Задачи на параллельный электролиз химия егэ - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

При электролизе расплавов или водных растворов солей протекают окислительно-восстановительные реакции на электродах (аноде и катоде). В статье рассмотрены расчетные задачи, в которых основной химической реакцией является электролиз — основные приемы и типы решения таких задач.

Какие именно процессы протекают при электролизе и как составлять уравнения химических реакций, протекающих при электролизе, вы можете узнать из статьи.

При решении задач на электролиз необходимо учитывать, что растворенное вещество может подвергнуться электролизу не полностью. Если вещество полностью разложилось под действием тока, далее может протекать электролиз воды по уравнению:

2H₂O → O₂ + 2H₂

При действии тока на растворы некоторых веществ (например, соли активных металлов и кислородсодержащих кислот, щелочи, кислородсодержащие кислоты) количество этих веществ фактически не меняется, т.к. протекающие на катоде и аноде процессы приводят к электролизу воды.

Электролиза с растворимыми электродами в ЕГЭ по химии пока нет.

1. Провели электролиз водного раствора нитрата серебра с инертным анодом. Масса восстановленного на катоде серебра оказалась равной 2,16 г. Какой объём газа (н.у.) выделился на аноде? Вычислите массовую долю кислоты в полученном растворе, если масса раствора 250 г.

Решение и ответ:

Запишем уравнение электролиза раствора нитрата серебра:

4AgNO₃ + 2H₂O → 4Ag + 4HO₃ + O₂

Количество вещества серебра, образовавшегося на катоде:

n(Ag) = m/M = 2,16 г/108 г/моль = 0,02 моль

На аноде выделился кислород. Количество кислорода можем определить из количества серебра по уравнению реакции:

n(O₂) = 1/4·n(Ag) = 1/4 · 0,02 = 0,005 моль

Объем кислорода:

V(O₂) = n·V_m = 0,005·22,4 = 0,112 л

Количество вещества азотной кислоты:

n(HNO₃) = n(Ag) = 0,02 моль

m(HNO₃) = n·M = 0,02 моль·63 г/моль = 1,26 г

Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе:

ω(HNO₃) = m(HNO₃)/*m_р-ра = 1,26/250 = 0,005 = 0,5%

Ответ: V(O₂) = 0,112 л, ω(HNO₃) = 0,5%

2. Провели полный электролиз 200 г раствора хлорида калия с ω(KCl) = 7,45%. К полученному раствору добавили 50 г раствора фосфорной кислоты с ω(H₃PO₄) = 19,6%. Определите формулу образовавшейся при этом соли.

Решение и ответ:

Запишем уравнение электролиза раствора хлорида калия:

2KCl + 2H₂O → 2KOH + Cl₂ + H₂

При полном электролизе вступит в реакцию весь хлорид калия. Определим массу и количество вещества хлорида калия:

m(KCl) = m_р-ра(KCl) ·ω(KCl) = 200 г · 0,075 = 14,9 г

n(KCl) = m/M =14,9 г / 74,5 г/моль = 0,2 моль

Определим количество образовавшейся щелочи:

n(KOH) = n(KCl) = 0,2 моль

Определим количество фосфорной кислоты:

m(H₃PO₄) = m_р-ра(H₃PO₄) ·ω(H₃PO₄) = 50 г · 0,196 = 9,8 г

n(H₃PO₄) = m/M =9,8 г / 98 г/моль = 0,1 моль

При взаимодействии фосфорной кислоты с щелочью возможно образование трех типов солей:

H₃PO₄ + KOH → KH₂PO₄ + H₂O

H₃PO₄ + 2KOH → K₂HPO₄ + 2H₂O

H₃PO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 3H₂O

При соотношении кислоты и щелочи n(H₃PO₄):n(KOH) = 0,1:0,2 или 1:2 протекает вторая реакция и образуется гидрофосфат калия. Количество вещества гидрофосфата калия равно:

n(K₂HPO₄) = n(H₃PO₄) = 0,1 моль

Ответ: K₂HPO₄

3. В процессе электролиза 500 мл раствора гидроксида натрия с ω(NaОН) = 4,6% (ρ = 1,05 г/мл) массовая доля NaОН в растворе увеличилась до 10%. Вычислите объёмы газов (н.у.), выделившихся на электродах.

Решение и ответ:

Уравнение реакции, которая протекает при электролизе раствора гидроксида натрия:

2H₂O → O₂ + 2H₂

Фактически, на катоде восстанавливается водород, на аноде окисляется кислород. Количество щелочи в растворе при этом не изменяется. Определим количество щелочи:

m_р-ра(NaOH) = V_р-ра(NaOH) ·ρ(NaOH) = 500 мл · 1,05 г/мл = 525 г

m(NaOH) = m_р-ра(NaOH) ·ω(NaOH) = 525 г · 0,046 = 24,15 г

n(NaOH) = m/M =24,15 г / 40 г/моль = 0,604 моль

За счет чего же меняется массовая доля? Все очень просто — за счет электролиза воды. Зная, что масса гидроксида натрия не изменилась, найдем массу конечного раствора:

m_р-ра,2(NaOH) = m(NaOH) / ω(NaOH) = 24,15 г / 0,1 = 241,5 г

Количество воды, которая подверглась электролизу:

m(H₂O) = m_р-ра,1(NaOH) – m_р-ра,2(NaOH) = 525 – 241,5 = 283,5 г

n(H₂O) = m/M =283,15 г / 18 г/моль = 15,75 моль

Из уравнения электролиза определим количество вещества водорода и кислорода и их массу:

n(H₂) = n(H₂O) = 15,75 моль

V(H₂) = n·V_m =15,75 моль · 22,4 л/моль = 352,8 л

n(О₂) = 1/2·n(H₂O) = 7,875 моль

V(O₂) = n·V_m = 7,875 моль · 22,4 л/моль = 176,4 л

Ответ: V(H₂) = 352,8 л, V(O₂) = 176,4 л

4. При электролизе (с инертным анодом) 235 г раствора нитрата меди (II) с ω(Cu(NO₃)₂) = 20% на катоде выделилось 9,6 г металла. Вычислите объём газа (н.у.), выделившегося на аноде, и массовые доли кислоты и соли в оставшемся растворе.

