Егэ химия 34 задание кристаллогидраты - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Задачи на растворимость:
Базовые знания (2 шт)
Безводные соли (3 шт)
Кристаллогидраты (4 шт)

Задачи на кислые соли:
Задачи (6 шт)

Задачи на кристаллогидраты:
Задача 1.
Задача 2.
Задача 3.
Задача 4.

Задачи на массовую долю и избыток-недостаток:
Задача 1.
Задача 2.

Задача 4. Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ной соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na2CO3·10H2O). Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

Источник: Я сдам ЕГЭ. Типовые задания. А.А. Каверина, стр. 210.

Решение:
1. Вычислим количества всех веществ и составим уравнение реакции:
n(Ca3P2) = 18,2/182 = 0,1 моль
m(HCl) = 182,5·0,2 = 36,5 г
n(HCl) = 36,5/36,5 = 1 моль
M(Na2CO3·10H2O) = 286 г/моль
n(Na2CO3·10H2O) = 200,2/286 = 0,7 моль

	Ca3P2	+	6HCl	→	3CaCl2	+	2PH3
Было:	0,1 моль		1 моль		—		—
Стало:	—		1-0,6 = 0,4 моль		0,3 моль		0,2 моль

Фосфид кальция в недостатке, для полной реакции с ним необходимо в 6 раз большее количество соляной килоты, т.е. 0,6 моль. Избыток HCl составляет 1-0,6 = 0,4 моль.

2. Добавим в раствор кристаллическую соду, в результате чего протекают две реакции:

1)	CaCl2	+	Na2CO3	→	CaCO3	+	2NaCl
Было:	0,3 моль		0,7 моль		—		—
Стало:	—		0,7-0,3 = 0,4 моль		0,3 моль		0,6 моль

Избыток карбоната натрия составляет: 0,7-0,3 = 0,4 моль.

2)	2HCl	+	Na2CO3	→	2NaCl	+	CO2	+	H2O
Было:	0,4 моль		0,4 моль		—		—		—
Стало:	—		0,4-0,2=0,2 моль		0,4 моль		0,2 моль		0,2 моль

Соляная кислота в этой реакции расходуется полностью. В избытке остается карбонат натрия в количестве 0,4-0,2=0,2 моль.
m(Na2CO3) = 0,2·106 = 21,2 г.

3. Определяем массу конечного раствора:
m(конечного раствора) = m(Ca3P2) + m(р-ра HCl) + m(Na2CO3×10H2O) — m(PH3) — m(CO2) — m(CaCO3)
m(PH3) = 0,2·34 = 6,8 г.
m(CO2) = 0,2·44 = 8,8 г.
m(CaCO3) = 0,3·100 = 30 г.

m(конечного раствора) = 18,2 + 182,5 + 200,2 — 6,8 — 8,8 — 30 = 355,3 г.

w(Na2CO3) = 21,2/355,3 = 0,0597 или 5,97%.

Источник

Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Тип 34 № 47

Смешали 100 мл 30%-ного раствора хлорной кислоты (ρ = 1,11 г/мл) и 300 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1,10 г/мл). Сколько миллилитров воды следует добавить к полученной смеси, чтобы массовая доля перхлората натрия в ней составила бы 8%?

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

Тип 34 № 55

К раствору гидроксида натрия массой 1200 г прибавили 490 г 40%-ного раствора серной кислоты. Для нейтрализации получившегося раствора потребовалось 143  г кристаллической соды . Рассчитайте массу и массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.

Тип 34 № 56

Карбид кальция массой 6,4 г растворили в 87 мл бромоводородной кислоты ( rho = 1,12 г/мл) с массовой долей 20%. Какова массовая доля бромоводорода в образовавшемся растворе?

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 60 г 18%-ной ортофосфорной кислоты растворили 2,84 г оксида фосфора (V) и полученный раствор прокипятили. Какая соль и в каком количестве образуется, если к полученному раствору добавить 30  г гидроксида натрия?

Пройти тестирование по этим заданиям

Источник

Кристаллогидраты — это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решетке молекулы воды.

Многие соединения (чаще всего соли) выкристаллизовываются из водных растворов в виде кристаллогидратов.

Например, медный купорос:

CuSO₄·5H₂O

Кристаллогидраты растворяются в воде, при этом протекают сложные физико-химические процессы, но, если говорить про конечный результат, вещество диссоциирует, а кристаллизационная вода отделяется и попадает в раствор. Условно процесс растворения можно записать в виде уравнения:

CuSO₄·5H₂O → CuSO₄ + 5H₂O

Но в ЕГЭ по химии лучше не записывать растворение кристаллогидрата, как химическую реакцию!

Названия кристаллогидратов, которые могут встретиться в ЕГЭ по химии:

CuSO₄·5H₂O — медный купорос, пентагидрат сульфата меди (II)

Na₂CO₃ × 10H₂O — кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия

ZnSO₄ × 7H₂O — цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка

Как решать задачи на кристаллогидраты?

Рассмотрим приемы, которые можно использовать при решении задач на кристаллогидраты, на примере.

1. В 300 мл воды растворили 7,6 г CuSO₄·5H₂O (медного купороса). Определите массовую долю CuSO₄ в образовавшемся растворе.

Для определения массы соли в составе кристаллогидрата по массе кристаллогидрата можно использовать два способа.

Первый способ.

В составе кристаллогидрата медного купороса на одну частицу кристаллогидрата приходится одна частица сульфата меди (II). На две частицы кристаллогидратов тогда приходится две частицы сульфата меди и т.д. Аналогично на 1 порцию (моль) частиц кристаллогидрата приходится 1 порция (1 моль) частиц сульфата меди (II).

То есть молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и сульфата меди (II) равно CuSO₄1:1

n(CuSO₄·5H₂O):n(CuSO₄) = 1:1

Или:

n(CuSO₄·5H₂O) = n(CuSO₄)

Находим молярные массы гидрата и сульфата меди (II):

М(CuSO₄·5H₂O) = 64 + 32 + 64 + 5·18 = 250 г/моль

М(CuSO₄) = 64 + 32 + 64 = 160 г/моль

Количество вещества кристаллогидрата:

n(CuSO₄·5H₂O) = m/M = 7,6/250 = 0,0304 моль

n(CuSO₄) = n(CuSO₄·5H₂O) = 0,0304 моль

Масса сульфата меди в составе кристаллогидрата:

m(CuSO₄) = M·n = 160 г/моль·0,0304 моль = 4,864 г

Второй способ.

Определим массовую долю сульфата меди в составе кристаллогидрата:

ω(CuSO₄) = М(CuSO₄)/М(CuSO₄·5H₂O) = 160 г/моль/250 г/моль = 0,64 или 64%

Тогда массу сульфата меди в образце кристаллогидрата массой 7,6 г можно определить, зная массовую долю сульфата меди:

m(CuSO₄) = ω(CuSO₄) · m(CuSO₄·5H₂O) = 0,64 · 7,6 г = 4,864 г

Масса исходной воды:

m(H₂O) = ρ·V = 1 г/мл · 300 мл = 300 г

Массу раствора сульфата меди (II) находим по принципу материального баланса: складываем все материальные потоки, которые пришли в систему, вычитаем уходящие материальные потоки.

m_р-ра(CuSO₄) = m(CuSO₄·5H₂O) + m(H₂O) = 7,6 г + 300 г = 307,6 г

Массовая доля сульфата меди (II) в конечном растворе:

ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m_р-ра(CuSO₄) = 4,864 г/307,6 г = 0,0158 или 1,58%

Ответ: ω(CuSO₄) = 0,0158 или 1,58%

2. Какую массу железного купороса (FeSO₄•7H₂O) надо взять, чтобы приготовить 1,25 л раствора сульфата железа с массовой долей 9%, если плотность этого раствора 1,086 г/мл?

Масса конечного раствора сульфата железа:

m_р-ра(FeSO₄) = ρ·V = 1,086 г/мл·1250 мл = 1357,5 г

Масса сульфата железа в этом растворе:

m(FeSO₄) = ω(FeSO₄) · m_р-ра(FeSO₄) = 1357,5 г · 0,09 = 122,175 г

n(FeSO₄) = m(FeSO₄)/M(FeSO₄) = 122,175 г/152 г/моль = 0,804 моль

Молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата FeSO₄•7H₂O и сульфата железо (II) равно FeSO₄1:1

n(FeSO₄•7H₂O):n(FeSO₄) = 1:1

Отсюда:

n(FeSO₄•7H₂O) = n(FeSO₄) = 0,804 моль

Масса кристаллогидрата:

m(FeSO₄•7H₂O) = n(FeSO₄•7H₂O) · M(FeSO₄•7H₂O) = 0,804 моль · 278 г/моль = 223,45 г

Ответ: m(FeSO₄•7H₂O) = 223,45 г

3. В растворе хлорида алюминия с ω(AlCl₃) = 2% растворили 100 г кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O. Вычислите, какой стала массовая доля AlCl₃ в полученном растворе, если объём раствора 1047 мл, а его плотность 1,07 г/мл.

Масса конечного раствора хлорида алюминия:

m_р-ра,2(AlCl₃) = ρ·V = 1,07 г/мл·1047 мл = 1120,29 г

Тогда масса исходного раствора хлорида аммония:

m_р-ра,1(AlCl₃) = m_р-ра,2(AlCl₃) – m(AlCl₃·6H₂O) = 1120,29 г – 100 г = 1020,29 г

Масса хлорида алюминия в исходном растворе:

m₁(AlCl₃) = ω₁(AlCl₃) · m_р-ра,1(AlCl₃) = 0,02 · 1020,29 г = 20,4 г

Массовая доля хлорида алюминия в кристаллогидрате:

ω(AlCl₃) = М(AlCl₃)/М(AlCl₃·6H₂O) = 133,5 г/моль/241,5 г/моль = 0,5528 или 55,28%

Масса хлорида алюминия в кристаллогидрате:

m_{в к/г}(AlCl₃) = ω(AlCl₃) · m(AlCl₃·6H₂O) = 100 г · 0,5528 = 55,28 г

Общая масса хлорида алюминия в конечном растворе:

m₂(AlCl₃) = m_{в к/г}(AlCl₃) + m₁(AlCl₃) = 55,28 г + 20,4 г = 75,68 г

Массовая доля хлорида алюминия в конечно растворе:

ω₂(AlCl₃) = m₂(AlCl₃)/m_р-ра,2(AlCl₃) = 75,68 г/1120,29 г = 0,068 или 6,8%

Ответ: ω₂(AlCl₃) = 0,068 или 6,8%

4. Вычислите массы FeSO₄·7H₂O (железного купороса) и воды, необходимые для приготовления 500 г раствора с массовой долей FeSO₄ 7%.

Ответ: m(FeSO₄·7H₂O) = 64 г; m(H₂O) = 436 г.

5. Вычислите объём воды и массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O (глауберовой соли), которые требуются для приготовления 500 г раствора с массовой долей Na₂SO₄ 15%.

Ответ: m(Na₂SO₄·10H₂O) = 170,45 г; V(H₂O) = 329,55 мл.

6. Какую массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо растворить в 400 мл воды, чтобы получить раствор с ω(Na₂SO₄) = 10%?

7. Нужно приготовить 320 г раствора с ω(CuSO₄) = 12%. Рассчитайте массу кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и массу раствора с ω₁(CuSO₄) = 8%, которые потребуются для приготовления заданного раствора.

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 22,86 г; m8% р-ра = 297,14 г.

8. Вычислите, какую массу кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O нужно растворить в 1 кг раствора хлорида алюминия с массовой долей AlCl₃ 2%, чтобы получить раствор с массовой долей AlCl₃ 3%.

Ответ: m(AlCl₃·6H₂O) = 19,2 г.

