что студент начал не с того. В тоге все это время он занимался поиском совершенно не того, что требуется.
А вот еще несколько примеров решения задач по химии, которые вы вполне можете использовать в качестве примера и тщательно проанализировать:
На самом деле, решение задач по химии – дело не такое уж и сложное. Конечно, нам легко говорить, ведь за плечами наших авторов – многолетний опыт решения не только простейших, но и мега-супер-бупер-крутых по сложности задач. И если вам попалась одна из таких, не стесняйтесь обращаться за помощью в студенческий сервис , здесь вам никто никогда не откажет!
Кстати, чуть ниже вы можете посмотреть краткое видео с наглядными примерами решения задач по химии: