Как решать расчетные задачи по химии егэ - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Доронина Н.Ю.,

учитель химии МОАУ СОШ

с УИОП №37 г. Кирова

Методика выполнения заданий ЕГЭ из области
расчетных задач по химии

При ознакомлении с демонстрационным вариантом контрольных
измерительных материалов ЕГЭ следует иметь в виду, что задания, включённые в
него, не охватывают всех элементов содержания, которые будут проверяться с
помощью вариантов реальных КИМ.

Полный перечень элементов, которые могут контролироваться
на едином государственном экзамене, приведён в кодификаторе элементов
содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных
учреждений для единого государственного экзамена по химии.

Распространенная ошибка – подготовка к ЕГЭ только по
подобным заданиям ДЕМО варианта.

Назначение демонстрационного варианта заключается в том,
чтобы дать возможность любому участнику ЕГЭ составить представление о структуре
вариантов КИМ, типах заданий и об уровнях их сложности: базовом, повышенном и
высоком. Приведённые критерии оценки выполнения заданий высокого уровня
сложности, с развёрнутым ответом, включённые в этот вариант, дают представление
о требованиях к полноте и правильности записи развёрнутого ответа.

КИМ ЕГЭ по химии содержит пять расчетных задач:

— три задачи в части 1 оцениваются по 1 баллу каждая

— 34 – комбинированная расчетная задача – 4 балла

—
35 – задача на вывод
формулы органического соединения и доказательства его химических свойств или
получения – 3 балла

27-28-29

Типы расчетных задач, которые могут быть предложены (еще
раз акцентирую внимание, что нельзя полностью полагаться на ДЕМО вариант, решая
только аналогичные задания, необходимо смотреть кодификатор проверяемых
элементов знаний).

Общая позиция по данным задачам – цена 1 балл, т.е. это
не комбинированная задача, а задача, где проверяется один элемент знаний
– понятие «растворы», «тепловой эффект», «избыток», вычисление массы,
объема или количества вещества по уравнению химической реакции.

Ответ необходимо записывать в соответствии с
рекомендациями (акцент – внимательно читать рекомендации в скобках и
обязательно читать рекомендации в прямоугольнике перед заданиями — единицы
измерения писать не надо) – до сотых, до десятых, до целого числа, и учащиеся
часто по невнимательности допускают неправильное округление.

1)
Задачи на растворы.

—
Научить четко понимать, что такое

«Раствор
(вещество + растворитель)», что такое «Вещество».

— Начинать решать задачу с записи формулы:

«массовая доля = масса вещества /масса раствора»

— вычитывая задачу, «собирать» вещество в числителе,
раствор в знаменателе.

—
Т.е. решать эту задачу
быстро – не по действиям, а осуществляя сразу «сборку» по формуле

Например,

1.
Вычислите массу
нитрата калия, которую следует растворить в 150 г раствора с массовой долей
этой соли 10% для получения раствора с массовой долей 12%

w
= mв. / m р-ра

0,12 = х+150 · 0,1 / х + 150

х = 3,4

Прогнозируемая
ошибка

0,12 = х+150 · 0,1/ 150

х = 3

2.
Вычислите массовую
долю серной кислоты в растворе, получившемся при смешивании 120 г 20%-ного и
40г 50%-ного растворов этой же кислоты

w = mв. / m р-ра

w = 120 · 0,2+40·0,5 / 120 + 50

3. Вычислите массовую долю азотной кислоты в
растворе, полученном после добавления 20 г воды к 160 г ее 5%-ного раствора

w
= mв. / m р-ра

w
= 160 · 0,05 / 20 + 160

Распространенная ошибка: 5% переводят в 0,5.

2)
Задачи с участием газообразных веществ

—
Объёмы реагирующих и
образующихся газов, измеренные при одинаковых условиях, относятся как небольшие
целые числа (коэффициенты в уравнении реакции)

Например,

1. Какой объём (н.у.) аммиака может
теоретически образоваться при взаимодействии 50 л (н.у.) азота с необходимым
объёмом водорода?

N2 + 3H2 =2NH3

n(NH3) = 2n(N2)

50·2=100

— Задачи, где вопрос
«найти объем воздуха» при обжиге часто ведет к ошибочным ответам:

1
причина – ошибки в уравнении химической реакции (до одного оксида)

2
причина – ошибки в коэффициентах

3 причина – сопоставление «Кислород = Воздух»

Например,

Какой объем воздуха потребуется для обжига 0,3
моль сульфида меди (II)?

3)
Задачи на тепловой эффект
химической реакции

Акцент — ТЭХР — теплота, выделенная или поглощенная
термодинамической системой при протекании в ней химической реакции, что это
именно та цифра, которая прописывается в ТХУР.

Задачи несложные, забываются учащимся и, поэтому, перед
экзаменом необходимо напомнить, как
они решаются.

Кроме данных типов наиболее распространенными являются
задачи на нахождение массы осадка, объема или количества вещества.

Задания 34 – это комбинированные расчетные задачи. Их
выполнение требует знания химических свойств веществ и предполагает
осуществление некоторой совокупности действий, обеспечивающих получение
правильного ответа. В числе таких действий назовем следующие:

–
составление уравнений
химических реакций (согласно данным условиям задачи), необходимых для
выполнения стехиометрических расчетов;

–
выполнение расчетов, необходимых
для нахождения ответов на поставленные в условии задачи вопросы;

–
формулирование логически
обоснованного ответа на все поставленные в условии задачи вопросы.

Условия заданий 34 наиболее разнообразны по содержанию
и алгоритму их выполнения по сравнению с другими заданиями.

Несмотря на то, что в процессе выполнения этих заданий
выпускники используют почти одни и те же понятия и формулы для расчетов, все же
каждая задача предусматривает использование своего алгоритма решения.

Задачи чаще всего бывают 2 типов:

— комбинированная задача с участием растворов,

— комбинированная задача на электролиз,

— комбинированная задача с участием смеси веществ и др.

— с использованием понятия «порция веществ»

— с использованием понятия «пластинки металлов»

Например,

В избытке кислорода сожгли 8
г серы. Полученный газ пропустили через 200 г 85%-ного раствора гидроксида
натрия. Определите массовые доли
солей в полученном растворе.

I.
Рассуждение о химических
процессах, описанных в задаче.

1. Внимательно прочитать
задачу.

2. Определить, какие химические процессы описаны в задаче. Например,

— сожгли серу в кислороде;

— полученный газ пропустили через раствор
гидроксида натрия.

3.
Написать уравнения реакций
всех химических процессов (чаще всего учащиеся сначала останавливаются в
данной задаче на двух химических процессах)

S + O2 = SO2

SO2 + NaOH =NaHSO3 или SO2 + 2NaOH =
Na2SO3 + H2O

4.
Извлечь из текста
максимум информации.