9. Сколько граммов кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить к 100 мл раствора сульфата натрия с массовой долей Na₂SO₄ 8% и плотностью 1,07 г/мл, чтобы удвоить массовую долю Na₂SO₄ в растворе?

Ответ: m(Na₂SO₄·10H₂O) = 30,6 г.

10. Какую массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса) нужно растворить в 1 кг раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 5%, чтобы получить раствор с массовой долей CuSO4 10%?

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 92,6 г.

11. Вычислите массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса), необходимую для приготовления 5 л раствора с массовой долей CuSO₄ 8% (плотность раствора 1,084 г/мл)? Рассчитайте молярную концентрацию CuSO₄ в этом растворе.

Ответ: m(CuSO₄·5H₂O) = 677,5 г; c(CuSO₄) = 0,54 моль/л.

12. Массовая доля кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата натрия (Na₂SO₄·xH₂O) составляет 55,9%. Определите формулу кристаллогидрата. Вычислите массовую долю сульфата натрия в растворе, полученном при
растворении 80,5 г данного кристаллогидрата в 2 л воды.

Ответ: Na₂SO₄·10H₂O; ω(Na₂SO₄) = 1,7%.

13. К раствору сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 10% добавили 13,9 г кристаллогидрата этой соли. Получили раствор массой 133,9 г, с массовой долей FeSO₄ 14,64%. Определите формулу кристаллогидрата.

14. После растворения 13,9 г кристаллогидрата сульфата железа(II) (FeSO₄·xH₂O) в 86,1 г воды массовая доля FeSO₄ в растворе оказалась равной 7,6%. Определите формулу кристаллогидрата.

15. При охлаждении 200 мл раствора сульфата магния с ω(MgSO₄) = 24% (плотность раствора 1,270 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата MgSO₄·7H₂O массой 61,5 г. Определите массовую долю MgSO₄ в оставшемся
растворе.

Ответ: ω₂(MgSO₄) = 12,73%.

16. При охлаждении 400 мл раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 25% (плотность раствора 1,19 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O массой 50 г. Определите массовую долю CuSO₄ в оставшемся растворе.

17. При охлаждении 500 г раствора сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 35% выпало в осадок 150 г кристаллогидрата FeSO₄·7H₂O. Определите массовую долю FeSO₄ в оставшемся растворе.

18. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 8,4 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

19. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

20. К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

21. Нитрид натрия массой 8,3 г растворили в 490 г 20%-ного раствора серной кислоты. К полученному раствору добавили 57,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю кислоты в конечном растворе. Учитывать образование только средних солей.

22. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

23. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 37,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 20%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

24. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 20%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 292 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

25. При растворении 25 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O) в воде был получен 20%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате прокаливания порошка алюминия массой 2,16 г с оксидом железа(III) массой 6,4 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

26. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

27. Свинцовый сахар ((CH₃COO)₂Pb × 3H₂O) массой 37,9 г растворили в воде и получили 10%-ный раствор соли. К этому раствору добавили 7,8 г цинка и после завершения реакции добавили еще 156 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

28. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

29. При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

30. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 200 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Ответ: w(NaOH) = 3,8%

31. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 16%. К этому раствору добавили 26 г цинка и после завершения реакции ещё 320 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

32. Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

Ответ: w(Na₂CO₃) = 6%

Задачи на состав и определение формулы кристаллогидратов:

Вычислите массовую долю бария в кристаллогидрате гидроксида бария, в котором число атомов водорода в 1,8 раз больше числа атомов кислорода.
Имеется смесь равных масс гептагидрата гидрофосфата натрия и дигидрата дигидрофосфата натрия. Сколько в это смеси приходится атомов кислорода на один атом фосфора?
Число атомов водорода, равное числу Авогадро, содержится в 21,9 г кристаллогидрата ацетата цинка. Установите формулу кристаллогидрата.
В некоторой порции пентагидрата сульфата меди содержится 0,25 моль воды. Вычислите массу этой порции кристаллогидрата.
В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится число электронов, равное числу Авогадро?
Вычислите число атомов и число электронов 14г гептагидрата сульфата никеля (II).
Рассчитайте массу атомов водорода, содержащихся в 143 моногидрата ацетата меди.
В некоторой порции кристаллогидрата сульфата желез (III) число атомов кислорода в 15 раз больше числа Авогадро, а число атомов железа точно соответствует числу Авогадро. Выведите формулу кристаллогидрата.
В 0,250 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой беводной соли равна 59,5. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 28,83%. Вычислите относительную молекулярную массу кристаллогидрата.
В кристаллогидрате, образованном средней солью металла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0%. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кристаллогидрата.
В кристаллогидрате, образованном солью бескислородной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите массу кислорода, содержащегося в 1.00 г этого кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата ацетата магния находится 9,632∙10²³ атомов углерода и 3,371∙10²⁴ атомов водорода. Вычислите число атомов кислорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.
В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816∙10²³ атомов углерода и 8,428∙10²³ атомов кислорода. Вычислите число атомов водорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.

14. В 0,250 моль дигидрата ацетата металла 2А-группы содержится 1,535∙10²⁵ электронов. Установите, какой металл входит в состав кристаллогидрата.

Задачи на реакции с участием кристаллогидратов:

Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5,0 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,03 г/см3). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.
Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л углекислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.
К сульфиду калия массой 3,30 г, находящемуся в водном растворе, добавили 0,02 моль гексагидрата хлорида меди. Вычислите массу образовавшегося осадка.
При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.
Какую массу медного купороса необходимо добавить к 150 г 12%-ного раствора гидроксида натрия, чтобы щёлочь полностью прореагировала?
7,5 г медного купороса (пентагидрат сульфата меди) растворили в 142,5 воды. К полученному раствору добавили 150 мл 10 %-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,1 г/мл). Определить состав полученного раствора в массовых процентах.
Какую массу декагидрата карбоната натрия необходимо растворить в 130 г 10%-ного раствора хлорида алюминия, чтобы полностью осадить гидроксид алюминия? Определить состав раствора (в массовых процентах) после отделения осадка.

8. В 1 л воды растворили 57,2 г кристаллической соды (декагидрат карбоната натрия). Через полученный раствор пропустили 1,12 л углекислого газа. Найти массовые доли веществ в полученном растворе.

Задачи на материальный баланс и растворы с участием кристаллогидратов:

Медный купорос массой 12,5 г; растворили в 87,5 мл воды. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
В 200 г раствора сульфата меди (II) с массовой долей соли 4% растворили 50 г медного купороса. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
В 5 л воды растворили дигидрат хлорида бария массой 250 г. Вычислите массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
В 135,6 г воды растворили глауберову соль массой 64,4 г. Рассчитайте массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
Необходимо приготовить 2 л 0,1 М водного раствора сульфата меди (II). Какая масса медного купороса потребуется для этого?
Выпарили досуха 0,5 л 15-процентного раствора сульфата натрия (плотность 1,14 г/см³). Вычислите массу полученных кристаллов, учитывая, что соль выделяется в виде кристаллогидрата — декагидрата сульфата натрия.
До какого объема надо разбавить 500 мл 20-процентного раствора хлорида натрия (плотность 1,152 г/мл), чтобы получить 4,5-процентный раствор плотностью 1,029 г/мл?
Смешали 500 мл 32 — процентного раствора азотной кислоты плотностью 1,2 г/мл и один литр воды. Вычислите массовую долю (в %) азотной кислоты в полученном растворе.
Рассчитайте объем 25% раствора сульфата цинка (плотность 1,3 г/мл), который необходимо разбавить водой для получения 0,5 М раствора этой соли объемом 4л.
Декагидрат карбоната натрия массой 0,05 кг растворили в воде объемом 0,15 л. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
В воде объемом 0,157 м³ растворили медный купорос массой 43 кг. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате равна 64%. Какую массу кристаллогидрата нужно взять для приготовления 150 г 50%-го раствора соли?
В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
В каком объеме воды следует растворить 0,3 моль пентагидрата сульфата меди (II) для получения 12%-го раствора?
Рассчитайте, сколько г FeSO₄×7H₂O и воды потребуется для приготовления 200 мл 18 мас % раствора сульфата железа (II) с плотностью 1,19 г/мл.
Кристаллогидрат фосфата натрия Nа₃РО₄×12Н₂О количеством вещества 1 моль растворили в 75 моль воды. Плотность получившегося раствора оказалась равной 1,098 г/мл. Вычислите молярную концентрацию ионов натрия в этом растворе.
В 225 г 25,5%-го раствора бромида кальция растворили гексагидрат бромида кальция массой 50,0 г. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
К 2% раствору хлорида алюминия добавили 100 г кристаллогидрата АlСl₃∙6Н₂О. Найдите концентрацию полученного раствора, объем которого составил 1047 мл, а плотность 1,07 г/мл.
Сколько граммов кристаллогидрата СuSО₄∙5Н₂О и какой объем раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,045 г/мл, надо взять для приготовления 400 мл раствора сульфата меди, содержащего 7 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,06 г/см³?
Сколько граммов кристаллогидрата Nа₂СО₃∙10 Н₂О надо добавить к 400 мл раствора карбоната натрия, содержащего 5 мас.% Na₂СО₃ и имеющего плотность 1,05 г/см , чтобы получить 16 мас.% раствор, плотность которого 1,17 г/см ?
Какой объем 5% раствора сульфата натрия надо взять, чтобы растворение в нем 150 г кристаллогидрата Nа₂SO₄∙10Н₂О привело к образованию 14% раствора? Плотности растворов Nа₂SО₄ равны, соответственно, 1,044 и 1,131 г/мл.
Алюмокалиевые квасцы КАl(SО₄)₂∙12Н₂О количеством вещества 10 ммоль растворили в 10 моль воды. Вычислите массовые доли сульфата калия и сульфата алюминия в образовавшемся растворе.
В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
Какую массу кристаллогидрата сульфата хрома (III), кристаллизующегося с 18 молекулами воды, можно получить из 80 мл раствора с концентрацией сульфата хрома 0,8 моль/л?

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.

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

Реальные задачи на массовую долю соединения в смеси 2022.

Задания 34 (2022). Расчет массовой доли химического соединения в смеси.

Задание №1

Смесь меди и оксида меди(II), в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46% от общей массы смеси, разделили на две равные части. К первой части добавили избыток разбавленного раствора серной кислоты. При этом образовалось 528 г раствора с массовой долей соли 10%. Ко второй части добавили 700 г разбавленного раствора азотной кислоты, взятого в избытке. Вычислите массовую долю нитрата меди(II) в образовавшемся растворе.

Решение

Ответ: ꞷ(Cu(NO₃)₂)=12,31 %

Пояснение:

CuO + H₂SO₄⟶ CuSO₄ + H₂O (I)
3Cu + 8HNO₃ ⟶ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O (II)
CuO + 2HNO₃ ⟶ Cu(NO₃)₂ + H₂O (III)

1) Исходя из условия, можем сразу найти количество вещества сульфата меди(II):
m(CuSO₄) = = 52,8 г
n(CuSO₄) = 52,8/160 = 0,33 моль

2) Найдем количество протонов в смеси меди и оксида меди (II), при этом примем количество обоих веществ за 1 моль.
N(p⁺) в Cu = 29 частиц;
N(p⁺) в CuO = 29 + 8 = 37 частиц;

3) По условию массовая доля протонов составляет 46% от общей массы. Это значит, что масса протонов составляет 46% (или 0,46) от суммы масс двух веществ. Составим уравнение, зная, что молярная масса одного протона составляет 1 г/моль.
ꞷ(p⁺) = m_p+ / m(Cu) + m(CuO)

4) Пусть n(Cu) = x моль, тогда m(Cu) = 64x г;

m _общ.(CuO) = n_общ.(CuO) · M
n_общ.(CuO) = 0,33 · 2 = 0,66 моль – так как смесь разделили на 2 равные части
m _общ.(CuO) = 0,66 · 80 = 52,8 г
m(p⁺) = m_Cu(p⁺) + m_CuO(p⁺)

Если в 1 моль меди содержится 29 протонов, то в n(Cu) = x моль, содержится 29x протонов, а значит: m(p⁺) = (29x моль) · (1 г/моль) = 29x г
Если в 1 моль оксида меди(II) содержится 37 моль протонов, то в n(CuO) = 0,33 моль содержится 0,66 ∙ 37 = 24,42 моль протонов, а значит: m(p⁺) = 24,42 ∙ 1 = 24,42 г.