5.При электролизе раствора хлорида натрия на катоде выделилось 13,44 л водорода (н.у.). Хлор, выделившийся на аноде, поглотили горячим раствором гидроксида калия. Рассчитайте количества солей – хлорида калия и хлората калия, − образовавшихся в растворе в результате реакции.

6. В результате электролиза раствора хлорида натрия получили раствор, содержащий 20 г гидроксида натрия. Газ, выделившийся на аноде, полностью прореагировал с 500 мл раствора йодида калия. Рассчитайте объём газа (н.у.), выделившегося на аноде и массовую долю йодида калия в растворе.

7. При электролизе 200 г раствора хлорида натрия с массовой долей соли 17,55% из раствора выделилось 3,36 л хлора (н.у.). Определите массовые доли веществ в растворе после прекращения электролиза.

8. При проведении электролиза 500 г 16% раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

Решение.

Во-первых, составляем уравнение реакции электролиза раствора сульфата меди. Как это делать, подробно описано в статье Электролиз.

2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂

Находим массу чистого сульфата меди:

m(CuSO₄) = m_{раствора}*ω(CuSO₄) = 500*0,16 = 80 г

Количество вещества сульфата меди:

n(CuSO₄) = m/M = 80/160 = 0,5 моль

Видно, что на аноде должно выделиться 0,25 моль газа, или 5,6 л.

Однако, в условии сказано, что выделилось только 1,12 л газа. Следовательно, сульфат меди прореагировал не полностью, а только частично.

Находим количество и массу кислорода, который выделился на аноде:

n(O₂) = V/V_m = 1,12/22,4 = 0,05 моль,

m(O₂) = n*M = 0,05*32 = 1,6 г.

Следовательно, в электролиз вступило 0,1 моль сульфата меди.

В растворе осталось 0,4 моль сульфата меди. При этом образовалось 0,1 моль серной кислоты массой 9,8 г и 0,1 моль меди выпало в осадок (масса меди 6,4 г).

При этом масса полученного раствора после электролиза m_р-ра2равна:

m_р-ра2 = 500 – 1,6 – 6,4 = 492 г

Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. При этом количество растворенных веществ поменялось. Зато не поменялась их массовая доля. Найдем массовую долю сульфата меди ω(CuSO₄)₂и серной кислоты ω(H₂SO₄) в растворе, который остался после электролиза:

m(CuSO₄)_ост = n*M = 0,4*160 = 64 г

ω(CuSO₄)₂ = m(CuSO₄)₂/*m_р-ра2 = 64/492 = 0,13 = 13%

ω(H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/*m_р-ра2 = 9,8/492 = 0,02 = 2%

Найдем массу и количество серной кислоты и массу сульфата меди в порции массой m_р-ра3= 98,4 г, которую мы отобрали:

m(CuSO₄)₃ = ω(CuSO₄)₂*m_р-ра3 = 0,13*98,4 = 12,79 г

m(H₂SO₄)₂ = ω(H₂SO₄)*m_р-ра3 = 0,02*98,4 = 1,97 г

n(CuSO₄) = m/M = 12,79/160 = 0,08 моль

n(H₂SO₄) = m/M = 1,97/98 = 0,02 моль

Чтобы осадить ионы меди, гидроксид натрия должен прореагировать и с серной кислотой в растворе, и с сульфатом меди:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2H₂O

В первой реакции израсходуется 0,04 моль гидроксида натрия, во второй реакции 0,16 моль гидроксида натрия. Всего потребуется 0,2 моль гидроксида натрия. Или 8 г чистого NaOH, что соответствует 40 г 20%-ного раствора.

Ответ: масса раствора 40 г.

Задача из досрочного ЕГЭ по химии-2020 на электролиз:

9. Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 11,2 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 665,6 г 25%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
искомых физических величин).

Уравнения реакций:

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu↓ + 2H₂SO₄ + O₂↑ (электролиз)
2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (электролиз)
BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:

m(CuSO₄) = 640 · 0,15 = 96 г n(CuSO₄ ) = 96 / 160 = 0,6 моль

n(O₂) = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль

n(Cu) = n(CuSO₄) = 0,6 моль

m(Cu) = 0,6 · 64 = 38,4 г

n(H₂SO₄) = n(CuSO₄ ) = 0,6 моль

n(O₂ [1]) = 0,5n(CuSO₄) = 0,3 моль

n(O₂ [2]) = 0,5 – 0,3 = 0,2 моль

n(H₂O прореаг.) = 2n(O₂ [2]) = 0,4 моль

m(H₂O прореаг.) = 0,4 · 18 = 7,2 г

m(O₂ [1]) = 32 · 0,3 = 9,6 г

m(BaCl₂) = 665,6 · 0,25 = 166,4 г

n(BaCl₂) = 166,4 / 208 = 0,8 моль

n(BaCl₂ прореаг.) = n(H₂SO₄) = 0,6 моль

n(BaCl₂ осталось) = 0,8 – 0,6 = 0,2 моль

m(BaCl₂ осталось) = 0,2 · 208 = 41,6 г

n(BaSO₄) = n(BaCl₂ прореаг.) = 0,6 моль

m(BaSO₄) = 0,6 · 233 = 139,8 г

Массовая доля хлорида бария в растворе:

m_(р-ра) = 640 + 665,6 – 38,4 – 7,2 – 139,8 – 9,6 = 1110,6 г
ω(BaCl₂) = 41,6 / 1110,6 = 0,037, или 3,7 %

Ответ: ω(BaCl₂) = 3,7 %

10. В результате электролиза раствора хлорида натрия получили раствор, содержащий 20 г гидроксида натрия. Газ, выделившийся на аноде, полностью прореагировал с 500 мл раствора иодида калия. Рассчитайте объём газа (н.у.) и молярную концентрацию использованного раствора иодида калия.

11. При электролизе 200 г раствора гидроксида натрия с ω(NaОН) = 4% на аноде выделилось 44,8 л (н.у.) кислорода. Какой объём водорода выделился на катоде, и какой стала массовая доля NaOH в растворе после электролиза?