Например, в данной задаче
фраза

«Определите массовые доли солей в
полученном растворе», говорит
о том, что в результате получится не одна, а несколько солей.

5.
Сформулировать проблему:
«Какие соли могли еще получиться в результате данных химических процессов» —
сформулировать ответ: соли образованные однокислотным основанием и
двухосновной кислотой могут быть только кислые или средние.

II. Выполнение расчетов и формулировка выводов по расчетам.

6.
Провести химические расчеты и

— определить количество вещества серы и, затем,
сернистого газа (0,25 моль)

— определить количество гидроксида натрия (0,4моль)

7.
На основании уравнений
химических реакций сформулировать выводы:

— Если бы соотношение было 1:1, то получилась бы только
кислая соль

— Если бы соотношение было 1:2, то получилась бы только
средняя соль.

Но, ни количественное соотношение, рассчитанное по данным
задачи, ни само условие, где говорится о нескольких солях, не удовлетворяют
данным выводам.

8.
Возникшее противоречие
должно привести к рациональной мысли, что оставшееся в избытке вещество
продолжает реагировать с образовавшейся солью.

При этом данная задача может быть решена двумя способами
в зависимости от того как развивалась мысль ученика

SO2 + NaOH =NaHSO3	SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O	Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3

9.
Необходимо учить
сопоставлять происходящие химические процессы с математическими расчетами:
«сколько образовалось – сколько израсходовалось» – рациональный способ
максимально большее количество расчетов проводить по количеству вещества, затем
переводя его в массу вещества.

10.
Вычисление массы раствора («суммируем по тексту задачи, вычитаем

по уравнениям»)

—
обратиться к тексту задачи
и ответить на вопрос «Из чего
собирался раствор» (проще всего изобразить стакан и стрелками обозначить, что
собирается в емкость) суммировать массы растворов (ошибка — суммируют массу
вещества из раствора), веществ.

—
обратиться к уравнениям
химических реакций и вычислить массы осадков и (или) газообразных веществ, если
они образовались в результате реакций и вычесть их из массы раствора.

11. Прочитать вопрос задачи и четко рассчитать массовые
доли веществ, исходя из вопроса задачи.

Таким образом,

Важно научить работать с текстом задачи (обращаться к
тексту задачи на каждом этапе решения)

1
этап — записать краткое
условие и вопросы задачи, понять химические процессы, написать уравнения
химических реакций — 1б.

2
этап (+работа с
уравнениями химических реакций) – используя численные данные задачи произвести
расчеты (вычислить количества веществ, определить избыток, прописать какое
вещество находится в избытке) -1б.

3
этап (+работа с
уравнениями химических реакций) – найти массы искомых веществ, вычислить массы
раствора -1б.

4
этап – произвести расчеты
в соответствии с заданными вопросами задачи (массовые доли вещества в растворе
и т.д.) -1б.

4 балла за задачу выставляются:

1 балл – уравнения химических
реакций

1 балл – обработка данных задачи

1 балл логическое решение задачи

1 балл – правильный ответ

12.
Часто в задачах 34 такая
подсказка как «Определите массовые доли солей в полученном растворе» бывает
минимизирована фразой «Определите состав и массовые доли всех веществ в
полученном растворе»

В данном случае необходимо обратить внимание на то, что рассчитать надо

— не только массовые доли образовавшихся веществ,

—
но и вещества, которое
определили как избыток – т.е., рассчитать массу вещества, которое осталось, не
прореагировало после реакции и вычислить его
долю.

—
массовую долю воды
рациональнее считать, вычитая из 100% (1) все рассчитанные доли веществ.

13.
Другая ситуация
«Рассчитайте массовую долю серной кислоты в полученном растворе», при этом
серная кислота по условию задачи уже прореагировала с карбидом алюминия. Если
нет навыка решения такого типа задач, то возникают затруднения с пониманием
сути происходящих химических процессов. Необходимо научить, что данная ситуация
сразу говорит о то, что кислота дана в избытке и прореагировала не полностью,
необходимо найти массу этого избытка и ее долю в растворе.

14.
Также при подготовке к 34
необходимо обратить внимание еще на один тип задач – задачи на смеси: где смесь
веществ обрабатывают одним реагентом, затем ту же навеску обрабатывают другим
реагентом. Данные задачи требуют более четкого подхода к пониманию химических
процессов описанных в задаче и все расчеты и уже
будут связаны с логической цепью происходящих химических реакций.

Задачи на определение формулы органического вещества бывают нескольких
видов.

—
Определение формулы
вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества;

— Определение формулы вещества по продуктам сгорания;

— Определение формулы вещества по химическим свойствам.

Основная сложность этих задач – составление структурной формулы
вещества по описанию его свойств.

Выпускники теряют баллы на этой задаче. Причин бывает несколько:

— Некорректное оформление;

— Решение не математическим путем, а методом перебора;

— Неверно вычислена молекулярная формула вещества;

— Ошибки в уравнении реакции с участием вещества,
записанного в общем виде.

—
Ошибки в написании
структурной формулы и подтверждения свойств (получения) данного вещества.

Плюс данной задачи – в тексте прописаны все оцениваемые
элементы знаний 1-3, что соответствует количеству баллов за задачу.

При сжигании образца некоторого органического соединения
массой 14,8 г получено 35,2 г углекислого газа и 18,0 г воды. Известно, что
относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 37. В ходе
исследования химических свойств этого вещества установлено, что при взаимодействии
этого вещества с оксидом меди(II) образуется кетон.

На основании данных условия задания:

1)
произведите вычисления,
необходимые для установления молекулярной формулы органического вещества;

2) запишите молекулярную формулу исходного
органического вещества;

3) составьте структурную формулу этого вещества,
которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;

4) напишите уравнение реакции этого вещества с
оксидом меди(II).

Элементы
ответа.