5) Подставим под уравнение:
0,46 = (29x + 24,42) / (64x + 52,8)
29,44x + 24,29 = 29x + 24,42
0,44x = 0,13
x = 0,13/0,44 = 0,3 моль – общее количество меди.
0,3/2 = 0,15 моль – количество меди в одной части смеси.

6) По уравнениям реакций найдем m(Cu(NO₃)₂):
n₂(Cu(NO₃)₂) = n₂(Cu) = 0,15 моль
n₃(Cu(NO₃)₂) = n₃(CuO) = 0,33 моль
n_общ_.(Cu(NO₃)₂) = 0,15 + 0,33 = 0,48 моль.
m_общ_.(Cu(NO₃)₂) = M·n = 0,48 · 188 = 90,24 г

7) Найдем ꞷ(Cu(NO₃)₂):
m_р_—_ра(Cu(NO₃)₂) = m(Cu) + m(CuO) + m_р_—_ра(HNO₃) – m(NO)
m(Cu) = M·n = 0,15 · 64 = 9,6 г
m(CuO) = M·n = 0,33 · 80 = 26,4 г
m(NO) = 2/3 · n·M = 2/3 · 0,15 · 30 = 3 г
m_р_—_ра(Cu(NO₃)₂) = 9,6 + 26,4 + 700 – 3 = 733 г
ꞷ(Cu(NO₃)₂) = (90,24/733) · 100% = 12,31 %

Задание №2

К 60 г раствора дигидрофосфата натрия, в котором 55% от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, добавили 40 г 15%-ного раствора гидроксида натрия. Затем к образовавшемуся раствору добавили 51 г нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в конечном растворе.

Решение

Ответ: ꞷ(AgNO₃) = 13,68 %

Пояснение:

1) Так как при взаимодействии дигидрофосфата натрия со щелочью может образовываться два типа солей: фосфат натрия либо гидрофосфат натрия – необходимо вычислить соотношение реагентов.

m(NaOH) = 0,15 · 40 = 6 г
n(NaOH) = 6/40 = 0,15 моль

2) Известно, что в растворе NaH₂PO₄ протоны в ядрах всех атомов составляют 55 % от общей массы раствора. Понимая, что раствор состоит из массы самого растворенного вещества и массы воды, примем, что m(NaH₂PO₄) = x г, а m(H₂O) = y г.

Посчитаем массу протонов в каждом из веществ, примем их количество за 1 моль, а молярную массу одного протона за 1 г/моль:
а) m_p₊(NaH₂PO₄) = m_p₊(Na) + 2m_p₊(H) + m_p₊(P) + 4m_p₊(O) = 11+2+15+32 = 60 г
m_p₊(NaH₂PO₄) : m(NaH₂PO₄) = 60 : 120 = 1 : 2
Следовательно, в x г NaH₂PO₄ содержится 0,5x г протонов.
б) m_p₊(H₂O)=2m_p₊(H) + m_p₊(O) = 2+8=10 г — протонов содержится в 1 моль воды (18г).
Следовательно, в y г H₂O содержится 10y/18 г протонов.
Найдем общую массу протонов в растворе:
m_p₊(_р-раNaH₂PO₄) = m_р-ра(NaH₂PO₄) · ꞷ_p₊ = 60 · 0,55 = 33 г
0,5x + 10/18y = 33 (г)

Составим систему уравнений:

Решая которую находим, что:

y = 54
x = 60 – 54 = 6

m(H₂O) = 54 г
m(NaH₂PO₄) = 6 г

3) n(NaH₂PO₄)= 6/120 = 0,05 моль

Таким образом, мы можем записать, что количества веществ дигидрофосфата натрия и гидроксида натрия относятся друг к другу как:
n(NaH₂PO₄) : n(NaOH) = 0,05 : 0,15 = 1:3,
следовательно, щелочь в избытке и протекать будут следующие реакции:

NaH₂PO₄ + 2NaOH ⟶ Na₃PO₄ + 2H₂O (I)
Na₃PO₄+ 3AgNO₃ ⟶ Ag₃PO₄ + 3NaNO₃ (II)
2NaOH + 2AgNO₃⟶ Ag₂O + H₂O + 2NaNO₃ (III)

Найдем ꞷ(AgNO₃) в конечном растворе:
а) n_ост.(NaOH) = n_исх.(NaOH) — n₁(NaOH)
n₁(NaOH) = 2n(NaH₂PO₄) = 2 · 0,05 = 0,1 моль
n_ост_.(NaOH) = 0,15 – 0,1 = 0,05 моль
n(Ag₃PO₄) = n(Na₃PO₄) = n(NaH₂PO₄) = 0,05 моль
m(Ag₃PO₄) = 0,05 · 419 = 20,95 г
n(AgNO₃) = 51/170 = 0,3 моль
n_ост_.(NaOH) : n(AgNO₃) = 0,05 : 0,3 =1:6 – следовательно, n(AgNO₃) в избытке
n(Ag₂O) = 0,5n_ост_.(NaOH) = 0,025 моль
m(Ag₂O) = 0,025 · 232 = 5,8 г

б) Найдем массу конечного раствора. Помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки.
m_{р-ра кон.}(AgNO₃) = m_р-ра(NaH₂PO₄) + m_р-ра(NaOH) + m(AgNO₃) – m(Ag₃PO₄) – m(Ag₂O)
m_{р-ра кон.}(AgNO₃) = 60 + 40 + 51 – 20,95 – 5,8 = 124,25 г

в) n_ост_.(AgNO₃) = 0,3 – n₂(AgNO₃) – n₃(AgNO₃) = 0,3 – 3n₂(Na₃PO₄) – n(NaOH) = 0,3 – 0,15 – 0,05 = 0,1 моль
m_ост_. (AgNO₃) = 0,1 · 170 = 17 (г)
ꞷ(AgNO₃) = 17/124,25 · 100% = 13,68%

Ответ: ꞷ(AgNO₃) = 13,68%

Задание №3

Олеум массой 114 г, в котором общее число электронов в 58 раз больше числа Авогадро, растворили в 26 г воды, затем добавили 23,2 г железной окалины и нагрели. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе. Возможным образованием кислых солей пренебречь.

Решение

Ответ: ꞷ(Fe₂(SO₄)₃) = 37,5%

Пояснение:

Для решения подобных задач удобнее считать, что олеум – это раствор SO₃ в безводной H₂SO₄, т.е. воды в нем нет.

1) Для начала определим соотношение веществ в олеуме:
а) Пусть n(SO₃) = x моль, а n(H₂SO₄) = y моль, тогда m(SO₃) = 80x г, а m(H₂SO₄) = 98y г. По условию масса олеума составляет 114 г, следовательно: 80x + 98y = 114 г.

б) Найдем количество электронов в обоих веществах. При этом помним, что количество электронов = количеству протонов = порядковому номеру элемента.

n(e) в x моль SO₃ равно: 16x + 3·8x = 40x моль;
n(e) в y моль H₂SO₄ равно: 2·1y + 16y + 4·8y = 50y моль;

По условию известно, что N(e) в 58 раз больше числа Авогадро (N_A), вспоминаем формулу:

n(e) = N/N_A , где N = 58N_A , то есть: n(e) = 58N_A/N_A = 58 моль ⇒ 40x + 50y = 58 моль

в) Составим систему уравнений:

решая которую, получаем, что:
y = 1, x = 0,2,
n(H₂SO₄) = 1 моль, n(SO₃) = 0,2 моль, следовательно, n(SO₃) в недостатке.
Для того чтобы понять какое уравнение следует записать для второй реакции нам следует понять какой концентрации раствор серной кислоты мы получим в результате добавления олеума к воде. Если раствор серной кислоты получится разбавленным — железная окалина растворится в растворе серной кислоты с образованием двух солей (железа (II) и железа (III). Если же раствор серной кислоты окажется концентрированным, реакция железной окалины с серной кислотой приведет к образованию диоксида серы, сульфата железа(III) и воды.
При добавлении олеума к воде протекает следующая реакция:

SO₃ + H₂O ⟶ H₂SO₄ (I)

а) n_I(H₂SO₄) = n(SO₃) = 0,2 моль;
m_I(H₂SO₄) = 98 + 0,2 = 19,6 г;

б) m_р_—_ра(H₂SO₄) = m(олеума) + m(H₂O);
m_р_—_ра(H₂SO₄) = 114 + 26 = 140 г;

в) m(H₂SO₄) = m_исх_.(H₂SO₄) + m_I(H₂SO₄);
m(H₂SO₄) = 98 + 19,6 = 117,6 г;

ꞷ(H₂SO₄) = 117,6/140 · 100% = 84% — следовательно, образовавшийся раствор кислоты можно считать концентрированным, а значит протекает следующая реакция:

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O (II)

Определим массовую долю соли в конечном растворе:

а) n(Fe₃O₄) = 23,2/232 = 0,1 моль;

б) n(Fe₂(SO₄)₃) = 3/2n(Fe₃O₄) = 3/2 · 0,1 = 0,15 моль;
m(Fe₂(SO₄)₃) = 0,15 · 400 = 60 г;

в) n(SO₂) = 1/2n(Fe₃O₄) = 0,5 · 0,1 = 0,05 моль;
m(SO₂) = 0,05 · 64 = 3,2 г;

г) m_р_—_ра(Fe₂(SO₄)₃) = m_р_—_ра(H₂SO₄) + m(Fe₃O₄) – m(SO₂);
m_р_—_ра(Fe₂(SO₄)₃) = 140 + 23,2 – 3,2 = 160 г;

д) ꞷ(Fe₂(SO₄)₃) = 60/160 · 100% = 37,5%.

Задание №4

Смесь фосфида цинка и нитрида магния общей массой 65,7 г, в которой общее число электронов в 32 раза больше числа Авогадро, растворили в 730 г 30%-ной соляной кислоты. Вычислите массовую долю кислоты в конечном растворе.

Решение

Ответ: ꞷ_ост.(HCl) = 10,18%

Пояснение:

Сразу запишем уравнения реакций:

Zn₃P₂ + 6HCl = 3ZnCl₂ + 2PH₃ (I)
Mg₃N₂+ 8HCl = 3MgCl₂ + 2NH₄Cl (II)

Для начала можем сразу определить n(HCl), исходя из условия:

а) m(HCl) = 730 · 0,3 = 219 г
n(HCl) = 219/36,5 = 6 моль

2) По условию масса смеси (Zn₃P₂и Mg₃N₂) равна 65,7 г. Составим первое уравнение системы:
Пусть n(Zn₃P₂) = x моль, тогда m(Zn₃P₂) = 257x г
Пусть n(Mg₃N₂) = y моль, тогда m(Mg₃N₂) = 100y г
Следовательно: 257x + 100y = 65,7 г

3) Далее перейдем к количеству электронов. По условию: общее число электронов в смеси в 32 раза больше числа Авогадро – это можно записать так:
n(e) = N/N_A , где N = 32N_A , то есть: n(e) = 32N_A/N_A = 32 моль
Далее найдем количества электронов в веществах смеси отдельно. При этом помним, что количество электронов = количеству протонов = порядковому номеру элемента.