12. При электролизе 200 г раствора хлорида натрия с массовой долей соли 17,55% из раствора выделилось 3,36 л хлора (н.у.). Определите массовые доли веществ в растворе после прекращения электролиза.

13. При электролизе (с инертным анодом) 235 г раствора нитрата меди(II) с ω(Cu(NO₃)₂) = 20% на катоде выделилось 9,6 г металла. Вычислите объём газа (н.у.), выделившегося на аноде, и массовые доли кислоты и соли в оставшемся
растворе.

14. При электролизе 900г 3%-ного раствора нитрата натрия на аноде выделилось 90л (н.у.) кислорода. Определите массовую долю нитрата натрия в растворе после окончания электролиза.

15. Какую массу свинца можно получить при электролизе 200г раствора нитрата свинца с массовой долей 10%?

16. Для нейтрализации кислоты, образовавшейся после электролиза нитрата серебра, потребовалось 145,5мл 10%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,1г/мл. Определите массу выделившегося на катоде серебра.

Ответ: 43,2г

17. После электролиза 500г водного раствора сульфата меди масса раствора уменьшилась на 8г. Оставшийся раствор нацело прореагировал с 8,96л (н.у.) сероводорода. Определите массовую долю сульфата серебра в исходном растворе и массовые доли веществ, оставшихся в растворе после электролиза.

18. После электролиза с инертными электродами 500г водного раствора сульфата меди с массовой долей 16% масса раствора уменьшилась на 16г. Определите массу меди, выделившейся на катоде и массовые доли веществ, оставшихся в растворе после электролиза.

19. После электролиза 250 г раствора нитрата ртути (II) с массовой долей соли 19,5% масса раствора уменьшилась на 20,22%. Определите массы веществ, выделившихся на электродах, и молярную концентрацию веществ в конечном растворе, если его плотность составила 1,06 мл.

20. В результате электролиза 400мл 20%-ного раствора CuSO₄ с плотностью 1,2г/мл на аноде выделилось 4,48л (н.у.) газа. Определите массы веществ, выделившихся на электродах и массовые доли веществ в конечном растворе.

21. После электролиза 200г 2%-ного водного раствора гидроксида натрия массовая доля гидроксида натрия увеличилась на 0,44%. Определите количества веществ, выделившихся на катоде и аноде.

22. При электролизе соли металла, проявляющего в своих соединениях степени окисления +2 и +3, на катоде было получено 2,6 г металла, а на аноде выделился 1,68 л (н.у.) газа с плотностью по водороду 35,5. Определите формулу соли, которая подверглась электролизу.

Ответ: CrCl₃

23. 150 г раствора, содержащего 8% сульфата меди (II) и 11,7% хлорида натрия, подвергли электролизу. Электролиз прекратили, когда на катоде выделилось 1,12л (н.у.) водорода. Определите, какие вещества находятся в растворе после электролиза, а также их количество.

24. Раствор, содержащий по 0,2 моль нитрата меди (II), хлорида калия и сульфата рубидия, подвергли электролизу до полного выделения меди. Определите объёмы газов, выделившихся на электродах, и количества веществ в полученном растворе. Какова среда конечного раствора?

25. Раствор, содержащий 0,1моль нитрата ртути (II), 0,3 моль хлорида калия и 0,2моль сульфата натрия подвергли электролизу до полного выделения хлора. Определите объёмы газов, выделившихся на электродах и количества веществ в полученном растворе. Какова среда полученного раствора?

Другие задачи на электролиз:

26. Электролиз 282 г 40%-ного раствора нитрата меди (II) остановили после того, когда масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе.

27. При проведении электролиза 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра (I) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1, 12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждении ионов серебра из отобранной порции раствора.

28. При проведении электролиза 312 г 15%-ного раствора хлорида натрия процесс прекратили, когда на катоде выделилось 6,72 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 58,02 г. Вычислите массу 20%-ного раствора сульфата меди (II), необходимого для полного осаждения гидроксид-ионов из отобранной порции раствора.

29. Электролиз 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) остановили после того, когда масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе.

30. При проведении электролиза 360 г 18,75% раствора хлорида меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 22,2 г. Вычислите массу 20 %-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

31. При проведении электролиза 624 г 10%-ного раствора хлорида бария процесс прекратили, когда на катоде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 91,41 г. Вычислите массу 10%-ного раствора карбоната натрия, необходимого для полного осаждения ионов бария из отобранной порции раствора.

32. При проведении электролиза 500 г 16%-ного раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. К образовавшемуся раствору прибавили 53 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе.

33. Через 200 г раствора поваренной соли, содержащего 17,55 мас. % NaСl, некоторое время пропускали постоянный ток. Выделилось 3,36 л хлора (н.у.). Определите концентрации веществ в мaс.% в полученном растворе.

34. При электролизе 188 г 50 мас. % раствора нитрата меди (II) на катоде выделилось 19,2 г металла. Найти объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, и концентрации кислоты и соли в массовых процентах в электролизере.

35. После электролиза 250 г раствора нитрата ртути (II) с массовой долей соли 19,5 % масса раствора уменьшилась на 10,85 г. Определите количества веществ, выделившихся на электродах и массовые доли веществ в оставшемся растворе.

36. 50 г водного раствора сульфата меди подвергли электролизу, при этом на аноде выделилось 2,8 л газа (н.у.). Определите массовую долю сульфата меди в исходном растворе, если известно, что после электролиза масса раствора составила 42,4 г.

37. Определите состав раствора (в массовых долях), полученного в результате электролиза 100 г раствора сульфата меди, если известно, что во время электролиза на аноде выделилось 2,8 л газа (н.у.), а масса раствора после электролиза составила 92,4 г.

38. 117 г раствора хлорида натрия с массовой долей соли 5 % в течение некоторого времени подвергали электролизу. При этом на электродах выделилось 8,96 л газов (н.у.). Определите состав раствора после электролиза (в массовых долях).

39. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 53 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз)

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

Ответ: w(CuSO₄) = 11,79%

40. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, который нужно добавить к отобранной порции раствора до полного осаждения ионов меди.