1. Найдено количество вещества продуктов сгорания:

Общая формула вещества – CxHyOz

n(CO2) = 35,2 / 44 = 0,8 моль; n(С) = n(CO2) = 0,8 моль

n(H2O) = 18,0 / 18 = 1,0 моль; n(H) = 2n(H2O) = 1,0 · 2 = 2,0 моль

m(O) = 14,8 – 0,8 · 12 – 2 = 3,2 г; n(O) = 3,2 ⁄ 16 = 0,2 моль

Научить четко прописывать обоснования действий

2. Определена молекулярная формула вещества: x : y : z = 0,8
: 2 : 0,2 = 4 : 10 : 1

Вычисленная формула – C4H10O

Mвыч(C4H10O) = 74 г/моль

Mист(CxHyOz) = 37 · 2 = 74 г/моль

Молекулярная формула исходного вещества – C4H10O

3. Составлена структурная формула вещества:

CH3CH(OH)CH2CH3

Обязательно акцентировать внимание на этапах решения
задачи, выполняя итог по каждому элементу задания

4. Записано уравнение реакции вещества с оксидом меди(II):

CH3CH(OH)CH2CH3 + CuO → CH3COCH2CH3 + Cu + H2O

Осуществляя подготовку к заданию 40 не останавливаться
только на решении задач по продуктам сгорания, обязательно решать и другие типы
задач на вывод формул органических соединений

И в этом случае ошибки могут быть следующие

Например, решение задач, где необходимо написать уравнение в общем виде

Написание
уравнения в общем виде

1.
Работая с текстом задачи,
четко определить, какой класс органических соединений предложен в задаче, и
использовать общую формулу именно этого класса

2.
Необходимо знать
химические свойства органических соединений, но для того, чтобы успешно
преодолеть первый этап решения данного типа задач нужно уметь записывать
уравнения химических реакций в общем виде (что составляет определенные
сложности для учащихся, этому нужно учить).

3.
Как один из вариантов
предлагать ученикам сначала записать предложенную в задаче реакцию на
каком-либо конкретном веществе, затем перевести ее в общий вид.

4.
Необходимо научить
расставлять коэффициенты, особое внимание при этом уделить реакциям сгорания,
как углеводородов, так и кислородосодержащих и азотсодержащих органических соединений.

5.
Только при правильно
написанной реакции со всеми коэффициентами выставляется

1 балл.

1 балл — Вычисление
количества вещества, молярной массы и молекулярной формулы искомого вещества

1. Основная формула, которая используется на данном этапе
это определение количества через молярную массу (или молярный объем).

2. Запись этой формулы при решении дает возможность
визуального контакта, и быстрее наводит на мысль как обработать данные задачи.

3. Необходимо четко научить вести записи:

—
определение количества известного вещества

— сопоставление по уравнению и вывод количества искомого вещества

—
расчет молярной массы искомого вещества

1 балл — определение структурной формулы
искомого вещества

1.
Научить работать с общей
формулой вещества и рассчитывать n, если известна молярная масса

Если М(CnH2n+1OH)=46

12n + 2n +1 + 16
+1 =46

14n = 28

n = 2

2.
Обратить внимание, что при
данных расчетах не допускать грубого округления, что n при
расчетах должно получиться целое число, а если не получается, необходимо
искать ошибку?

— пересмотреть общую формулу вещества, коэффициенты,
пересчитать молярную массу.

3.
При записи ответа
обязательно обратиться к тексту задачи и внимательно прочитать вопрос:

варианты — определите молекулярную
формулу

— определите структурную формулу и назовите вещество

— напишите все структурные изомеры для данного вещества
и т.д. Записывая ответ, четко следовать заданному вопросу.

1 балл – написание уравнения выведенного
вещества по описанным свойствам

4. Четко следуя описанию химически процессов написать
уравнение химических реакций.

Т.о. осуществляя подготовку к решению расчетных задач по
химии в рамках ЕГЭ необходимо повторить все типы задач школьного курса как
неорганической, так и органической химии.

Источник

В этой статье мы коснемся нескольких краеугольных понятий в химии, без которых совершенно невозможно
решение задач. Старайтесь понять смысл физических величин, чтобы усвоить эту тему.

Я постараюсь приводить как можно больше примеров по ходу этой статьи, в ходе изучения вы увидите множество примеров
по данной теме.

Относительная атомная масса — A_r

Представляет собой массу атома, выраженную в атомных единицах массы. Относительные атомные массы указаны в периодической
таблице Д.И. Менделеева. Так, один атом водорода имеет атомную массу = 1, кислород = 16, кальций = 40.

Относительная молекулярная масса — M_r

Относительная молекулярная масса складывается из суммы относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав вещества.
В качестве примера найдем относительные молекулярные массы кислорода, воды, перманганата калия и медного купороса:

M_r (O₂) = (2 × A_r(O)) = 2 × 16 = 32

M_r (H₂O) = (2 × A_r(H)) + A_r(O) = (2 × 1) + 16 = 18

M_r (KMnO₄) = A_r(K) + A_r(Mn) + (4 × A_r(O)) = 39 + 55 + (4 * 16) = 158

M_r (CuSO₄*5H₂O) = A_r(Cu) + A_r(S) + (4 × A_r(O)) + (5 × ((A_r(H) × 2) +
A_r(O))) = 64 + 32 + (4 × 16) + (5 × ((1 × 2) + 16)) = 160 + 5 * 18 = 250

Моль и число Авогадро

Моль — единица количества вещества (в системе единиц СИ), определяемая как количество вещества, содержащее столько же структурных единиц
этого вещества (молекул, атомов, ионов) сколько содержится в 12 г изотопа ¹²C, т.е. 6 × 10²³.

Число Авогадро (постоянная Авогадро, N_A) — число частиц (молекул, атомов, ионов) содержащихся в одном моле любого вещества.

Больше всего мне хотелось бы, чтобы вы поняли физический смысл изученных понятий. Моль — международная единица количества вещества, которая
показывает, сколько атомов, молекул или ионов содержится в определенной массе или конкретном объеме вещества. Один моль любого вещества
содержит 6.02 × 10²³ атомов/молекул/ионов — вот самое важное, что сейчас нужно понять.

Иногда в задачах бывает дано число Авогадро, и от вас требуется найти, какое вам дали количество вещества (моль). Количество вещества в химии
обозначается N, ν (по греч. читается «ню»).

Рассчитаем по формуле: ν = N/N_A количество вещества 3.01 × 10²³ молекул воды и 12.04 × 10²³ атомов углерода.

Мы нашли количества вещества (моль) воды и углерода. Сейчас это может показаться очень абстрактным, но, иногда не зная, как найти
количество вещества, используя число Авогадро, решение задачи по химии становится невозможным.

Молярная масса — M

Молярная масса — масса одного моля вещества, выражается в «г/моль» (грамм/моль). Численно совпадает с изученной нами ранее
относительной молекулярной массой.

Рассчитаем молярные массы CaCO₃, HCl и N₂

M (CaCO₃) = A_r(Ca) + A_r(C) + (3 × A_r(O)) = 40 + 12 + (3 × 16) = 100 г/моль

M (HCl) = A_r(H) + A_r(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль

M (N₂) = A_r(N) × 2 = 14 × 2 = 28 г/моль

Полученные знания не должны быть отрывочны, из них следует создать цельную систему. Обратите внимание: только что мы рассчитали
молярные массы — массы одного моля вещества. Вспомните про число Авогадро.