а) N_e(Zn₃P₂) = 30 ·3 + 15 · 2 = 120 электронов.
Если в 1 моль Zn₃P₂ содержится 120 · 1 = 120 моль электронов, то в x моль (Zn₃P₂) содержится 120x моль.

б) N_e(Mg₃N₂) = 12 · 3 + 7 · 2 = 50 электронов.
Если в 1 моль Mg₃N₂ содержится 50 · 1 = 50 моль электронов, то в y моль (Zn₃P₂) содержится 50y моль.

в) Составим второе уравнения системы: 120x + 50y = 32

Решим систему уравнений, найдем x и y:
x = 0,1 (моль) – n(Zn₃P₂);
y = 0,4 (моль) – n(Mg₃N₂);

Найдем массу оставшейся в растворе соляной кислоты (логично, что если она осталась, значит была в избытке):

а) n₁(HCl) = 6n(Zn₃P₂) = 0,1 · 6 = 0,6 моль
n₂(HCl) = 8n(Mg₃N₂) = 0,4 · 8 = 3,2 моль
n_ост.(HCl) = 6 — 3,2 — 0,6 = 2,2 моль
б) m_ост.(HCl) = 2,2 · 36,5 = 80,3 г

Найдем массу конечного раствора. Помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки. Из газов у нас только PH₃ (никакого NH₃там нет! Он прореагировал с соляной кислотой и перешел в NH₄Cl! баллы не теряем).

а) m_{конечн. р-ра}(HCl) = m_смеси + m_{исх. р-ра} (HCl) – m(PH₃)

б) n(PH₃) = 2n(Zn₃P₂) = 0,2 моль
m(PH₃) = 0,2 · 34 = 6,8 г

в) m_{конечн. р-ра}(HCl) = 65,7 + 730 – 6,8 = 788,9 г
Найдем ꞷ_ост.(HCl):
ꞷ_ост.(HCl) = (80,3/788,9) · 100% = 10,18%
Ответ: ꞷ_ост.(HCl) = 10,18% .

Задание №5

К 125 г раствора аммиака, в котором 56% от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, добавили 40,05 г хлорида алюминия. Через образовавшийся раствор пропустили сернистый газ, при этом прореагировало 2,24 л (н.у.) газа. Вычислите массовые доли солей в конечном растворе. Растворимостью газов в воде пренебречь.

Решение

Ответ: ꞷ(NH₄Cl) = 32,5%; ꞷ(NH₄HSO₃) = 6,69%

Пояснение:

1) Для начала можем сразу записать следующую реакцию:

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄Cl (I)

2) Найдем количества веществ, данных в условии:
а) n(AlCl₃) = 40,05/133,5 = 0,3 моль;
б) n(SO₂) = 2,24/22,4 = 0,1 моль;
3) Далее мы не можем сразу сделать вывод о том какая реакция протекает:
SO₂ + NH₃ + H₂O = NH₄HSO₃ либо SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃Также возможен случай когда образуются сразу две соли одновременно.
Обратим внимание на соотношение реагентов (SO₂и NH₃) в двух реакциях: 1:1 и 1:2 соответственно. Чтобы сделать вывод, какая из двух реакций протекает, необходимо провести дальнейшие расчеты.

4) В условии сказано, что масса раствора аммиака составляет 125 г. Раствор состоит из воды и аммиака.
Пусть n(NH₃) = x моль, а n(H₂O) = y моль. Тогда m(NH₃) = 17x г, а m(H₂O) = 18y г.
Составим первое уравнение системы: 17x + 18y = 125 г

5) Также известно, что массовая доля протонов в ядрах всех атомов составляет 56% от массы раствора. Найдем количество и массу протонов. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.

а) N_p₊(NH₃) = 7 + 1 · 3 = 10 протонов;
Если в 1 моль NH₃ содержится 10 · 1 = 10 моль протонов, то в x моль NH₃ содержится 10x моль.
m _p₊(NH₃) = 10x · 1 = 10x г;
б) N_p₊(H₂O) = 1 · 2 + 8 = 10 протонов;
Если в 1 моль H₂O содержится 10 · 1 = 10 моль протонов, то в y моль H₂O содержится 10y моль.
m_p₊( H₂O) = 10y · 1 = 10y г;
в) Составим второе уравнение системы:
0,56 = (10x + 10y)/125 ⇒ 10x + 10y = 70
Составим систему уравнений:

Решая которую находим, что:
y = 6
x = 1
Следовательно:
n(H₂O) = y моль = 6 моль,
n(NH₃) = x моль = 1 моль
7) Вернемся к действию 3) и сравним количества веществ, но для этого нам сначала необходимо найти количество оставшегося аммиака, так как его часть ушла на первую реакцию.
а) n₁(NH₃) = 3n(AlCl₃) = 3 · 0,3 = 0,9 моль
n_ост.(NH₃) = 1 – 0,9 = 0,1 моль;
б) n(SO₂) : n(NH₃) = 0,1 : 0,1 = 1 : 1 – следовательно, реакция протекает до образования кислой соли.

SO₂ + NH₃ + H₂O = NH₄HSO₃ (II)

Найдем массу образовавшихся солей:

а) n(NH₄Cl) = 3n(AlCl₃) = 3 · 0,3 = 0,9 моль
m(NH₄Cl) = 0,9 · 53,5 = 48,15 г;

б) n(NH₄HSO₃) = n(SO₂) = 0,1 моль,
m(NH₄HSO₃) = 0,1 · 99 = 9,9 г;

9) Напишем уравнение массы конечного раствора. Помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки.
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра(NH₃) + m(AlCl₃) – m(Al(OH)₃) + m(SO₂)
Вычислим недостающие данные:

а) n(Al(OH)₃) = n(AlCl₃) = 0,3 моль
m(Al(OH)₃) = 0,3 · 78 = 23,4 г;
б) m(SO₂) = 0,1 · 64 = 6,4 г;
в) Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = 125 + 40,05 – 23,4 + 6,4 = 148,05 г
Найдем массовую долей солей в образовавшемся растворе:
ꞷ(NH₄Cl) = (48,15/148,05) · 100% = 32,5% ;
ꞷ(NH₄HSO₃) = (9,9/148,05) · 100% = 6,69%
Ответ: ꞷ(NH₄Cl) = 32,5%; ꞷ(NH₄HSO₃) = 6,69% .

Задание №6

Пластинку, сделанную из сплава цинка со свинцом, в которой общее число электронов в атомах металлов в 56 раз больше числа Авогадро, поместили в 100 г раствора хлорида олова(II). После того как хлорид олова(II) прореагировал полностью, пластинку с выделившимся на ней металлом извлекли из раствора. В результате общее число электронов в атомах трёх металлов пластинки увеличилось на 12,5% по сравнению с числом электронов в атомах металлов исходной пластинки. К оставшемуся раствору добавили 480 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю щёлочи в конечном растворе. Процессом гидролиза солей пренебречь.

Решение

Ответ: ꞷ_ост.(NaOH) = 7,13%

Пояснение:

1) Для начала можно записать уравнение первой реакции (понятно, что реагировать из двух металлов пластинки будет цинк, так как он активнее):

Zn + SnCl₂ = ZnCl₂ + Sn (I)

Уравнение второй реакции сразу записать нельзя, так как она может протекать по двум направлениям:

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

Обратим внимание на соотношение реагентов: 1:4 и 1:2 — и на основании дальнейших расчетов сделаем вывод о том, какая реакция протекает.

По условию, общее число электронов пластинки в 56 раз больше числа Авогадро. Записать это можно следующим образом:
n(e) = N/N_A , где N = 56N_A , то есть: n(e) = 56N_A/N_A = 56 моль, то есть общее количество электронов в Zn-Pb пластинке равно 56 моль.

Пусть n(Zn) = x моль, а n(Pb) = y моль. Помним, что количество электронов в атоме химического элемента точно такое же, как и количество протонов и численно равно порядковому номеру элемента.

В таком случае, количество вещества электронов в металлическом цинке будет равно:
n_e(Zn) = N(e^—)·n(Zn) = 30x моль,

а количество вещества электронов в металлическом свинце будет равно:
n_e(Pb) = 82y моль

Тогда, суммарное количество вещества электронов пластинки из цинка и свинца будет равно:

n_e(Zn/Pb пластинки) = (30x + 82y) моль,

в то же время мы знаем, что n_e(Zn/Pb пластинки) = 56 моль, отсюда следует первое уравнение системы:

30x + 82y = 56

Известно, что общее число электронов в пластинке из трёх металлов на 12,5% по сравнению больше по сравнению с числом электронов в атомах металлов исходной пластинки из двух металлов.

Тогда, изменение количества вещества электронов пластинки после реакции будет равно:
Δn_e(пластинки) =56 · 0,125 = 7,

а общее количество электронов в пластинке из трех металлов (после реакции):

n_e(пластинки Zn-Pb-Sn) = 56 + 7 = 63 – общее количество электронов пластинки после реакции.

Изменение количества электронов пластинки произошло из-за того, что часть цинка с пластинки ушла в раствор, а часть олова из раствора соли выделилась на пластинке.

Количество электронов в исходной пластинке:
N_e _{исходной пл.}= N_e(Pb) + N_e _исх.(Zn),
а количество вещества электронов в исходной пластинке:
n_e _{исходной пл.}= n_e(Pb) + n_e _исх.(Zn),

Количество электронов в конечной пластинке:
N_e _{конечной пл.}= N_e(Pb) + N_e _исх.(Zn) – N_e_{прореаг.}(Zn) + N_e(Sn),
а количество вещества электронов в конечной пластинке:
n_e _{конечной пл.}= n_e(Pb) + n_e _исх.(Zn) – n_e_{прореаг.}(Zn) + N_e(Sn),

Тогда, разница количества вещества электронов может быть записано как:
Δn_e(пластинки) = n_e _{конечной пл.} — n_e _{исходной пл.} = (n_e(Pb) + n_e _исх.(Zn) – n_e_{прореаг.}(Zn) + N_e(Sn)) — (n_e(Pb) + n_e _исх.(Zn)) = n_e(Pb) + n_e _исх.(Zn) – n_e_{прореаг.}(Zn) + N_e(Sn) — n_e(Pb) — n_e _исх.(Zn) = — n_e_{прореаг.}(Zn) + n_e(Sn) = n_e(Sn) — n_e_{прореаг.}(Zn)

т.е. Δn_e(пластинки) = n_e(Sn) — n_e_{прореаг.}(Zn)

Из уравнения реакции I можно сделать вывод, что количество вещества осевшего Sn равно количеству прореагировавшего Zn. Пусть n(Sn) = n_{прореаг.}(Zn) = z моль.

Тогда количество вещества электронов в образовавшемся олове будет равно:
n_e(Sn) = 50z моль,
а количество вещества электронов в прореагировавшем цинке будет равно:
n_e_{прореаг.}(Zn) = 30z моль.

Таким образом,
Δn_e(пластинки) = n_e(Sn) — n_e_{прореаг.}(Zn) = 50z — 30z = 20z моль,

в то же время:
Δn_e(пластинки) = 7 моль,
следовательно:
7 = 20z
z = 0,35,
а n(Sn) = n_{прореаг.}(Zn) = n₁(ZnCl₂) = 0,35 моль,

Перейдем теперь к расчету соотношения щелочи и хлорида цинка.