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз)

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Ответ: m(раствора NaOH) = 40 г

41. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 135 г 40%-ного раствора хлорида меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 27 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

CuCl₂ = Cu + Cl₂ (электролиз)

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

Ответ: w(NaOH) = 12,88%

42. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 390 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как масса раствора уменьшилась на 21,9 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

2NaCl + 2H₂O = H₂ + 2NaOH + Cl₂ (электролиз)

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Ответ: w(NaCl) = 4,6%

43. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждения ионов серебра из отобранной порции раствора.

4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag + 4HNO₃ + O₂ (электролиз)

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃

Ответ: m(раствора NaCl) = 29,25 г

44. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 170 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 175,5 г 10%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag + 4HNO₃ + O₂ (электролиз)

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃

Ответ: w(NaCl) = 2%

45. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 282 г 40%-ного раствора нитрата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 32 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

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

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaNO₃

Ответ: w(NaOH) = 2,16%

46. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 32 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз)

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Ответ: w(NaOH) = 3,2%

47. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 234 г 20%-ного раствора хлорида натрия. После того как на катоде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

2NaCl + 2H₂O = H₂ + 2NaOH + Cl₂ (электролиз)

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Ответ: w(NaOH) = 2,3%

48. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 470 г 20%-ного раствора нитрата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 24 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 212 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю нитрата меди(II) в полученном растворе.

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

Na₂CO₃ + 2HNO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O

Ответ: w(Cu(NO₃)₂) = 5,79%

49. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 18,75%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили и отобрали порцию полученного раствора массой 22,2 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

CuCl₂ = Cu + Cl₂ (электролиз)

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

Ответ: m(раствора NaOH) = 8 г

50. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 376 г 30%-ного раствора нитрата меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 224 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

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

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaNO₃

Ответ: w(NaOH) = 1,46%

51. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 624 г 10%-ного раствора хлорида бария. После того как на катоде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 91,41 г. Вычислите массу 10%-ного раствора карбоната натрия, необходимого для полного осаждения ионов бария из отобранной порции раствора.

BaCl₂ + 2H₂O = H₂ + Ba(OH)₂ + Cl₂ (электролиз)

Ba(OH)₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2NaOH

BaCl₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2NaCl

Ответ: m(раствора Na₂CO₃) = 47,7 г

52. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 312 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как на катоде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили и отобрали порцию полученного раствора массой 58,02 г. Вычислите массу 20%-ного раствора сульфата меди(II), необходимого для полного осаждения гидроксид-ионов из отобранной порции раствора.

2NaCl + 2H₂O = H₂ + 2NaOH + Cl₂ (электролиз)

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Ответ: m(раствора CuSO₄) = 48 г

53. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag + 4HNO₃ + O₂ (электролиз)

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃

Ответ: w(NaCl) = 5,05%

53. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 120 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

CuCl₂ = Cu + Cl₂ (электролиз)

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

Ответ: w(NaOH) = 2,3%

54. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 66,6 г. Вычислите массу 10%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

CuCl₂ = Cu + Cl₂ (электролиз)

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

Ответ: m(раствора NaOH) = 32 г

55. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 170 г 15%-ного раствора хлорида лития. После того как на аноде выделилось 2,24 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 410 г 16%-ного раствора фосфата натрия. Определите массовую долю фосфата натрия в полученном растворе.

2LiCl + 2H₂O = H₂ + 2LiOH + Cl₂ (электролиз)

3LiOH + Na₃PO₄ = Li₃PO₄ + 3NaOH

3LiCl + Na₃PO₄ = Li₃PO₄ + 3NaCl

Ответ: w(Na₃PO₄) = 6%

56. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 624 г 10%-ного раствора хлорида бария. После того как на катоде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 265 г 20%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в полученном растворе.

BaCl₂ + 2H₂O = H₂ + Ba(OH)₂ + Cl₂ (электролиз)

Ba(OH)₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2NaOH

BaCl₂ + Na₂CO₃ = BaCO₃ + 2NaCl

Ответ: w(Na₂CO₃) = 2,6%

57. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 240 г 40%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 665,6 г 25%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в полученном растворе.

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз)

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl

CuSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + CuCl₂

Ответ: w(BaCl₂) = 5,67%

58. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 372,5 г 20%-ного раствора хлорида калия. После того как масса раствора уменьшилась на 29,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 152 г 20%-ного раствора сульфата железа(II). Определите массовую долю хлорида калия в полученном растворе.

2KCl + 2H₂O = H₂ + 2KOH + Cl₂ (электролиз)

FeSO₄ + 2KOH = Fe(OH)₂ + K₂SO₄

Ответ: w(KCl) = 3,12%

59. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 80 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 0,896 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 28 г порошка железа. Определите массовую долю сульфата железа(II) в полученном растворе.

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз)

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

Ответ: w(FeSO₄) = 19,5%

60. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась на 46,4 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 207,5 г 40%-ного раствора иодида калия. Определите массовую долю иодида калия в полученном растворе.

4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag + 4HNO₃ + O₂ (электролиз)

AgNO₃ + KI = AgI + KNO₃

Ответ: w(KI) = 4,08%

61. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 180 г 37,5%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 55,8 г. Вычислите массу 10%-ного раствора сульфида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

CuCl₂ = Cu + Cl₂ (электролиз)

CuCl₂ + Na₂S = CuS + 2NaCl

Ответ: m(раствора Na₂S) = 62,4 г

62. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 40,5 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 70 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

CuCl₂ = Cu + Cl₂ (электролиз)

CuCl₂ + 2KOH = Cu(OH)₂ + 2KCl

Ответ: w(KOH) = 5,8%

63. Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 640 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 5,6 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 65 г порошка цинка. Определите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе.

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз)

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

Ответ: w(ZnSO₄) = 20,4%

Источник

Задачи высокой сложности из ЕГЭ по химии 2018 на электролиз.

Задачи 34 (2018). Расчет массовой доли химического соединения в смеси.