Получается, что, несмотря на одинаковое число молекул в 1 моле (1 моль любого вещества содержит 6.02 × 10²³ молекул),
молекулярные массы отличаются. Так, 6.02 × 10²³ молекул N₂ весят 28 грамм, а такое же количество молекул
HCl — 36.5 грамм.

Это связано с тем, что, хоть количество молекул одинаково — 6.02 × 10²³, в их состав входят разные атомы, поэтому и
массы получаются разные.

Часто в задачах бывает дана масса, а от вас требуется рассчитать количество вещества, чтобы перейти к другому веществу в реакции.
Сейчас мы определим количество вещества (моль) 70 грамм N₂, 50 грамм CaCO₃, 109.5 грамм HCl. Их молярные
массы были найдены нам уже чуть раньше, что ускорит ход решения.

ν (CaCO₃) = m(CaCO₃) : M(CaCO₃) = 50 г. : 100 г/моль = 0.5 моль

ν (HCl) = m(HCl) : M(HCl) = 109.5 г. : 36.5 г/моль = 3 моль

Иногда в задачах может быть дано число молекул, а вам требуется рассчитать массу, которую они занимают. Здесь нужно использовать
количество вещества (моль) как посредника, который поможет решить поставленную задачу.

Предположим нам дали 15.05 × 10²³ молекул азота, 3.01 × 10²³ молекул CaCO₃ и 18.06 × 10²³ молекул
HCl. Требуется найти массу, которую составляет указанное число молекул. Мы несколько изменим известную формулу, которая поможет нам связать
моль и число Авогадро.

Теперь вы всесторонне посвящены в тему. Надеюсь, что вы поняли, как связаны молярная масса, число Авогадро и количество вещества.
Практика — лучший учитель. Найдите самостоятельно подобные значения для оставшихся CaCO₃ и HCl.

Молярный объем

Молярный объем — объем, занимаемый одним молем вещества. Примерно одинаков для всех газов при стандартной температуре
и давлении составляет 22.4 л/моль. Он обозначается как — V_M.

Подключим к нашей системе еще одно понятие. Предлагаю найти количество вещества, количество молекул и массу газа объемом
33.6 литра. Поскольку показательно молярного объема при н.у. — константа (22.4 л/моль), то совершенно неважно, какой газ мы
возьмем: хлор, азот или сероводород.

Запомните, что 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра. Итак, приступим к решению задачи. Поскольку какой-то газ
все же надо выбрать, выберем хлор — Cl₂.

Моль (количество вещества) — самое гибкое из всех понятий в химии. Количество вещества позволяет вам перейти и к
числу Авогадро, и к массе, и к объему. Если вы усвоили это, то главная задача данной статьи — выполнена

Относительная плотность и газы — D

Относительной плотностью газа называют отношение молярных масс (плотностей) двух газов. Она показывает, во сколько раз одно вещество
легче/тяжелее другого. D = M (1 вещества) / M (2 вещества).

В задачах бывает дано неизвестное вещество, однако известна его плотность по водороду, азоту, кислороду или
воздуху. Для того чтобы найти молярную массу вещества, следует умножить значение плотности на молярную массу
газа, по которому дана плотность.

Запомните, что молярная масса воздуха = 29 г/моль. Лучше объяснить, что такое плотность и с чем ее едят на примере.
Нам нужно найти молярную массу неизвестного вещества, плотность которого по воздуху 2.5

Предлагаю самостоятельно решить следующую задачку (ниже вы найдете решение): «Плотность неизвестного вещества по
кислороду 3.5, найдите молярную массу неизвестного вещества»

Относительная плотность и водный раствор — ρ

Пишу об этом из-за исключительной важности в решении
сложных задач, высокого уровня, где особенно часто упоминается плотность. Обозначается греческой буквой ρ.

Плотность является отражением зависимости массы от вещества, равна отношению массы вещества к единице его объема. Единицы
измерения плотности: г/мл, г/см³, кг/м³ и т.д.

Для примера решим задачку. Объем серной кислоты составляет 200 мл, плотность 1.34 г/мл. Найдите массу раствора. Чтобы не
запутаться в единицах измерения поступайте с ними как с самыми обычными числами: сокращайте при делении и умножении — так
вы точно не запутаетесь.

Иногда перед вами может стоять обратная задача, когда известна масса раствора, плотность и вы должны найти объем. Опять-таки,
если вы будете следовать моему правилу и относится к обозначенным условным единицам «как к числам», то не запутаетесь.

В ходе ваших действий «грамм» и «грамм» должны сократиться, а значит, в таком случае мы будем делить массу на плотность. В противном случае
вы бы получили граммы в квадрате

К примеру, даны масса раствора HCl — 150 грамм и плотность 1.76 г/мл. Нужно найти объем раствора.

Массовая доля — ω

Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Важно заметить, что в понятие раствора входит
как растворитель, так и само растворенное вещество.

Массовая доля вычисляется по формуле ω (вещества) = m (вещества) / m (раствора). Полученное число будет показывать массовую долю
в долях от единицы, если хотите получить в процентах — его нужно умножить на 100%. Продемонстрирую это на примере.

Решим несколько иную задачу и найдем массу чистой уксусной кислоты в широко известной уксусной эссенции.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Ниже приведен подробный разбор демоверсии ЕГЭ-2023 по химии, проектная версия. Задания разобраны от 1 до 34 подряд, приведена логика рассуждения по каждому из них. Если есть желание разобраться более детально, то переходите по ссылкам в тексте или записывайтесь к нам на курс.

Для выполнения первого задания всегда рекомендую расписать электронно-графические формулы элементов (с ячейками). В большинстве случаев достаточно изобразить внешний и предвнешний уровень. Напомню также, что для элементов дальше IV периода не нужно изображать формулу целиком, а можно воспользоваться аналогией строения валентных подуровней с соседом из подгруппы. По приведенным элементам:

Цезий находится в первой группе, главной подгруппе, аналог натрия по строению внешнего уровня. Имеет 1 электрон на 6s-подуровне, он же является неспаренным.
Углерод находится в четвертой группе, главной подгруппе. На внешнем уровне имеет 4 электрона, из них неспаренных два, которые находятся на 2р-подуровне.
Кислород находится в шестой группе, главной подгруппе. На внешнем уровне имеет 6 электронов, из них неспаренных два, которые находятся на 2р-подуровне.
Хром находится в шестой группе, побочной подгруппе. Необходимо вспомнить о проскоке электрона, за счет которого на внешнем уровне, 4s-подуровне, имеет 1 электрон, а не предвнешнем, 3d-подуровне, – пять. Итого 6 неспаренных.
Азот находится в пятой группе, главной подгруппе. На внешнем уровне имеет 5 электронов, из них неспаренных три, которые находятся на 2р-подуровне.