а) m_исх.(NaOH) = 480 · 0,2 = 96 г
n_исх.(NaOH) = 96/40 = 2,4 моль;

б) n_исх.(NaOH)/n(ZnCl₂)= 2,4/0,35 = 6,9

Следовательно, можно сделать вывод, что NaOH находится в избытке, поэтому реакция будет протекать по пути комплексообразования:

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

Рассчитаем количество вещества и массу непрореагировавшего гидроксида натрия:

а) n_{прореаг.}(NaOH) = 4n(ZnCl₂) = 0,35 · 4 = 1,4 моль
n_ост.(NaOH) = 2,4 – 1,4 = 1 моль;
б) m_ост.(NaOH) = 1 · 40 = 40 г

Напишем выражение массы конечного раствора:

m_{конечн. р-ра} = m_р-ра(SnCl₂) + m_ушедш.(Zn) – m_осевш.(Sn) + m_р-ра(NaOH)
m_{конечн. р-ра} = 100 + (65 · 0,35) – (119 · 0,35) + 480 = 561,1 г

Рассчитаем массовую долю щелочи в конечном растворе:
ꞷ_ост.(NaOH)= (40/561,1) · 100% = 7,13%

Ответ: ꞷ_ост.(NaOH) = 7,13%

Задание №7

Смесь фосфида и нитрида лития, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46% от общей массы смеси, растворили в 200 г 36,5%-ной соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю кислоты в конечном растворе.

Решение

Ответ: ꞷ_ост.(HCl) = 7,766%

Можем сразу записать уравнения реакций:

Li₃P + 3HCl = 3LiCl + PH₃ (I)
Li₃N + 4HCl = 3LiCl + NH₄Cl (II)

Найдем количество вещества и массу фосфина:

n(PH₃) = 5,6/22,4 = 0,25 моль
m(PH₃) = 0,25 · 34 = 8,5 г

По условию, масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46%. Напишем уравнение:
ꞷ_p+ = (m_p+(Li₃N + Li₃P)/ m(Li₃N + Li₃P)

Найдем недостающие данные.

а) n(Li₃P) = n(PH₃) = 0,25 моль
m(Li₃P) = 0,25 · 52 = 13 г;

б) Пусть n(Li₃N) = x моль, тогда m(Li₃N) = 35x г

в) Найдем количество и массу протонов в смеси. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.
n_p+= N_p+ · n(в-ва)
N_p+(Li₃P) = 3 · 3 + 15 = 24
N_p+(Li₃N) = 3 · 3 + 7 = 16
n_p+(Li₃P) = 24 · 0,25 = 6 моль, m_p+(Li₃P) = 6 г;
n_p+(Li₃N) = 16x моль, m_p+(Li₃N) = 16x г;

Решим уравнение:

0,46 = (6 + 16x)/(35x + 13) ⇒ 16x + 6 = 16,1x + 5,98 ⇒ 0,02 = 0,1x ⇒ x = 0,2 моль — n(Li₃N).

Найдем сразу массу нитрида лития: m(Li₃N) = 35 · 0,2 = 7 г

Найдем массу и количество оставшейся соляной кислоты:

а) m(HCl) = 200 · 0,365 = 73 г
n(HCl) = 73/36,5 = 2 моль;

б) n₁(HCl) = 3n(Li₃P) = 3 · 0,25 = 0,75 моль
n₂(HCl) = 4n(Li₃N) = 4 · 0,2 = 0,8 моль
n_общ.(HCl) = 0,75 + 0,8 = 1,55 моль;

в) n_ост.(HCl) = 2 – 1,55 = 0,45 моль
m_ост.(HCl) = 0,45 · 36,5 = 16,425 г

Найдем массу раствора. Помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки:

m_{конечн. р-ра} = m(Li₃N) + m(Li₃P) + m_р-ра(HCl) – m(PH₃)
m_{конечн. р-ра} = 13 + 7 + 200 – 8,5 = 211,5 г

Найдем ꞷ_ост.(HCl):
ꞷ_ост.(HCl) = (16,425/211,5) · 100% = 7,766%

Ответ: ꞷ_ост.(HCl) = 7,766%

Задание №8

В 800 г раствора нитрата серебра, в котором общее число атомов в 110 раз больше числа Авогадро, внесли 16 г порошка меди. К образовавшемуся раствору добавили 200 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в конечном растворе.

Решение

Ответ: ꞷ_ост.(NaOH) = 2,27%

Пояснение:

Напишем уравнения реакции:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2Ag (I)
Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaNO₃(II)

Найдем количества веществ, данных в условии:

а) n(Cu) = 16/64 = 0,25 моль

б) m(NaOH) = 200 · 0,3 = 60 г
n(NaOH) = 60/40 = 1,5 моль

По условию, общее число атомов в 110 раз больше числа Авогадро, это можно записать так:

n(атомов) = N/N_A , где N = 110N_A , то есть: n(ат.) = 110N_A/N_A = 110 моль, то есть общее количество атомов равно 110 моль.

Понимаем, что в задаче говорится именно о количестве атомов – это значит, что 1 молекула H₂O содержит в сумме 3 атома: 2 атома водорода и 1 атом кислорода.

n(ат.) = n(в-ва) · N

а) Обозначим n(H₂O) как x моль, тогда m(H₂O) = 18x г.
Если в 1 моль H₂O m_атомов= (2 ·1 +1) · 1 = 3г, то в x моль H₂O m_атомов= (2 · 1 + 1) · x = 3x г;

б) Обозначим n(AgNO₃) как y моль, тогда m(AgNO₃) = 170y г
Если в 1 моль AgNO₃ m_атомов= (1 + 1 + 3) · 1 = 5г, то в y моль AgNO₃ m_атомов= (1 + 1 + 3) · y = 5y г.

Составим систему уравнений:

y = 1 моль — n(AgNO₃)
x = (110 – 5)/3 = 35 моль – n(H₂O)

По реакции I, n(AgNO₃) – в избытке, так как n₁(AgNO₃) = 2n(Cu) = 0,25 · 2 = 0,5 моль
n_ост.(AgNO₃) = 1 – 0,5 = 0,5 моль

Следовательно, будет протекать следующая реакция:

2AgNO₃ + 2NaOH = Ag₂O + 2NaNO₃ + H₂O (III)

Найдем количество вещества и массу оставшегося NaOH:

а) n₂(NaOH) = 2n(Cu(NO₃)₂) = 2n₁(Cu) = 0,5 моль
n₃(NaOH) = n(AgNO₃) = 0,5 моль
n_ост_.(NaOH) = 1,5 – 0,5 – 0,5 = 0,5 моль;

б) m_ост_.(NaOH) = 0,5 · 40 = 20 г;

Составим уравнение массы конечного раствора. Помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки:
m_{конеч. р-ра}= m_р-ра(AgNO₃) + m(Cu) – m(Ag) + m_р-ра(NaOH) – m(Cu(OH)₂) – m(Ag₂O)

Найдем недостающие данные:
а) n(Ag) = 2n(Cu) = 0,5 моль
m(Ag) = 108 · 0,5 = 54 г;

б) n₂(Cu(OH)₂) = n(Cu(NO₃)₂) = 0,25 моль
m(Cu(OH)₂) = 0,25 · 98 = 24,5 г;

в) n(Ag₂O) = 0,5n₃(AgNO₃) = 0,5 · 0,5 = 0,25моль
m(Ag₂O) = 0,25 · 232 = 58 г;

г) m_{конеч. р-ра}= 800 + 16 – 54 + 200 – 24,5 – 58 = 879,5 г

Найдем ꞷ_ост.(NaOH):
ꞷ_ост.(NaOH) = (20/879,5) · 100% = 2,27%
Ответ: ꞷ_ост.(NaOH) = 2,27%

Задание №9

Смесь нитрата железа(II) и нитрата железа(III), в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 49,07% от общей массы смеси, прокалили до постоянной массы. Твёрдый остаток растворили в избытке соляной кислоты. При этом образовалось 299 г раствора с массовой долей соли 25%. Вычислите массу исходной смеси нитратов.

Решение

Ответ: m_смеси = 98,92 г

Пояснение:

Запишем уравнения реакций:

4Fe(NO₃)₂ = 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ (I)
4Fe(NO₃)₃ = 2Fe₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂ (II)
Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O (III)

Найдем массу и количество FeCl₃. Так как смесь прокалили до постоянной массы, разложение полное и твердый остаток составляет только хлорид железа (III).

m(FeCl₃) = 299 · 0,25 = 74,75 г
n(FeCl₃) = 74,75/162,5 = 0,46 моль

По условию масса протонов составляет 0,4907 от общей массы смеси, по сути, та же массовая доля протонов. Составим для нее уравнение:

0,4907 = (m_p+(Fe(NO₃)₂ + Fe(NO₃)₃))/m(Fe(NO₃)₂ + Fe(NO₃)₃)

а) Помним, что молярная масса одного протона составляет 1г/моль. Найдем массу протонов в ядрах смеси.

а) Обозначим n(Fe(NO₃)₃) за x моль, тогда m(Fe(NO₃)₃) = 242x г. А n(Fe(NO₃)₂) за y моль, тогда m(Fe(NO₃)₂) = 180y г.

б) n_p+= N_p+ · n(в-ва)

N_p+(Fe(NO₃)₃) = 26 + 21 + 72 = 119; N_p+(Fe(NO₃)₂) = 26 + 14 + 48 = 88;
m_p+(Fe(NO₃)₃) = 119x г; m_p+(Fe(NO₃)₂) = 88y г;

в) Составим 1ое уравнение системы:
0,4907 = (119x + 88y)/(242x + 180y) ⇒ 0,4907(242x + 180y) = 119x + 88y
Обратим внимание, что FeCl₃ образуется из Fe₂O₃, который образуется после разложения двух нитратов.
n(Fe₂O₃) = 2/4n(Fe(NO₃)₃) + 2/4n(Fe(NO₃)₂) = 0,5(n(Fe(NO₃)₃) + n(Fe(NO₃)₂)) = 0,5(x + y) – моль;
n(FeCl₃) = 2n(Fe₂O₃) = 2 · 0,5(x + y) = x + y = 0,46 моль – 2о-е уравнение системы.

Решим систему уравнений:

y = 0,2, т.е. n(Fe(NO₃)₂) = 0,2 моль,
x = 0,26, т.е. n(Fe(NO₃)₃) = 0,26 моль

Найдем массу смеси:
m(Fe(NO₃)₃) + m(Fe(NO₃)₂) = 242 · 0,26 + 180 · 0,2 = 62,92 + 36 = 98,92 г
Ответ: m_смеси = 98,92 г

Задание №10

Смесь нитрата натрия и нитрата серебра общей массой 42,5 г, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 48% от массы смеси, прокалили до постоянной массы. Выделившуюся смесь газов пропустили через 10 мл воды. Вычислите массовую долю растворённого вещества в образовавшемся растворе.

Решение

Ответ: ꞷ(HNO₃) = 40,9%

Пояснение:

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂(I)
2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂ (II)
4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃(III)

1) По условию, масса смеси составляет 42,5 г, составим 1ое уравнение системы:

Пусть n(NaNO₃) = x моль, тогда m(NaNO₃) = 85x г;
Пусть n(AgNO₃) = y моль, тогда m(AgNO₃) = 170y г;
Составим первое уравнение системы: 85x + 170y = 42,5 г

2) Найдем количество и массу протонов в ядрах смеси. При этом помним, что для атома химического элемента количество протонов совпадает с порядковым номером элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.

а) n_p₊= N_p₊ · n(в-ва)
N_p+(NaNO₃) = 11 + 7 + 24 = 42
n_p+(NaNO₃) = 42x моль; m_p+(NaNO₃) = 42x · 1 = 42x г
N_p+(AgNO₃) = 47 + 7 + 24 = 78
n_p+(AgNO₃) = 78y моль; m_p+(AgNO₃) = 78y · 1 = 78y г

б) Составим второе уравнение системы:

0,48 = (m_p+(NaNO₃ + AgNO₃))/m(NaNO₃ + AgNO₃)
0,48 = (42x + 78y)/(85x + 170y) ⇒ 3y = x

3) Составим и решим систему уравнений:

y = 0,1, т.е. n(AgNO₃) = 0,1 моль,
x = 0,3, т.е. n(NaNO₃) = 0,3 моль

4) Сравним количества NO₂ и O₂ в реакции (III):
а) n_общ.(O₂) = 0,5n(NaNO₃) + 0,5 n(AgNO₃) = 0,15 + 0,05 = 0,2 моль
n(NO₂) = n(AgNO₃) = 0,1 моль;

б) n(NO₂)/4 < n(O₂)/1 , так как 0,025 < 0,2 – следовательно n(NO₂) в недостатке, расчет будем вести по нему.