Задание №1

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, который нужно добавить к отобранной порции раствора до полного осаждения ионов меди.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 40 г

Пояснение:

Сульфат меди образован катионами металла, расположенного в ряду активности после водорода, а также кислотными остатками кислородсодержащей неорганической кислоты. Для таких солей продуктами электролиза будут являться свободный металл, кислота и кислород:
2CuSO₄ + 2H₂O →2Сu↓ + 2H₂SO₄+ O₂↑

Рассчитаем массу и количество вещеcтва сульфата меди (II) в исходном растворе (до электролиза):
m_исх.(CuSO₄) = m_{исх.р-ра}(CuSO₄)∙ ω(CuSO₄)/100% = 500 г ∙ 16%/100% = 80 г;
ν_исх.(CuSO₄) = m_исх.(CuSO₄)/М(CuSO₄) = 80 г/160 г/моль = 0,5 моль.

В нашем случае единственным газообразным продуктом среди продуктов электролиза является кислород. Следовательно, кислород и является тем газом, о котором идет речь в условии. Рассчитаем его количество вещества:
ν(О₂) = V(О₂)/V_m = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.

Зная количество вещества кислорода, легко посчитать количество вещества сульфата меди, вступившего в реакцию электролиза:
ν_{прореаг.}(CuSO₄) = 2∙ν(О₂) = 2 ∙ 0,05 моль = 0,1 моль.

Зная изначальное количество вещества сульфата меди в растворе, а также количество вещества сульфата меди, вступившего в реакцию электролиза, мы можем рассчитать количество сульфата меди, оставшегося в растворе после реакции:
ν_ост.(CuSO₄) = ν_исх.(CuSO₄)– ν_{прореаг.}(CuSO₄) = 0,5 моль – 0,1 моль = 0,4 моль.

Также в водном растворе после электролиза, помимо сульфата меди, будет содержаться образовавшаяся в результате реакции серная кислота. Количество вещества серной кислоты при этом, исходя из уравнения реакции, в два раза больше количества вещества выделившегося кислорода. Т.е.:
ν(H₂SO₄) = ν(O₂) ∙ 2 = 0,05 моль ∙ 2 = 0,1 моль.

Найдем массу раствора после электролиза. Для этого нам нужно из массы исходного раствора вычесть массу нерастворимых продуктов электролиза. В нашем случае к таким продуктам относятся кислород и металлическая медь.

Рассчитаем массу выделившегося кислорода:
m(О₂) =ν(О₂) ∙ М(О₂) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г.

Рассчитаем количество вещества образовавшейся меди и ее массу:
ν(Cu) = 2ν(O₂) = 2∙ 0,05 моль = 0,1 моль;
ν(Cu) =ν(Cu) ∙ М(Cu) = 0,1 моль ∙ 64 г/моль = 6,4 г.

Теперь мы можем рассчитать массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за}= m_{исх. р-ра}(CuSO₄)– m(O₂) – m(Cu) = 500 г – 1,6 г – 6,4 г = 492 г

По условию из полученного в результате электролиза раствора была отобрана порция массой 98,4 г, что составляет 98,4/492 = 1/5 его часть. Поскольку отобрали 1/5 часть раствора, следовательно, отобрали и 1/5 часть каждого компонента этого раствора. Таким образом, зная, что раствор после электролиза содержал 0,4 моль сульфата меди и 0,1 моль серной кислоты, мы можем сказать, что в отобранной порции:
ν_{в порции}(CuSO₄) = 0,4 моль ∙ 1/5 = 0,08 моль
ν_{в порции}(H₂SO₄) = 0,1 моль ∙ 1/5 = 0,02 моль

В условии задания спрашивают массу раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из раствора. Следует отметить, что гидроксид меди не способен образовываться в кислой среде, т.е. в нашем случае до того момента, как не будет нейтрализована вся серная кислота в растворе. Таким образом, для полного осаждения ионов меди понадобится такое количество гидроксида натрия, которое полностью прореагирует и с серной кислотой, и с сульфатом меди в соответствии со следующими уравнениями реакций:
H₂SO₄+ 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O (I)
CuSO₄+ 2NaOH → Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄ (II)

Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия, которое пошло на реакцию с серной кислотой. В соответствии с уравнением реакции I:
ν_I(NaOH) = 2∙ν_{в порции}(H₂SO₄) = 2 ∙ 0,02 моль = 0,04 моль.

Аналогично рассчитаем количество вещества гидроксида натрия, которое пошло на реакцию с сульфатом меди. В соответствии с уравнением реакции II:
ν_II(NaOH) = 2∙ν_{в порции}(CuSO₄) = 2 ∙ 0,08 моль = 0,16 моль.

Следовательно, суммарное количество вещества гидроксида натрия будет составлять:
ν_общ.(NaOH) = ν_I(NaOH) + ν_II(NaOH) = 0,04 моль + 0,16 моль = 0,2 моль

Тогда, m_общ.(NaOH) = ν_общ.(NaOH) ∙ М(NaOH) = 0,2 моль ∙ 40 г/моль = 8 г.

Следовательно, масса раствора гидроксида натрия будет равна:
m_р-ра(NaOH) = 100% ∙ m(NaOH)_в-ва/ω(NaOH) = 100% ∙ 8 г/20% = 40 г.

Задание №2

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 282 г 40%-ного раствора нитрата меди (II). После того как масса раствора уменьшилась на 32 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 2,16 %

Пояснение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата меди (II):
2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O → 2Сu↓ + O₂↑ + 4HNO₃

Предположим, что электролиз провели таким образом, что нитрат меди израсходовался не весь. В таком случае потеря 32 г массы раствора обусловлена образованием только меди и кислорода, т.е.:
m(Cu) + m(O₂) = 32 г.