Выбираем углерод и кислород, у обоих по два неспаренных электрона.

Ответ: 23

Необходимо вспомнить, что к р-элементам можно отнести элементы главных подгрупп шести последних групп в периоде. Представители первых двух относятся к s-элементам, а элементы побочных подгрупп относим к d-элементам. Исходя из приведенных соображений, выбираем пункты 2), 3), 5).

Атомный радиус уменьшается направо по периоду, поэтому располагаем выбранные ранее элементы в порядке 2), 5), 3).

Ответ: 253

Для выполнения такого рода заданий рекомендую выписать на лист бумаги высшую и низшую степени окисления для каждого из элементов.

Цезий имеет высшую степень окисления +1, низшую – 0. Разность 1.
Углерод имеет высшую степень окисления +4, низшую – -4. Разность 8.
Кислород имеет высшую степень окисления +2, низшую – -2. Разность 4.
Хром имеет высшую степень окисления +6, низшую – 0. Разность 6.
Азот имеет высшую степень окисления +5, низшую – -3. Разность 8.

Таким образом, выбираем углерод и азот.

Ответ: 25

В задании, по сути, есть два фильтра: по типу строения и по характеру связи. Начнем с типа строения. Поскольку необходимо выбрать вещества молекулярного строения, то сразу можно исключить соли и иные соединения, имеющие ионные связи. Убираем из рассмотрения пункты 1) и 4). Среди оставшихся нужно найти вещества с ковалентной полярной связью. Вспомним, что такая связь может возникать между атомами разных неметаллов (или сильно различающихся фрагментов в органических молекулах). По такому принципу можно исключить пункт 5). Остаются вещества 2) и 3).

Ответ: 23

К двухосновным кислотам относятся те из них, которые содержат в молекуле 2 атома водорода, способных замещаться на катионы металлов. Подобным требованиям отвечает сернистая кислота, пункт 4).

К средним можно отнести соли, не содержащие способных к замещению атомов водорода, фрагментов ОН, комплексных ионов и подобного. Из приведенного списка можно взять аммиачную селитру, тривиальное название нитрата аммония.

К амфотерным гидроксидам можно отнести гидроксиды металлов в степенях окисления +3 и +4, также гидроксиды бериллия, цинка, свинца, олова. Подойдет пункт 2).

Ответ: 482

Попробуем найти в приведенном списке сильные кислоты. Пункт 1) подходит, поскольку в пункте 3) находится слабая кислота. Таким образом X уже установлен.

Среди оставшихся пунктов нужно найти вещество, которое при добавлении вызовет растворение гидроксида алюминия. Поскольку гидроксид является амфотерным, то сможет прореагировать с кислотой, кроме наиболее слабых, или щелочью. Среди приведенных соединений можно взять 4), поскольку гидроксид калия является щелочью.

Ответ: 14

Для выполнения подобных заданий советую следующий порядок действий:

Берем вещество из левого столбика
Классифицируем его, вспоминаем характерные типы реакций для такого класса соединений
Оцениваем его с точки зрения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств
Подбираем вещества и правого столбика, противоположные по свойствам и способные реагировать с веществом из правого столбика

Пункт А):

Сера относится к простым веществам-неметаллам, средняя по активности. Способна вступать в реакцию со щелочами, сильными окислителями и активными восстановителями. С водой и кислотами, кроме кислот-окислителей, реакции нет.

В пункте 1) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 2) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 3) водород выступит против серы в качестве восстановителя, хлор и кислород – окислители. Подходит.

В пункте 4) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 5) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

Пункт Б):

Оксид серы (VI) относится к кислотным оксидам, реагирует с водой, большинством веществ основной и амфотерной природы. Восстановительных свойств не проявляет, может быть окислителем.

В пункте 1) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 2) оксид бария – основный, КОН – щелочь, с водой реакция тоже есть. Подходит.

В пункте 3) хлор и кислород – окислители, не подходит.

В пункте 4) нет реакции с уксусной кислотой, не подходит.

В пункте 5) нет реакции уже со вторым веществом, дальше не продолжаем.

Пункт В):

Гидроксид цинка относится к амфотерным гидроксидам, может реагировать со щелочами, кислотами. Выраженных окислительных или восстановительных свойств не проявляет. В воде нерастворим, с солями не обменивается.

В пункте 1) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 2) нет реакции с водой, не подходит.

В пункте 3) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 4) реагирует с кислотами и щелочью. Подходит.

В пункте 5) нет реакции с хлоридом бария, не подходит.

Пункт Г):

Бромид цинка относится к солям, может вступать в реакции обмена со щелочами и солями. Может проявлять восстановительные свойства за счет бромид-иона.

В пункте 1) обмен имеет смысл с первым и вторым веществам, с третьим будет ОВР. Подходит.

В пункте 2) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 3) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 4) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

В пункте 5) нет реакции уже с первым веществом, дальше не продолжаем.

Ответ: 3241

Для ответа на вопрос имеет смысл оценить свойства веществ в каждой паре, а при необходимости записать уравнение реакции между ними. Сделаем и то, и другое.

В пункте А) магний является сильным восстановителем, а концентрированная серная кислота – окислителем. Магний способен восстановить серу до низшей степени окисления:

4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O

В пункте Б) встречаются основный оксид и кислота, произойдет обмен:

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

В пункте В) сера выступает в качестве восстановителя, а концентрированная серная кислота – окислитель. Произойдет ОВР:

S + 2H₂SO₄ = 3SO₂ + 2H₂O

В пункте Г) сероводород выступает в качестве восстановителя, а кислород – окислитель. Произойдет ОВР:

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

Ответ: 5144

Обратим внимание, что железо в одну стадию переходит в степень окисления +3. Для этого нам нужен сильный окислитель- хлор.

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Во второй реакции железо понижает степень окисления до +2, поэтому необходимо найти восстановитель. Им тут может быть только йодид калия.

2FeCl₃ + 2KI = 2FeCl₂ + I₂ + 2KCl

Ответ: 43

Для установления соответствия имеет смысл найти в структурах из левого столбика характерные функциональные группы и фрагменты.

В структуре А) видим фрагмент -NH-, который можно отнести ко вторичному амину. Циклическая структура молекулы в данном случае ничего не значит.

В структуре Б) есть аминогруппа и карбоксильная группа. Соответственно, вещество можно отнести к аминокислотам.

В структуре В) есть структурный фрагмент -С(О)NH- и просматриваются два остатка от аминокислот, что указывает на дипептид.

Ответ: 231

К решению подобных заданий может быть несколько подходов. Можно для начала определить молекулярную формулу бутена-1, а затем сравнить ее с молекулярными формулами предложенных вариантов. Изомеры по определению должны иметь одинаковые молекулярные формулы.