5) Найдем n(O₂), которое израсходовалось в реакции.

n(O₂) = 1/4n(NO₂) = 1/4 ·0,1 = 0,025 моль
m(O₂) = 0,025 · 32 = 0,8 г;

6) Найдем количество и массу HNO₃:
n(HNO₃) = n(NO₂) = 0,1 моль
m(HNO₃) = 0,1 · 63 = 6,3 г;

7) Найдем массу раствора:
m_{конеч. р-ра}= m(NO₂) + m_истр.(O₂) + m(H₂O)

а) Найдем недостающие данные:
m(NO₂) = 0,1 · 46 = 4,6 г
m(H₂O) = V(H₂O) · ρ(H₂O) = 10 · 1 = 10г;
б) m_{конеч. р-ра}= 4,6 + 0,8 + 10 = 15,4 г;

Найдем ꞷ(HNO₃):
ꞷ(HNO₃) = (6,3/15,4) · 100% = 40,9%
Ответ: ꞷ(HNO₃) = 40,9%

Задание №11

Смесь нитрата магния и нитрата серебра, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 48,32% от общей массы смеси, прокалили до постоянной массы. Выделившуюся смесь газов пропустили через 800 мл воды. При этом объём непоглотившегося газа составил 13,44 л (н.у.). Вычислите массовую долю растворённого вещества в образовавшемся растворе.

Решение

Ответ: ꞷ(HNO₃) = 48,1 %

Пояснение:

2Mg(NO₃)₂ = 2MgO + 4NO₂ + O₂2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

1) По условию, масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46%. Напишем уравнение:
ꞷ_p+= (m_p+(Mg(NO₃)₂ + AgNO₃)/m(Mg(NO₃)₂ + AgNO₃)

Найдем недостающие данные.
Пусть n(Mg(NO₃)₂) = x моль, тогда m(Mg(NO₃)₂) = 148x г
Пусть n(AgNO₃) = y моль, тогда m(AgNO₃) = 170y г;

2) Найдем количество и массу протонов в смеси. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.

а) n_p₊= N_p₊ · n(в-ва)

n_p₊(Mg(NO₃)₂) = (12 + 14 + 48)x = 74x моль
n_p+(AgNO₃) = (47 + 7 + 24)y = 78y моль

б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль

m_p₊(Mg(NO₃)₂) = 74x г;
m_p₊(AgNO₃) = 78y г

3) Решим уравнение:

0,4832 = (74x + 78y)/(148x + 170y) ⇒ 2,49x = 4,14y ⇒ x = 1,66y

4) Найдем и сравним количества веществ в 3 реакции, при этом примем x = 1,66y:

а) n_общ_.(NO₂) = 2n(Mg(NO₃)₂) + n(AgNO₃) = 2x + y = 4,32y моль
n_общ_.(O₂) = 0,5n(Mg(NO₃)₂) + 0,5n(AgNO₃) = 0,5(x+y) = 1,33y моль

б)n(NO₂)/4 < n(O₂)/1, так как 1,08y < 1,32y – следовательно, n(NO₂) в недостатке, расчет будем вести по нему.

P.S. А вообще можно было бы избежать этих всех расчетов и просто оценить избыток/недостаток по соотношению коэффициентов в реакции. Обратим внимание, что в 3й реакции соотношение

n(NO₂) : n(O₂) = 4 : 1

В 1о-й реакции соотношение n(NO₂) : n(O₂) такое же (4 : 1) – это значит, что вещества истратились полностью.
Во 2о-й реакции соотношение n(NO₂) : n(O₂) = 2 : 1 (или 4 : 2) – это значит, что NO₂ истратился полностью, а часть O₂ нет, соответственно n(O₂) – в избытке.

n_ост.(O₂) = 13,44/22,4 = 0,6 моль

Составим уравнение для n_общ.(O₂):
n_общ.(O₂) = n_реаг.(О₂) + n_ост.(О₂)
n_реаг.(О₂) = 1/4n(NO₂) = (2x + y)/4 моль
0,5x + 0,5y = (2x + y)/4 + 0,6 ⇒ y = 2,4 моль – n(AgNO₃).
x = 1,66 · 2,4 = 3,98 = 4 моль – n(Mg(NO₃)₂);

Найдем количество и массу HNO₃:

n(HNO₃) = n(NO₂) = 2 · 4 + 2,4 = 10,4 моль
m(HNO₃) = 10,4 · 63 = 655,2 г;

Найдем массу раствора:

m_{конеч. р-ра}= m(NO₂) + m_истр.(O₂) + m(H₂O)

а) Найдем недостающие данные:

m(NO₂) = 10,4 · 46 = 478,4 г
m(H₂O) = V(H₂O) · ρ(H₂O) = 800 · 1 = 800г;
n_реаг.(О₂) = 1/4n(NO₂) = 2,6 моль
m_реаг.(О₂) = 2,6 · 32 = 83,2 г

б) m_{конеч. р-ра}= 478,4 + 83,2 + 800 = 1361,6 г;

Найдем ꞷ(HNO₃):

ꞷ(HNO₃) = (655,2/1361,6) · 100% = 48,1%
Ответ: ꞷ(HNO₃) = 48,1 %

Задание №12

К 112 г 30%-ного раствора гидроксида калия добавили 13 г цинка. После окончания реакции к образовавшемуся раствору прилили 245 г 20%-ного раствора серной кислоты. Известно, что в условиях, при которых была проведена реакция, растворимость сульфата цинка составляет 57,7 г на 100 г воды, растворимость сульфата калия – 12,0 г на 100 г воды. Вычислите массу выпавшего осадка.

Решение

Ответ: m(K₂SO₄) = 18 г

Пояснение:

Zn + 2KOH + 2H₂O = K₂[Zn(OH)₄] + H₂ (I)

1) Найдем количества веществ, данных в условии.
а) m(KOH) = 112 · 0,3 = 33,6 г
n(KOH) = 33,6 / 56 = 0,6 моль
б) n(Zn) = 13 / 65 = 0,2 моль
2) Сравним количества реагентов:
n(Zn)/1 < n(KOH)/2, следовательно n(KOH) – в избытке.
n_ост.(KOH) = 0,6 – n₁(KOH) = 0,6 – 2n(Zn) = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль
Дальше к полученному раствору добавляют серную кислоту. Обратим внимание, что протекать у нас могут 2 реакции (так как в растворе осталась и комплексная соль, и щелочь). Однако в первую очередь будет протекать реакция нейтрализации, так как ее скорость выше.

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O (II)

3) Найдем n(H₂SO₄):
m(H₂SO₄) = 245 · 0,2 = 49 г
n(H₂SO₄) = 49 / 98 = 0,5 моль
4) Сравним количества веществ в реакции 2:
n(KOH)/2 < n(H₂SO₄)/1 , следовательно n(H₂SO₄) – в избытке. Найдем n_ост_.(H₂SO₄):
n_ост_.(H₂SO₄) = 0,5 – n₂(H₂SO₄) = 0,5 – 1/2n₂(KOH) = 0,5 – 0,1 = 0,4 моль
5) Сравним соотношение n(K₂[Zn(OH)₄]) и n(H₂SO₄):
n₁(K₂[Zn(OH)₄]) = n(Zn) = 0,2 моль
n(H₂SO₄)/ n(K₂[Zn(OH)₄]) = 0,4/0,2 = 2/1– следовательно, n(K₂[Zn(OH)₄]) : n(H₂SO₄) = 1 : 2
Значит будет протекать следующая реакция:

K₂[Zn(OH)₄] + 2H₂SO₄ = K₂SO₄ + ZnSO₄ + 4H₂O (III)

6) В условии просят найти массу выпавшего осадка. Так как в «привычный» осадок в уравнениях реакций ничего не выпадает, а в условии дана растворимость двух солей, приходим к выводу, что в осадок будет выпадать одна или две соли (нужно проверить). Здесь необходимо вспомнить понятие о насыщенном растворе. После того, как содержание соли в растворе превышает значение её растворимости при данной температуре, часть соли кристаллизуется и выпадает в осадок.
7) Найдем количества и массу двух солей:
а) n(K₂SO₄) = n₂(K₂SO₄) + n₃(K₂SO₄) = 1/2n₂(KOH) + n(K₂[Zn(OH)₄]) = 0,1 + 0,2 = 0,3 моль
m(K₂SO₄) = 0,3 · 174 = 52,2 г
б) n(ZnSO₄) = n(K₂[Zn(OH)₄]) = 0,2 моль
m(ZnSO₄) = 0,2 · 161 = 32,2 г
Так как в условии растворимость дается на 100 г воды, необходимо найти массу воды в конечном растворе.
m(H₂O) = m_конеч_._р_—_ра – m(K₂SO₄) –m(ZnSO₄)
а) m_конеч_._р_—_ра = m_р_—_ра(KOH) + m(Zn) – m(H₂) + m_р_—_ра(H₂SO₄)
Найдем недостающие данные:
n(H₂) = n(Zn) = 0,2 моль
m(H₂) = 0,2 · 2 = 0,4 г
m_{конеч. р-ра} = 112 + 13 – 0,4 + 245 = 369,6 г

б) m(H₂O) = 369,6 – 52,2 – 32,2 = 285,2 г

9) Проанализируем растворимость для двух солей. Составим пропорции:
а) для K₂SO₄: если в 100 г воды растворяется 12 г соли, то в 285,2 г воды растворяется x г соли:

x = (285,2 · 12)/100 = 34,2 г соли способно раствориться. По расчетам в задаче образовалось 52,2 г соли.
52,2 – 34,2 = 18 г – K₂SO₄ выпадет в осадок.

б) для ZnSO₄: если в 100 г воды растворяется 57,7 г соли, то в 285,2 г воды растворяется y г соли:
y = (285,2 · 57,7)/100 = 164,56 г соли способно раствориться. По расчетам в задаче образовалось 32,2г соли. Масса образовавшейся соли не превышает растворимость, поэтому ZnSO₄ в осадок не выпадает.
Ответ: m(K₂SO₄) = 18 г

Задание №13

Алюминий массой 8,1 г сплавили с 9,6 г серы. Полученную смесь растворили в 96 г насыщенного раствора гидроксида натрия. Вычислите массу выпавшего осадка. Растворимость гидроксида натрия составляет 100 г на 100 г воды, растворимость сульфида натрия в условиях реакции – 20,6 г на 100 г воды.