Обозначим количество вещества образовавшегося кислорода как x. Тогда, исходя из уравнения реакции электролиза, можно записать, что
ν(Cu) = 2ν(O₂) = 2∙х моль

Следовательно:
m(Cu) = ν(Cu) ∙ M(Cu) = 2х моль ∙ 64 г/моль = 128х г;
m(O₂) = ν(O₂) ∙ M(O₂) = х моль ∙ 32 г/моль = 32x г

Тогда справедливым будет следующее уравнение:
128х + 32x = 32

Решим его:
160x = 32
x = 0,2

Т.е. ν(O₂) = x моль = 0,2 моль, а ν(Cu) = 2 ∙ x моль = 2 ∙ 0,2 моль = 0,4 моль

Рассчитаем массу и количество вещества нитрата меди в исходном растворе:
m_исх.(Cu(NO₃)₂) = m_р_—_ра(Cu(NO₃)₂) ∙ ω(Cu(NO₃)₂)/100% = 282 г ∙ 40%/100% = 112,8 г;
ν_исх_.(Cu(NO₃)₂) = m_исх_.(Cu(NO₃)₂)/М(Cu(NO₃)₂) = 112,8 г/188 г/моль = 0,6 моль.

Рассчитаем количество вещества нитрата меди, оставшегося в растворе после электролиза. Из уравнения реакции электролиза следует, что количество вещества металлической меди и количество вещества нитрата меди, вступившего в реакцию электролиза, равны. Тогда:

ν_{оставшегося}(Cu(NO₃)₂) = ν_{исходного}(Cu(NO₃)₂) − ν_{прореагировавшего}(Cu(NO₃)₂) = 0,6 моль − 0,4 моль = 0,2 моль

То, что мы получили положительное значение количества оставшегося нитрата меди означает, что изначальное предположение о том, что нитрат меди израсходовался не весь, оказалось верным.

Следует учесть, что, помимо непрореагировавшего нитрата меди, в растворе будет также содержаться азотная кислота, образовавшаяся в результате электролиза. При этом, исходя из уравнения реакции электролиза, можно сделать вывод о том, что количество вещества азотной кислоты в 4 раза больше количества вещества выделившегося кислорода. Т.е.:
ν(HNO₃) = 4ν(O₂) = 4 ∙ 0,2 моль = 0,8 моль.

Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида натрия в прибавляемом растворе:
m_исх.(NaOH) = m_р-ра(NaOH)∙ ω(NaOH)/100% = 140 г ∙ 40%/100% = 56 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 56 г/40 г/моль = 1,4 моль.

Добавленный гидроксид натрия будет реагировать с оставшимся нитратом меди и образовавшейся азотной кислотой:
Cu(NO₃)₂+ 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaNO₃(I)
HNO₃+ NaOH → NaNO₃ + Н₂О (II)

Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия, которое пошло на реакцию с нитратом меди:
ν_I(NaOH) = 2∙ν(Cu(NO₃)₂) = 2 ∙ 0,2 моль = 0,4 моль

Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия, которое пошло на реакцию с азотной кислотой:
ν_II(NaOH) = ν(HNO₃) = 0,8 моль

Тогда общее количество вещества гидроксида натрия, вступившего в обе реакции, будет равно:
ν_{общ. прореаг.}(NaOH) = ν_I(NaOH) + ν_II(NaOH) = 0,4 моль + 0,8 моль = 1,2 моль

Рассчитаем количество вещества оставшегося гидроксида натрия:
ν_ост.(NaOH) = ν_исх.(NaOH) – ν_{общ. прореаг.}(NaOH) = 1,4 моль–1,2 моль = 0,2 моль;
m_ост.(NaOH)= ν_ост.(NaOH) ∙ М(NaOH) = 0,2 моль ∙ 40 г/моль = 8 г.

Массу конечного раствора можно рассчитать как:
m_{кон.р-ра}= m_исх.(Cu(NO₃)₂)_р-ра– m(Cu и O₂) + m(NaOH_(исх.))_р-ра– m(Cu(OH)₂)

Из необходимых для расчета величин не хватает массы гидроксида меди. Рассчитаем ее. Учитывая что, количество образующегося гидроксида меди в два раза меньше количества вещества гидроксида натрия, ушедшего на реакцию с нитратом меди, мы можем записать, что:
ν(Cu(OH)₂) = v_I(NaOH)/2 = 0,4 моль/2 = 0,2 моль, следовательно:
m(Cu(OH)₂) = ν(Cu(OH)₂) ∙ M(Cu(OH)₂) = 0,2 моль ∙ 98 г/моль = 19,6 г

Тогда:
m_{кон.р-ра}= m_исх.(Cu(NO₃)₂)_р-ра– m(Cu и O₂) + m_{исх.р-ра}(NaOH)– m(Cu(OH)₂) = 282 г – 32 г + 140 г – 19,6 г = 370,4 г;
ω(NaOH) = 100% ∙ m_ост.(NaOH)/m_{кон.р-ра}= 100% ∙ 8 г/370,4 г = 2,16 %.

Задание №3

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждения ионов серебра из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 29,25 г

Пояснение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата серебра:
4AgNO₃ + 2H₂O → 4Ag↓ + O₂↑+ 4HNO₃

Рассчитаем массу и количество вещества исходного нитрата серебра:
m_исх.(AgNO₃) = m_р-ра(AgNO₃) ∙ ω(AgNO₃)/100% = 340 г ∙ 20%/100% = 68 г;
ν_исх.(AgNO₃) = m _исх.(AgNO₃)/М(AgNO₃) = 68 г/170 г/моль = 0,4 моль.

Единственным газом, выделившимся при электролизе, является кислород, следовательно, это тот газ, о котором идет речь в условии. Рассчитаем количество вещества кислорода:
ν(О₂) = V(О₂)/V_m = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.

Рассчитаем количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию электролиза:
ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 4∙ν(О₂) = 4 ∙ 0,05 моль = 0,2 моль.

Найдем количество вещества и массу AgNO₃, оставшегося в растворе:
ν_ост.(AgNO₃) = ν_исх.(AgNO₃) – ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль.

После электролиза раствор помимо нитрата серебра будет содержать также азотную кислоту. Из уравнения реакции электролиза следует, что количество вещества азотной кислоты равно количеству вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию:
ν(HNO₃) = ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 0,2 моль.

Рассчитаем массу раствора нитрата серебра после электролиза:
m_{кон.р-ра}= m(AgNO₃)_р-ра– m(O₂) – m(Ag);
m(О₂) = ν(О₂) ∙ М(О₂) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г;
ν(Ag) = ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 0,2 моль;
m(Ag) = ν(Ag) ∙ М(Ag) = 0,2 моль ∙ 108 г/моль = 21,6 г;
m_{кон.р-ра}= m_{исх.р-ра}(AgNO₃) – m(O₂) – m(Ag) = 340 г – 1,6 г – 21,6 г = 316,8 г.