Бутен-1 – С₄Н₈

С₄Н₁₀
С₄Н₈
С₄Н₆
С₄Н₆
С₄Н₈

Ответ: 25

Поскольку подкисленный раствор перманганата проявляет сильные окислительные свойства, следует поискать вещества, которые могут окисляться с образованием карбоновой кислоты. Прокомментируем все предложенные пункты:

Окисляется с разрывом кратной связи, кислота будет
Не окисляется
Окисляется по боковой цепи, кислота будет
Не окисляется
Окисляется до кислоты

Ответ: 135

Метиламин относится к первичным алифатическим аминам, проявляет выраженные основные свойства, вступает в реакции алкилирования, реагирует с азотистой кислотой. Прокомментируем все предложенные пункты:

Алкан, низкая активность, реакции нет
Хлоралкан, реакция алкилирования, реагирует
Водород, гидрировать нечего, не реагирует
Основание, не реагирует
Кислота, образование соли, реагирует

Ответ: 25

Для решения имеет смысл записать классы соединений из левого столбика, далее оценить происходящие изменения:

А) 1,2-дигалогеналкан – алкен

Б) моногалогеналкан – алкен

В) моногалогеналкан – алкан

Г) 1,2-дигалогеналкан – алкин

По изменениям назвать тип происходящей реакции и подобрать к ней подходящий реагент:

А) дегалогенирование, магний

Б) дегидрогалогенирование, спиртовой раствор щелочи

В) реакция Вюрца, натрий

Г) дегидрогалогенирование, спиртовой раствор щелочи

Ответ: 1252

Для надежности перед выбором ответа имеет смысл преобразовать названия веществ в формулы и прописать предложенные реакции. Попробуем это сделать:

А) 2CH₃COOH + Na₂S = 2CH₃COONa + H₂S

Б) HCOOH + NaOH = HCOONa + H₂O

В) HCOH + 4Cu(OH)₂ = 2Cu₂O + CO₂ + 5H₂O

Г) 2CH₃CH₂OH + 2Na = 2CH₃CH₂ONa + H₂

Ответ: 5462

При рассмотрении цепочек превращений бывает полезно посмотреть через одну стадию и оценить, как можно осуществить такое превращение. Также очень полезно сравнить число атомов углерода в исходной молекуле и продукте, может навести на мысль.

В первых двух реакциях цепочки число атомов углерода удваивается, что наводит на мысль о реакции Вюрца. Если рассуждение верное, то веществом Х должен быть галогеналкан. Действительно, его можно получить в одну стадию из спирта, а затем превратить в алкан.

Следующее превращение можно понять, если посмотреть на условия реакции. Нагревание линейного алкана в присутствии хлорида алюминия приводит к его изомеризации в разветвленный алкан.

Ответ: 54

Для решения можно переписать вещества в парах в виде формул, оценить их окислительно-восстановительные свойства и возможность реакции между ними:

K₂S – восстановитель, KMnO₄ – окислитель, имеет смысл
H₂SO₄ – окислитель, NaCl – очень слабый восстановитель, не ОВР
NH₄Cl – очень слабый восстановитель, NaNO₂ – окислитель, специфический случай обмена, сопровождаемого ОВР
SiO₂ – выраженных окислительно-восстановительных свойств не проявляет, Na₂CO₃ — выраженных окислительно-восстановительных свойств не проявляет, не ОВР
HI – восстановитель, Na₂Cr₂O₇ – сильный окислитель, имеет смысл

Для надежности можно записать уравнения реакций между ними:

2KMnO₄ + 3K₂S + 4H₂O = 2MnO₂ + 3S + 8KOH
NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl
NaNO₂ + NH₄Cl = NaCl + N₂ + 2H₂O
Na₂CO₃ + SiO₂ = Na₂SiO₃ + CO₂
Na₂Cr₂O₇ + 14HI = 2NaI + 2CrI₃ + 3I₂ + 7H₂O

Ответ: 135

Изменение давления не будет влиять на скорость реакций, в которых нет газообразных реагентов. Среди приведенных пунктов это будут 2), 3), 5).

Ответ: 235

Для решения подобных заданий нужно расставить степени окисления на атомах азота до и после реакции.

Если степень не меняется, то азот не проявляет окислительно-восстановительных свойств. Так будет в пункте А) (переход -3 в -3).

Если степень увеличится, то азот проявляет восстановительные свойства. Так будет в пунктах Б) (переход -3 в 0) и В) (переход -3 в +2).

Ответ: 422

В первом случае для решения необходимо вспомнить зависимость продуктов электролиза от состава соли:

А) соль образована катионом активного металла и кислородсодержащим анионом, на электродах выделятся водород и кислород.

Б) соль образована катионом активного металла и галогенид-ионом, на электродах выделятся водород и галоген.

В) соль образована катионом малоактивного металла и галогенид-ионом, на электродах выделятся металл и галоген.

Ответ: 342

Во втором случае нужно помнить, что алюминий получают при электролизе раствора оксида в расплаве криолита. Калий и подобные наиболее активные металлы только из расплавов галогенидов. Кислород в данном случае можно получить при электролизе водного раствора фторида калия.

Ответ: 124

Для начала имеет смысл определить класс каждого из соединений:

Средняя соль
Средняя соль
Средняя соль
Сильная кислота

Исходя из этого уже можно сказать, что наиболее низкое значение рН (самая кислая среда) будет в пункте 4).

Как разобраться с солями? Нужно оценить их способность к гидролизу и потенциальное влияние на среду раствора:

Соль сильной кислоты и сильного основания, не гидролизуется, среда нейтральная
Соль слабого основания и сильной кислоты, гидролиз по катиону, среда кислая
Соль сильного основания и слабой кислоты, гидролиз по аниону, среда щелочная

Ответ: 4213

В задании на равновесие следует учитывать разные факторы. Пройдем по каждому из пунктов:

А) кислота при диссоциации может дать дополнительное количество ионов Н⁺, которые участвуют в равновесии. При увеличении их концентрации равновесие сместится в сторону обратной реакции.

Б) давление в данном случае не окажет влияния, поскольку нет участников-газов

В) повышение температуры сместит равновесие в сторону эндотермической реакции. В данном случае – прямой.

Г) твердая щелочь может раствориться и прореагировать с Н⁺, уменьшая концентрацию таких ионов в системе. Равновесие сместится в сторону прямой реакции.

Ответ: 2311

Задания подобного типа удобнее всего решать с помощью таблицы. Данный подход к решению задания ЕГЭ-2023 на равновесие в реакторе можно посмотреть по ссылке ниже:

Способ, на мой взгляд, наиболее оптимальный и доступный каждому.