Решение

Ответ: m(Na₂S) = 14,62 г

Пояснение:

1) Для начала сравним количества веществ в 1ой реакции и определим, какое из них находится в избытке.
а) n(Al) = 8,1 / 27 = 0,3 моль
n(S) = 9,6 / 32 = 0,3 моль
б)n(S)/3 < n(Al)/2 , так как 0, 1 < 0,15 – следовательно, n(Al) – избыток, n(S) – недостаток.
Сразу определим n_ост.(Al) и n_обр.(Al₂S₃)
n_ост_.(Al) = 0,3 – 2/3n(S) = 0,3 – 0,2 = 0,1 моль;
n_обр_.(Al₂S₃) = 1/3n(S) = 1/3 · 0,3 = 0,1 моль;

2) Полученную смесь веществ составляют 0,1 моль Al и 0,1 моль Al₂S₃. Запишем реакции:

Al₂S₃ + 8NaOH = 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂S (II)
2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ (III)

3) Найдем количество NaOH. В условии дана его растворимость, а также сказано о том, что раствор насыщенный. По растворимости найдем массу NaOH.
ρ(NaOH) = 100 г на 100 г воды, можно записать это в расчете на массу раствора, то есть 100 г (NaOH) на 200 г раствора NaOH. Составим пропорцию:
Если в 200 г насыщенного раствора растворяется 100 г NaOH, то в 96 г насыщенного раствора растворяется x г NaOH.
x = (100 · 96) / 200 = 48 г – m(NaOH)
n(NaOH) = 48 / 40 = 1,2 моль
4) Найдем n_ост.(NaOH):
n_ост_.(NaOH) = 1,2 – n₂(NaOH) – n₃(NaOH) = 1,2 – 8n(Al₂S₃) – n₃(Al) = 1,2 – 0,8 – 0,1 = 0,3 моль
m_ост.(NaOH) = 40 · 0,3 = 12 г
5) В условии просят найти массу выпавшего осадка. Так как в «привычный» осадок в уравнениях реакций ничего не выпадает, а в условии дана растворимость NaOH и Na₂S, приходим к выводу, что в осадок будут выпадать оба вещества или одно из них. Также необходимо вспомнить понятие о насыщенном растворе. После того, как содержание соли в растворе превышает значение её растворимости при данной температуре, часть соли кристаллизуется и выпадает в осадок.
6) Найдем m(Na₂S):
n(Na₂S) = 3n(Al₂S₃) = 0,1 · 3 = 0,3 моль
m(Na₂S) = 0,3 · 78 = 23,4 г
7) Так как в условии растворимость дается на 100 г воды, необходимо найти массу воды в конечном растворе.
m(H₂O) = m_{конеч. р-ра}– m(Na₂S) – m(Na[Al(OH)₄]) – m_ост_.(NaOH)
а) m_{конеч. р-ра} = m(Al) + m(S) – m(H₂) + m_р-ра(NaOH)
Найдем недостающие данные:
n(H₂) = 3/2n₃(Al) = 3/2 · 0,1 = 0,15 моль
m(H₂) = 0,15 · 2 = 0,3 г
n(Na[Al(OH)₄]) = 2n(Al₂S₃) + n(A
m_{конеч. р-ра} = 8,1 + 9,6 – 0,3 + 96 = 113,4 г
б) m(H₂O) = 113, 4 – 23,4 – 35,4 – 12 = 42,6 г
Проанализируем растворимость для Na₂S и NaOH. Составим пропорции:
а) для Na₂S: если в 100 г воды растворяется 20,6 г соли, то в 42,6 г воды растворяется x г соли:
x = (20,6 · 42,6)/100 = 8,78 г соли способно раствориться. По расчетам в задаче образовалось 23,4 г соли.
23,4 – 8,78 = 14,62 г – K₂SO₄ выпадет в осадок.
б) для NaOH: если в 100 г воды растворяется 100 г гидроксида , то в 42,6 г воды растворяется y г NaOH:
y = (42,6 ·100 )/100 = 42,6 г соли способно раствориться. По расчетам в задаче образовалось 12 г NaOH. Масса образовавшегося NaOH не превышает растворимость, поэтому NaOH в осадок не выпадает.
Ответ: m(Na₂S) = 14,62 г

Задание №14

Кристаллогидрат нитрата железа(II), в котором массовая доля протонов в ядрах всех атомов составляет 52,05%, прокалили до постоянной массы. Твёрдый остаток растворили в 300 г йодоводородной кислоты, взятой в избытке. Через образовавшуюся смесь пропустили сернистый газ, при этом прореагировало 2,24 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю соли йодоводородной кислоты в конечном растворе и массу исходного кристаллогидрата.

Решение

Ответ: m(Fe(NO3)2 ∙ 9H2O) = 68,4 г; ꞷ(FeI₂) = 19,23%

Пояснение:

Записать разложение кристаллогидрата сразу мы не можем, так как нам неизвестно соотношение безводной соли и воды в кристаллогидрате, но мы можем записать его в общем виде для начала. Важно(!) в конце всех расчетов не забыть записать правильное уравнение:

4Fe(NO₃)₂ ∙ nH₂O = 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ + 4nH₂O (I)

Дальше можем записать остальные уравнения:

Fe₂O₃ + 6HI = 2FeI₂ + I₂ + 3H₂O (II)
SO₂ + I₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HI (III)

Можем сразу найти n(SO₂):

n(SO₂) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
Далее найдем n(I₂), n(Fe₂O₃), так как они взаимосвязаны:
n(I₂) = n(SO₂) = 0,1 моль
n(Fe₂O₃) = n(I₂) = 0,1 моль
По количеству оксида железа (III) найдем количество безводной соли в кристаллогидрате и заодно ее массу:
n(Fe(NO₃)₂) = 4/2n(Fe₂O₃) = 2 · 0,1 = 0,2 моль
m(Fe(NO₃)₂) = 0,2 · 180 = 36 г

Известно, что массовая доля протонов в ядрах всех атомов кристаллогидрата составляет 52,05%. Составим уравнение для неё:

ꞷ_p+= m_p+(Fe(NO₃)₂) · m_p+(H₂O) / m(Fe(NO3)2 ∙ nH2O)
Пусть n(H₂O) = x моль, тогда m(H₂O) = 18x г
Найдем количество и массу протонов в ядрах кристаллогидрата. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.

а) n_p₊= N_p₊ ∙ n(в-ва)
n_p₊(Fe(NO₃)₂) = (26 + 14 + 48) · 0,2 = 17,6 моль
n_p₊(H₂O) = (2 + 8)x = 10x моль

б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль
m_p₊( Fe(NO₃)₂) = 17,6 г;
m_p₊(H₂O) = 10x г

Решим уравнение:

0, 5205 = (17,6 + 10x) / (36 + 18x)
18,738 + 9,369x = 17,6 + 10x
1,138 = 0,631x
x = 1,8 моль – n(H₂O) в кристаллогидрате, m(H₂O) = 1,8 · 18 = 32,4 г

Найдем общую массу кристаллогидрата, а затем его молярную массу, так как зная молярную массу можно вывести его формулу. При этом помним, что количество кристаллогидрата равно количеству его безводной соли, так как в 1 формульной единице кристаллогидрата содержится 1 формульная единица безводной соли.

m(Fe(NO₃)₂∙nH₂O) = m(Fe(NO₃)₂) + m(H₂O) = 36 + 32,4 = 68,4 г
M(Fe(NO₃)₂∙nH₂O) = m/n
M(Fe(NO₃)₂∙nH₂O) = 68,4/0,2 = 342 (г/моль).

Учитывая, что M(Fe(NO₃)₂∙nH₂O) = M(Fe(NO₃)₂) + M(H₂O) – найдем молярную массу воды, а из нее и количество молекул воды в кристаллогидрате.

M(H₂O) = 342 – 180 = 162 (г/моль), N(H₂O) = 162/18 = 9 молекул воды содержит 1 формульная единица кристаллогидрата.

Формула кристаллогидрата: Fe(NO₃)₂∙9H2O. Не забываем уравнять 1-ую реакцию(!)

4Fe(NO₃)₂∙9H₂O = 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ + 36H₂O

Найдем количество и массу соли йодоводородной кислоты – FeI₂:

n(FeI₂) = 2n(Fe₂O₃) = 2 · 0,1 = 0,2 моль
m(FeI₂) = 0,2 · 310 = 62 г

Найдем массу конечного раствора. При этом помним, что для расчета массы раствора необходимо сложить массы всех добавленных субстанций и вычесть из этого массу всех газов и осадков. Обратим внимание, что выпавший йод в реакции (II), израсходовался в реакции (III). Фактически это означает, что массу йода надо сначала вычесть затем прибавить при расчете массы раствора. То есть при расчете массы раствора массу йода можно не использовать.

m_{конеч. р-ра}= m(Fe₂O₃) + m_р-ра(HI) + m(SO₂)

Найдем недостающие данные:

m(SO₂) = 0,1 · 64 = 6,4 г
m(Fe₂O₃) = 0,1 · 160 = 16 г
m_{конеч. р-ра}= 16 + 300 + 6,4 = 322,4 г

Найдем массовую долю FeI₂:
ꞷ(FeI₂) = (62/322,4) · 100% = 19,23% .

Ответ: m(Fe(NO3)2 ∙ 9H2O) = 68,4 г; ꞷ(FeI₂) = 19,23%

Задание №15

Через 440 г раствора нитрата меди(II), в котором 52,5% от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, пропускали электрический ток, используя инертные электроды. После того как на аноде выделилось 6,72 л (н.у.) газа электрический ток отключили, а электроды оставили в растворе. Определите массовую долю всех протонов в растворе после окончания всех реакций.

Решение

Ответ: ꞷ_p+ = 52,78%

Пояснение:

Запишем уравнение реакции электролиза:

2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4HNO₃ (I)

1) По условию, масса протонов в ядрах всех атомов составляет 52,5% от общей массы раствора. Найдем массу протонов:
(440/100) · 52,5 = 231 г
Пусть n(Cu(NO₃)₂) = x моль, m(Cu(NO₃)₂) = 188x г.
Пусть n(H₂O) = y моль, m(H₂O) = 18y г.
Составим первое уравнение системы: 188x + 18y = 440
Найдем количество протонов в ядрах всех атомов. При этом помним, что количество протонов численно равно порядковому номеру элемента в периодической системе, а молярная масса протона составляет 1г/моль.
а) n_p₊= N_p₊ ∙ n(в-ва)
n_p₊(Cu(NO₃)₂) = (29 + 14 + 48) · x = 91x моль
n_p+(H₂O) = (2 + 8)y = 10y моль
б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль
m_p₊(Cu(NO₃)₂) = 91x г;
m_p₊(H₂O) = 10y г
Составим второе уравнение системы: 91x + 10y = 231
2) Решим систему уравнений:

24,2x = 24,2
x = 1 моль – n(Cu(NO₃)₂)
y = 14 моль – n(H₂O)
3) Дальше необходимо проверить, идет ли далее электролиз воды. Для этого нам необходимо рассчитать количество выделившегося на аноде газа и сравнить его с тем количеством, которое бы выделилось, если бы электролиз соли прошел полностью.
n(газа) = 6,72/22,4 = 0,3 моль
n₁(O₂) = 0,5n(Cu(NO₃)₂) = 0,5 · 1 = 0,5 моль
0,3 < 0,5 – из чего делаем вывод, что электролиза воды не было, но электролиз соли прошел не полностью, и часть её осталась в растворе.
4) В условии сказано, что электроды после окончания электролиза оставили в растворе, поэтому кислота из анодного пространства стала растворять медь, образовавшуюся на катоде.
5) Чтобы записать следующую реакцию, необходимо знать концентрацию азотной кислоты, так как реакция может протекать с образованием NO либо NO₂.
Обратим внимание, что количество веществ в 1ой реакции дальше нужно считать по количеству выделившегося кислорода, так как он в недостатке.
n(HNO₃) = 4n(O₂) = 0,3 · 4 = 1,2 моль
m(HNO₃) = 1,2 · 63 = 75,6 г
Найдем массу раствора после1ой реакции:
m_р_—_ра₁ = m_р_—_ра(Cu(NO₃)₂) – m(Cu) – m(O₂)
m_{р-ра 1} = 440 – (2n(O₂) ·64) – (0,3 · 32) = 440 – 38,4 – 9,6 = 392 г
Найдем концентрацию HNO₃:
ꞷ(HNO₃) = (75,6/392) · 100% = 19,28% — следовательно, кислота разбавленная, поэтому растворение меди протекает с образованием NO.