По условию задачи после электролиза отобрали порцию раствора массой 79,44 г, что составляет 79,44/316,8 ~ 1/4 часть.
Поскольку отобрали 1/4 часть раствора, это значит, что отобрали и 1/4 часть каждого компонента этого раствора.
Следовательно, в отобранной порции будет:
ν_{в порции}(AgNO₃) = ν_ост.(AgNO₃) ∙ 1/4 = 0,2 моль ∙ 1/4 = 0,05 моль
ν_{в порции}(HNO₃) = ν(HNO₃) ∙ 1/4 = 0,2 моль ∙ 1/4 = 0,05 моль

Хлорид натрия не реагирует с азотной кислотой, а только с нитратом серебра:
AgNO₃+ NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

ν(NaCl) = ν_{в порции}(AgNO₃) = 0,05 моль;
m(NaCl) = ν(NaCl) ∙ М(NaCl) = 0,05 моль ∙ 58,5 г/моль = 2,925 г;
m_р-ра(NaCl) = 100% ∙ m(NaCl)/ω(NaCl) = 100% ∙ 2,925 г/10% = 29,25 г.

Задание №4

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 312 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как на катоде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили и отобрали порцию полученного раствора массой 58,02 г. Вычислите массу 20%-ного раствора сульфата меди(II), необходимого для полного осаждения гидроксид-ионов из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 48 г

Пояснение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2H₂O → H₂↑ + Cl₂↑+ 2NaOH

Рассчитаем массу и количество вещества хлорида натрия в растворе до электролиза:
m_исх.(NaCl) = m_р-ра(NaCl) ∙ ω(NaCl)/100% = 312 г ∙ 15%/100% = 46,8 г;
ν_исх.(NaCl) = m_исх.(NaCl)/М(NaCl) = 46,8 г/58,5 г/моль = 0,8 моль.

Согласно уравнению электролиза выделяется два газообразных продукта. На аноде выделился хлор, а на катоде — водород. Следовательно, газ, объем которого дан в условии, это водород. Рассчитаем его количество вещества:
ν(H₂) = V(H₂)/V_m = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль.

Найдем количество вещества образовавшегося гидроксида натрия:
ν(NaOH) = 2∙ ν(H₂) = 2 ∙ 0,3 моль = 0,6 моль

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за}= m(NaCl)_р-ра – m(H₂) – m(Cl₂);
m(H₂) = ν(H₂) ∙ М(H₂) = 0,3 моль ∙ 2 г/моль = 0,6 г;
ν(Cl₂) = ν(H₂) = 0,3 моль;
m(Cl₂) = ν(Cl₂) ∙ М(Cl₂) = 0,3 моль ∙ 71 г/моль = 21,3 г;
m_{р-ра после эл-за}= m_{исх.р-ра}(NaCl) – m(H₂) – m(Cl₂) = 312 г – 0,6 г – 21,3 г = 290,1 г

Из раствора после электролиза отобрали 58,02 г, что составляет 58,02/290,1 = 1/5 его часть.
Так как из раствора взяли 1/5 его часть, это значит, что и 1/5 часть взяли каждого компонента этого раствора.
Следовательно,
ν_{в порции}(NaOH) = ν_{в р-ре после эл-за}(NaOH) ∙ 1/5 = 0,6 моль ∙ 1/5 = 0,12 моль

Наличие хлорида натрия в растворе после электролиза нас не интересует, т.к. он не реагирует с сульфатом меди. Поэтому его количество мы рассчитывать не будем.

2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ν(CuSO₄) = 0,5∙ ν_{в порции}(NaOH) = 0,5 ∙ 0,12 моль = 0,06 моль;
m(CuSO₄)_в-ва = ν(CuSO₄) ∙ М(CuSO₄) = 0,06 моль ∙ 160 г/моль = 9,6 г;
m_р-ра(CuSO₄) = 100% ∙ m(CuSO₄)/ω(CuSO₄) = 100% ∙ 9,6 г/20% = 48 г.

Задание №5

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 32 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 3,24 %

Пояснение:

Уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II):
2CuSO₄ + 2H₂O → 2Сu↓ + O₂↑+ 2H₂SO₄.

Предположим, что электролиз провели таким образом, что сульфат меди израсходовался не полностью. В таком случае потеря 32 г массы обусловлена образованием только меди и кислорода, т.е.:
m(Cu) + m(O₂) = 32 г.

Обозначим количество вещества образовавшегося кислорода как x моль. Тогда, исходя из уравнения реакции электролиза, можно записать, что:
ν(Cu) = 2ν(O₂) = 2x моль

Следовательно,
m(Cu) = M(Cu) ∙ ν(Cu) = 64 г/моль ∙ 2x моль = 128x г;
m(O₂) = M(O₂) ∙ ν(O₂) = 32x моль.

Тогда справедливым будет следующее уравнение:
128x + 32x = 32.

Решим его:
160x = 32;
x = 0,2.

То есть:
ν(O₂) = x моль, а ν(Cu) = 2ν(O₂) = 2x моль = 2 ∙ 0,2 моль = 0,4 моль.

Рассчитаем массу и количество вещества сульфата меди в исходном растворе:
m_исх.(CuSO₄) = m_{исх.р-ра}(CuSO₄) ∙ ω(CuSO₄)/100% = 640 г ∙ 15%/100% = 96 г;
ν_исх.(CuSO₄) = m_исх.(CuSO₄)/M(CuSO₄) = 96 г/160 г/моль = 0,6 моль.