Ответ: 25

В первом случае нужно подобрать такое вещество из правого столбика, которое реагирует с одним или двумя веществами из пары в левом столбике. При этом очень важно, чтобы реакция сопровождалась видимыми признаками:

Пара А):

Есть реакция с азотной кислотой, сопровождается выделением газа и растворением твердого вещества. Нитрат натрия не реагирует. Подходит.
Есть реакция с азотной кислотой, но внешних признаков нет. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.

Пара Б):

Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Есть реакция с гидроксидом калия, но внешних признаков нет. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Есть реакция с гидроксидом натрия, сопровождается образованием осадка. Хлорид калия не реагирует. Подходит.

Пара В):

Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Есть реакция с хлоридом бария, сопровождается образованием осадка. Хлорид натрия не реагирует. Подходит.

Пара Г):

Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Специфический случай, поскольку один из изначально образовавшихся нерастворимых гидроксидов (Al(OH)₃) может раствориться снова при избытке щелочи. Подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.
Нет реакции ни с одним веществом из пары. Не подходит.

В заданиях второго типа имеет смысл записать происходящие реакции и попытаться себе их представить. Как может выглядеть и что увидим:

2CH₃CH₂COOH + 2Li = 2CH₃CH₂COOLi + H₂
2CH₃CH(OH)CH₃ + 2K = 2CH₃CH(OK)CH₃ + H₂
Zn(OH)₂ + 2CH₃COOH = Zn(CH₃COO)₂ + 2H₂O
C₂H₂ + 2Br₂ = CHBr₂-CHBr₂

В первом и втором случаях наблюдаем выделение газообразного водорода. В третьем наблюдаем растворение осадка гидроксида цинка. В четвертом исчезнет окраска брома, наблюдается обесцвечивание.

Ответ: 4415

Задание 25 охватывает несколько совершенно разнородных тем, каждая из которых требует отдельного блока знаний. Приведу здесь ссылки на полезные материалы по заданию, поскольку многое здесь нужно просто выучить.

По первому блоку следует знать, что сопряженные алкадиены используются для производства каучуков, а алкены – пластмасс. Метан в составе природного газа используют в качестве топлива.

По второму блоку можно относительно легко соотнести мономер и полимер, если представить себе структуру молекулы мономера. В молекуле этена всего два атома углерода, поэтому элементарное звено формулы полимера тоже содержит два атома углерода. По той же логике здесь можно действовать и для пропена с дивинилом.

Третий блок нужно просто выучить. По переработке углеводородов можно заглянуть сюда. Хорошее описание технологических процессов можно посмотреть здесь.

Ответ: 234; 214; 312

Для решения подобных заданий на растворы рекомендую использовать метод таблиц, подробно описанный здесь.

В итоге решение задачи сводится к уравнению вида

(15+х)/(150+х) = 0,12

15+х = 18+0,12х

0,88х = 3

х = 3,4

Ответ: 3,4 г

Задания такого типа сводятся к решению пропорции. Для начала переведем известный объем аммиака в количество:

n(NH₃) = V(NH₃)/V_m = 0,56/22,4 = 0,025 (моль)

2 моль – 92 кДж

0,025 моль – х кДж

х = 1,15 кДж

Ответ: 1,15 кДж

Для решения первой задачи запишем уравнение протекающей реакции:

CaCO₃ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Далее вычислим количество нитрата кальция:

n(Ca(NO₃)₂) = m(Ca(NO₃)₂)/M(Ca(NO₃)₂) = 196800/164 = 1200 (моль)

Вычислим массу чистого карбоната кальция, который содержался в известняке:

m(CaCO₃) = n(Ca(NO₃)₂)·M(Ca(NO₃)₂) = 1200·100 = 120000 (г) = 120 (кг)

Вычислим массу примесей в известняке:

m(примеси) = m(известняка) – m(CaCO₃) = 150 — 120 = 30 (кг)

Определим массовую долю примеси в известняке:

ω(примеси) = m(примеси)/m(известняка)·100% = 30/150·100% = 20%

Ответ: 20%

Для решения второй задачи запишем уравнение протекающей реакции:

3С₂Н₂ = С₆Н₆

Вычислим количества ацетилена и практически полученного бензола:

n(С₂Н₂) = V(С₂Н₂)/V_m = 26,88/22,4 = 1,2 (моль)

n(С₆Н₆ практ.) = m(С₆Н₆)/M(С₆Н₆) = 23,4/78 = 0,3 (моль)

Вычислим теоретически возможное количество бензола и сравним его с практическим:

n(С₆Н₆ теор.) = n(С₂Н₂)/3 = 1,2/3 = 0,4 (моль)

η(С₆Н₆) = n(С₆Н₆ практ.)/n(С₆Н₆ теор.)·100% = 0,3/0,4·100% = 75%

Ответ: 75%

При выполнении заданий 29 и 30 имеет смысл записать все представленные вещества в виде молекулярных формул:

KMnO₄, NaHCO₃, Na₂SO₃, BaSO₄, KOH, H₂O₂

Далее следует внимательно прочитать описание реакции. Поскольку должно происходить изменение цвета раствора, нужно найти окрашенный реагент. Из предложенных это может быть только KMnO₄. Это вещество проявляет сильные окислительные свойства, поэтому нужно подобрать восстановитель. Осадка в ходе реакции образоваться не должно, поэтому брать нейтральную среду нельзя. В противном случае выпадет осадок MnO₂. Среда может быть кислой или щелочной. Кислоты в предложенном наборе нет, поэтому выберем гидроксид калия для создания среды. Восстановителей в предложенном наборе два: сульфит натрия и пероксид водорода. Пероксид брать нельзя, поскольку по описанию реакции газа образоваться не должно. Таким образом приходим к выводу, что нужно взять сульфит, перманганат и щелочь. Приведем соответствующую реакцию и электронный баланс:

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

2∙ | Mn⁺⁷ + 1ē → Mn⁺⁶

1∙ | S⁺⁴ – 2ē → S⁺⁶

марганец в степени окисления +7 (или перманганат калия) является окислителем.

сера в степени окисления +4 (или сульфит натрия) – восстановителем.

Есть хороший инструмент для отработки данного задания, рекомендую.