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (II)

6) Сравним количества меди и азотной кислоты и определим избыток/недостаток.
n(HNO₃)/8 < n(Cu)/3 = 1,2/8 < 0,6/3 = 0,15 < 0,2 – следовательно, HNO3 в недостатке.
Найдем количество и массу прореагировавшей меди:
n₂(Cu) = 3/8n(HNO₃) = 0,45 моль
m₂(Cu) = 0,45 · 64 = 28,8 г

7) В задаче просят найти массовую долю протонов в растворе после окончания всех реакций. Для начала нам необходимо определиться с тем, какие вещества остались в растворе. Это: нитрат меди (II) и вода.
а) Найдем общее количество и массу нитрата меди(II):
n_общ_.(Cu(NO₃)₂) = n₁_ост_.(Cu(NO₃)₂) + n₂ _обр_.(Cu(NO₃)₂)
n_общ_.(Cu(NO₃)₂) = (1 – 2n₁(O₂)) + 3/8n(HNO₃) = 1 – 0,6 + 0,45 = 0,85 моль
m_общ.(Cu(NO₃)₂) = 0,85 · 188 = 159,8 г

б) Найдем общее количество воды:
m(H₂O) = m_{конечн.}_р-ра – m(Cu(NO₃)₂)
m_{конечн.}_р-ра = m_{р-ра 1}+ m_{прореаг.}(Cu) – m(NO)
m_{конечн.}_р-ра = 392 + 28,8 – (2/8n(HNO₃) · 30) = 392 + 28,8 – 9 = 411,8 г
m(H₂O) = 411, 8 – 159,8 = 252 г
n(H₂O) = 252/18 = 14 моль

Найдем количество и массу протонов в конечном растворе. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.

а) n_p₊= N_p₊ ∙ n(в-ва)
n_p₊(Cu(NO₃)₂) = (29 + 14 + 48) · 0,85 = 77,35 моль
n_p+(H₂O) = (2 + · 14 = 140 моль

б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль
m_p₊(Cu(NO₃)₂) = 77,35 г;
m_p+(H₂O) = 140 г

9) Найдем ꞷ_p+:
ꞷ_p+ = (77,35 + 140)/411,8 · 100% = 52,78% .
Ответ: ꞷ_p+ = 52,78%

Задание №16

Через 526,5 г раствора хлорида натрия, в котором массовая доля протонов в ядрах всех атомов составляет 54,7%, пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 22,4 л (н.у.) газа. К образовавшемуся в результате электролиза раствору добавили 13 г цинка. Определите массовую долю всех протонов в конечном растворе.

Решение

Ответ: ꞷ_p+ = 54,8%

Пояснение:

2NaCl + 2H₂O = H₂ + Cl₂ + 2NaOH (I)

1) По условию, масса протонов в ядрах всех атомов составляет 54,7% от общей массы раствора. Найдем массу протонов:
(526,5/100) · 54,7 = 288 г
Пусть n(NaCl) = x моль, тогда m(NaCl) = 58,5x г
Пусть n(H₂O) = y моль, тогда m(H₂O) = 18y г
Составим 1-е уравнение системы: 58,5x + 18y = 526,5

2) Найдем количество протонов в ядрах всех атомов. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.
а) n_p₊= N_p₊ ∙ n(в-ва)
n_p₊(NaCl) = (11 + 17) · x = 28x моль
n_p+(H₂O) = (2 + 8)y = 10y моль
б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль
m_p₊(NaCl) = 28x г;
m_p₊(H₂O) = 10y г
Составим второе уравнение системы: 28x + 10y = 288
3) Решим систему уравнений:

8,1x = 8,1
x = 1, т.е. n(NaCl) = 1 моль
y = 26, т.е. n(H₂O) = 26 моль
4) Дальше необходимо проверить, идет ли электролиз воды. Для этого нам необходимо рассчитать количество выделившегося на аноде газа и сравнить его с тем количеством, которое бы выделилось, если бы электролиз соли прошел полностью.
n(газа) = 22,4/22,4 = 1 моль
n₁(Cl₂) = 0,5n(NaCl) = 0,5 · 1 = 0,5 моль
m₁(Cl₂) = 0,5 · 71 = 35,5 г – выделилось при электролизе соли.
0,5 < 1 – из чего делаем вывод, что помимо электролиза соли также шел и электролиз воды.
Запишем вторую и третью реакцию.

2H₂O = 2H₂ + O₂ (II)
Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂ (III)

Найдем сразу количество цинка: n(Zn) = 13/65 = 0,2 моль
5) Из прошлого пункта мы понимаем, что n(газа) = n(Cl₂) + n(O₂). Можем найти количество и массу кислорода во второй реакции:
n(O₂) = 1 – 0,5 = 0,5 моль;
m(O₂) = 0,5 · 32 = 16 г
6) В задаче просят найти массовую долю протонов в растворе после окончания всех реакций. Для начала нам необходимо определиться с тем, какие вещества остались в растворе. Это: NaOH, H₂O, Na₂[Zn(OH)₄].
а) Найдем общее количество и массу NaOH:
n_ост.(NaOH) = n_обр.(NaOH) – n_истр.(NaOH)
n_ост.(NaOH) = 2n₁(Cl) – 2n(Zn) = 1 – 0,4 = 0,6 моль
m_ост.(NaOH) = 0,6 · 40 = 24 г

б) Найдем общее количество и массу Na₂[Zn(OH)₄]:
n(Na₂[Zn(OH)₄]) = n(Zn) = 0,2 моль
m(Na₂[Zn(OH)₄]) = 0,2 · 179 = 35,8 г

в) Сразу найти количество и массу H₂O нельзя, так как:
m(H₂O) = m_{конечн.}_р-ра – m(NaOH) – m(Na₂[Zn(OH)₄])

Поэтому сначала найдем массу конечного раствора. При этом помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки.
m_{конечн.}_р-ра = m_р-ра(NaCl) – m₁(H₂) – m₁(Cl₂) – m₂(H₂) – m₂(O₂) + m(Zn) – m₃(H₂)

Найдем недостающие данные:
n₁(H₂) = n₁(Cl₂) = 0,5 моль; m₁(H₂) = 0,5 · 2 = 1 г
n₂(H₂) = 2n₂(O₂) = 1 моль; m₁(H₂) = 1 · 2 = 2 г
n₃(H₂) = n(Zn) = 0,2 моль; m₁(H₂) = 0,2 · 2 = 0,4 г

Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн.}_р-ра = 526,5 – 1 – 35,5 – 2 – 16 + 13 – 0,4 = 484,6 г

Теперь мы можем найти количество и массу воды:
m(H₂O) = 484,6 – 24 – 35,8 = 424,8 г; n(H₂O) = 424,8/18 = 23,6 моль

7) Найдем количество и массу протонов в конечном растворе. При этом помним, что количество протонов = порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль.

а) n_p₊= N_p₊ ∙ n(в-ва)
n_p₊(NaOH) = (11 + 8 + 1) · 0,6 = 12 моль
n_p₊(H₂O) = (2 + · 23,6 = 236 моль
n_p₊(Na₂[Zn(OH)₄]) = (11 · 2 + 30 + 8 ·4 + 4 · 1) · 0,2 = 17,6 моль
б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль

m_p₊(NaOH) = 12 г;
m_p₊(H₂O) = 236 г
m_p₊( Na₂[Zn(OH)₄]) = 17,6 г

Найдем ꞷ_p+ :
ꞷ_p+ = (12 + 236 + 17,6)/484,6 · 100% = 54,8%
Ответ: ꞷ_p+ = 54,8%

Задание №17

Через 500 г раствора хлорида бария, в котором 53% от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,96 л (н.у.) газа. К образовавшемуся в результате электролиза раствору добавили 63,6 г карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

Решение

Ответ: ꞷ_ост.(Na₂CO₃) = 2,43 %

Пояснение:

BaCl₂ + 2H₂O = H₂ + Cl₂ + Ba(OH)₂ (I)

По условию, масса протонов в ядрах всех атомов составляет 54,7% от общей массы раствора. Найдем массу протонов:
(500/100) · 53 = 265 г

Пусть n(BaCl₂) = x моль, тогда m(BaCl₂) = 208x г
Пусть n(H₂O) = y моль, тогда m(H₂O) = 18y г

Составим первое уравнение системы: 208x + 18y = 500

Найдем количество протонов в ядрах всех атомов. При этом помним, что количество протонов равно порядковому номеру элемента, а молярная масса одного протона составляет 1г/моль. Если забыли об этом вспоминаем состав атома водорода — 1 протон и 1 электрон, масса электрона пренебрежимо мала, поэтому можно считать, что масса протона равна массе одного атома водорода.

а) n_p₊= N_p₊ ∙ n(в-ва)
n_p₊(BaCl₂) = (56 + 17 · 2) · x = 90x моль
n_p+(H₂O) = (2 + 8)y = 10y моль

б) m_p₊ = n_p₊ · 1г/моль
m_p₊(BaCl₂) = 90x г;
m_p₊(H₂O) = 10y г

Составим 2-е уравнение системы: 90x + 10y = 265 г

Решим систему уравнений:

46x = 23
x = 0,5, т.е. n(BaCl₂) = 0,5 моль,
y = 22, т.е. n(H₂O) = 22 моль.

Дальше необходимо проверить, идет ли электролиз воды. Для этого нам необходимо рассчитать количество выделившегося на аноде газа и сравнить его с тем количеством, которое бы выделилось, если бы электролиз соли прошел полностью.

n(газа) = 8,96/22,4 = 0,4 моль,
n₁(Cl₂) = n(BaCl₂) = 0,5 моль

0,4 < 0,5 – из чего делаем вывод, что электролиза воды не было и электролиз соли прошел не полностью, и часть её осталась в растворе.

Обратим внимание, что количество веществ в 1ой реакции дальше нужно считать по количеству выделившегося хлора, так как он в недостатке.

Найдем n_ост.(BaCl₂) = 0,5 – n₁(BaCl₂) = 0,5 – n(Cl₂) = 0,5 – 0,4 = 0,1 моль

Запишем следующие реакции:

Ba(OH)₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2NaOH (II)
BaCl₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2NaCl (III)

Найдем количество добавленного карбоната натрия:
n(Na₂CO₃) = 63,6 / 106 = 0,6 моль

Далее найдем количество и массу оставшегося карбоната натрия, так как в задаче просят найти его массовую долю:
n_ост_.(Na₂CO₃) = 0,6 – n₂(Na₂CO₃) – n₃(Na₂CO₃)
n₂(Na₂CO₃) = n(Ba(OH)₂) = n(Cl₂) = 0,4 моль;
n₃(Na₂CO₃) = n_ост_.(BaCl₂) = 0,1 моль;
n_ост_.(Na₂CO₃) = 0,6 – 0,4 – 0,1 = 0,1 моль
m_ост_.(Na₂CO₃) = 0,1 · 106 = 10,6 г

Найдем массу конечного раствора. При этом помним, что масса раствора – это всё, что смешали, минус образовавшиеся газы и осадки.

m_{конечн. р-ра}= m_р-ра(BaCl₂) – m(H₂) – m(Cl₂) + m(Na₂CO₃) – m_общ.(BaCO₃)

Найдем недостающие данные:
n(H₂) = n(Cl₂) = 0,4 моль; m(H₂) = 0,4 · 2 = 0,8 г
m(Cl₂) = 0,4 · 71 = 28,4 г
n_общ.(BaCO₃) = n(Ba(OH)₂) + n_ост.(BaCl₂) = 0,4 + 0,1 = 0,5 моль;
m_общ.(BaCO₃) = 0,5 · 197 = 98,5 г

Теперь мы можем найти массу раствора:

m_{конечн. р-ра}= 500 – 0,8 – 28,4 + 63,6 – 98,5 = 435,9 г
Найдем ꞷ_ост.(Na₂CO₃):
ꞷ_ост.(Na₂CO₃) = (10,6/435,9) · 100% = 2,43 %

Ответ: ꞷ_ост.(Na₂CO₃) = 2,43 %.

Источник

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

Задания 34 (2022). Расчет массовой доли химического соединения в смеси.