При выполнении заданий 29 и 30 имеет смысл записать все представленные вещества в виде молекулярных формул:

KMnO₄, NaHCO₃, Na₂SO₃, BaSO₄, KOH, H₂O₂

Далее следует внимательно прочитать описание реакции. К кислым солям здесь относится только NaHCO₃. В обмен с ней вступит только гидроксид калия, поскольку кислое и щелочь точно смогут прореагировать. Приведем молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения:

2NaHCO₃ + 2KOH = Na₂CO₃ + K₂CO₃ + 2H₂O

2Na⁺ + 2HCO₃⁻ + 2K⁺ + 2OH⁻ = 2Na⁺ + CO₃²⁻ + 2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H₂O

HCO₃⁻ + OH⁻ = CO₃²⁻ + H₂O

Решение 31 номера сводится к знанию неорганической химии, свойств и реакций отдельных веществ. Приведем уравнения протекающих процессов:

2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4HNO₃

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O

3S + 6KOH = K₂SO₃ + 2K₂S + 3H₂O

Начнем с циклогексана. Получить его путем гидрирования можно, например, из бензола. Его, в свою очередь, можно получить из гексана по реакции дегидроциклизации. Х₁ – бензол. Далее в цепочке много неизвестных веществ, заглянем в самый конец. Циклогексанон относится к кетонам, получить его можно из вторичного спирта. Условия последней реакции на это указывают, поскольку там дан сильный окислитель в кислой среде. Тогда Х₃ – циклогексанол. Получить такой спирт в две стадии нужно из циклоалкана. Тогда можно предположить последовательно галогенирование и замещение полученного галогенпроизводного под действием водного раствора щелочи. Тогда Х₂ – хлорциклогексан, можно бромциклогексан. Последовательность реакций получается следующей:

Решение задачи начинается с анализа и расчета молекулярной формулы. Поскольку продуктами сгорания являются только углекислый газ и вода, можно приписать веществу формулу C_xH_yO_z. Вычислим количества углекислого газа и воды:

n(H₂O) = m(H₂O)/M(H₂O) = 1,8/18 = 0,1 (моль)

n(СО₂) = V(CO₂)/V_m = 4,48/22,4 = 0,2 (моль)

Тогда можно определить количества и массы элементов, входивших в состав исходного вещества:

n(С) = n(СО₂) = 0,2 моль

m(С) = n(С)·M(С) = 0,2·12 = 2,4 г

n(H) = 2n(H₂O) = 0,2 моль

m(H) = n(H)·M(H) = 0,2·1 = 0,2 г

m(О) = m(C_xH_yO_z) − m(С) − m(H) = 3,4 − 2,4 − 0,2 = 0,8 (г)

n(O) = m(O)/M(O) = 0,8/16 = 0,05 (моль)

Вычислим молекулярную формулу неизвестного вещества:

x : y : z = n(С) : n(H) : n(O) = 0,2 : 0,2 : 0,05 = 4 : 4 : 1

Поскольку по условию один из фрагментов молекулы должен содержать 7 атомов углерода, разумным будет удвоить простейшее соотношение и получить формулу C₈H₈O₂.

С₈Н₈О₂ – молекулярная формула

Вещество по условию реагирует со щелочью, процесс гидролиза с образованием соли и спирта. В остатке кислоты 7 атомов углерода и малое количество атомов водорода, что вполне соответствует бензоату. Тогда на спирт приходится всего один атом углерода, что соответствует метанолу. Тогда можно предложить структуру метилбензоата:

Запишем уравнение его реакции с гидроксидом лития:

К заданию 34 следует приступать только после ПОЛНОГО выполнения и проверки всех остальных заданий КИМа. Убедитесь также, что все прочие задания перенесены в бланк ответов, а не остались на черновике. Времени на это задание нужно больше всего, поэтому велик риск потерять остальное и не успеть что-то перенести в бланк.

Для решения следует внимательно прочитать условие и написать реакции, которые сразу же очевидны, без дополнительных расчетов. Здесь их можно записать две:

Ca + 2HCl = CaCl₂ + H₂

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Поскольку напрямую ничего не известно про массу и количество кальция и карбоната кальция, можно сказать, что кальция было х моль, а его карбоната у моль. Тогда в ходе реакций выделилось х моль водорода и у моль углекислого газа. Выразим массы указанных веществ:

m(Ca) = n·M = 40х г

m(CaCO₃) = n·M = 100у г

m(Н₂) = n·M = 2х г

m(CO₂) = n·M = 44у г

Выразим массу раствора после добавления исходной твердой смеси к соляной кислоте:

m(р-ра) = m(Ca) + m(CaCO₃) + m(р-ра HCl) − m(Н₂) − m(CO₂)

m(р-ра) = 40х + 100у + 300 − 2х − 44у = 330 (г)

38х + 56у = 30

Первое уравнение системы готово. Второе составим по массовой доле кальция в исходной смеси:

m(смеси) = m(Ca) + m(CaCO₃) = 40х + 100у (г)

m(Ca) = 40х + 40у (г)

ω(Са) = m(Ca)/m(смеси)·100% = (40х+40у)/(40х+100у)·100% = 50%

(40х+40у)/(40х+100у) = 0,5

Составим и решим систему уравнений:

38х + 56у = 30

(40х + 40у)/(40х + 100у) = 0,5

38х + 56у = 30

(2х + 2у)/(2х + 5у) = 0,5

38х + 56у = 30

2х + 2у = х + 2,5у

38х + 56у = 30

х = 0,5у

75у = 30

у = 0,4

х = 0,2

n(Ca) = 0,2 моль

n(CaСО₃) = 0,4 моль

Далее вычислим количество и массу углекислого газа:

n(СО₂) = n(CaСО₃) = 0,4 моль

m(СО₂) = n(СО₂)·M(СО₂) = 0,4·44 = 17,6 г

Вычислим массу и количество гидроксида натрия:

m(NaOH) = m(р-ра NaOH)·ω(NaOH)/100% = 400·4%/100% = 16 (г)

n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 16/40 = 0,4 (моль)

Далее нужно сравнить количества щелочи и углекислого газа, чтобы понять, какая будет реакция между ними:

n(СО₂)/n(NaOH) = 0,4/0,4 = 1:1

Соотношение 1:1, поэтому образуется кислая соль:

NaOH + CO₂ = NaHCO₃

Вычислим массу образовавшейся соли и массу раствора:

n(NaHCO₃) = n(СО₂) = 0,4 моль

m(NaHCO₃) = n·M = 0,4·84 = 33,6 г

m(р-ра конечн.) = m(р-ра NaOH) + m(CO₂) = 400 + 17,6 = 417,6 (г)

Вычислим массовую долю гидрокарбоната натрия в полученном растворе:

ω(NaHCO₃) = m(NaHCO₃)/m(р-ра конечн.)·100% = 33,6/417,6·100% = 8,05%

Ответ: 8,05%

Источник

Относительная атомная масса — Ar

Относительная молекулярная масса — Mr

Моль и число Авогадро

Молярная масса — M

Молярный объем

Относительная плотность и газы — D

Относительная плотность и водный раствор — ρ

Массовая доля — ω

Относительная атомная масса — A_r

Относительная молекулярная масса — M_r