Рассчитаем количество вещества сульфата меди, оставшегося в растворе после электролиза. Из уравнения реакции электролиза следует, что количество вещества металлической меди и количество вещества сульфата меди, вступившего в реакцию электролиза, равны. Тогда:
ν_ост.(CuSO₄) = ν_исх.(CuSO₄) – ν_{прореаг.}(CuSO₄) = 0,6 моль – 0,4 моль = 0,2 моль

То, что мы получили положительное значение количества сульфата меди, оставшегося в растворе после электролиза, означает, что изначальное предположение о том, что израсходовался не весь сульфат меди, оказалось верным.
Следует учесть, что помимо непрореагировавшего сульфата меди в растворе также будет содержаться серная кислота, образовавшаяся в результате электролиза. При этом, исходя из уравнения реакции, можно сделать вывод о том, что:
ν(H₂SO₄) = 2∙(O₂) = 2∙0.2 моль = 0,4 моль.

Рассчитаем массу и количество вещества в прибавляемом растворе:
m_исх.(NaOH) = m_{исх.р-ра}(NaOH) ∙ ω(NaOH)/100% = 400 г ∙ 20%/100% = 80 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 80 г/40 г/моль = 2 моль.

Из условия задачи следует, что гидроксид натрия был добавлен в избытке. Следовательно, он будет реагировать и с серной кислотой, и с сульфатом меди:
H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄+ 2H₂O (I)
CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (II)

ν_I(NaOH) = 2ν(H₂SO₄) = 2 ∙ 0,4 моль = 0,8 моль;
ν_II(NaOH) = 2ν(CuSO₄) = 2 ∙ 0,2 моль = 0,4 моль.

Таким образом, общее количество вещества прореагировавшего гидроксида натрия будет равно:
ν_{прореаг.}(NaOH) = ν_I(NaOH) + ν_II(NaOH) = 0,8 моль + 0,4 моль = 1,2 моль.

Тогда количество вещества непрореагировавшего гидроксида натрия будет составлять:
ν_ост.(NaOH) = ν_исх.(NaOH) − ν_{прореаг.}(NaOH) = 2 моль – 1,2 моль = 0,8 моль;

следовательно,
m_ост.(NaOH) = ν_ост.(NaOH) ∙ M(NaOH) = 0,8 моль ∙ 40 г/моль = 32 г.

Найдем массу образовавшегося раствора и массовую долю гидроксида натрия в нем:
m_{кон.р-ра}= m_{исх.р-ра}(CuSO₄)– m(Cu) – m(O₂) + m_{исх.р-ра}(NaOH) – m(Cu(OH)₂).

Для расчета массы конечного раствора нам не хватает одной величины – массы осадка гидроксида меди (II). Учитывая, что ν(Cu(OH)₂) = ν_ост.(CuSO₄) = 0,2 моль:
m(Cu(OH)₂) = M(Cu(OH)₂) ∙ ν(Cu(OH)₂) = 98 г/моль ∙ 0,2 моль =19,6 г.

Тогда:
m_{кон.р-ра}= m_{исх.р-ра}(CuSO₄)– m(Cu и O₂) + m_{исх.р-ра}(NaOH) – m(Cu(OH)₂) = 640 г – 32 г + 400 г – 19,6 г = 988,4 г;
ω(NaOH) = 100% ∙ m(NaOH)_ост./m_{кон.р-ра}= 100% ∙ 32 г/988,4 г = 3,24 %.

[adsp-pro-3]

Задание №6

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 18,75%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили и отобрали порцию полученного раствора массой 22,2 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 8 г

Пояснение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):
CuCl₂ → Сu↓ + Cl₂↑

Найдем массу и количество вещества исходного хлорида меди (II):
m(CuCl₂)_исх. = m(CuCl₂)_р-ра∙ ω(CuCl₂) = 360 г ∙ 0,1875 = 67,5 г;
ν(CuCl₂)_исх. = m(CuCl₂)_исх./М(CuCl₂) = 67,5 г/135 г/моль = 0,5 моль.

Единственным газом, выделившимся при электролизе, является хлор, следовательно, это тот газ, о котором идет речь в условии. Рассчитаем количество вещества хлора:
ν(Cl₂) = V(Cl₂)/V_m = 4,48 л/22,4 л/моль = 0,2 моль.

Рассчитаем массу и количество вещества исходного хлорида меди:
m_исх.(CuCl₂) = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) ∙ ω_исх.(CuCl₂)/100% = 360 г ∙ 18,75%/100% = 67,5 г;
ν_исх.(CuCl₂) = m_исх.(CuCl₂)/M(CuCl₂) = 67,5 г/135 г/моль = 0,5 моль.

В соответствии с уравнением реакции электролиза ν_{прореаг.}(CuCl₂) = ν(Cl₂) = 0,2 моль.

Найдем количество вещества CuCl₂, оставшегося в растворе:
ν_ост.(CuCl₂) = ν_исх.(CuCl₂) – ν_{прореаг.}(CuCl₂) = 0,5 моль – 0,2 моль = 0,3 моль.

Найдем массу раствора после электролиза:
m_{кон.р-ра}= m(CuCl₂)_р-ра– m(Cl₂) – m(Cu);
m(Cl₂) = ν(Cl₂) ∙ М(Cl₂) = 0,2 моль ∙ 71 г/моль = 14,2 г;
ν(Cu) = ν(Cl₂) = 0,2 моль;
m(Cu) = ν(Cu) ∙ М(Cu) = 0,2 моль ∙ 64 г/моль = 12,8 г;
m_{кон.р-ра}= m(CuCl₂)_р-ра– m(Cl₂) – m(Cu) = 360 г – 14,2 г – 12,8 г = 333 г.

Из раствора, полученного в результате электролиза, отобрали 22,2 г, что составляет 22,2/333 = 1/15 часть. Поскольку отобрали 1/15 часть от всего раствора, следовательно, отобрали и 1/15 часть каждого компонента раствора. Таким образом, в отобранной порции раствора будет содержаться:
ν_{в порции}(CuCl₂) = ν_ост.(CuCl₂) ∙ 1/15 = 0,02 моль

CuCl₂+ 2NaOH → Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Найдем массу раствора гидроксида натрия, необходимого для осаждения Cu²⁺:
ν(NaOH) = 2∙ν_порц.(CuCl₂)= 2 ∙ 0,02 моль = 0,04 моль;
m(NaOH) = ν(NaOH) ∙ М(NaOH) = 0,04 моль ∙ 40 г/моль = 1,6 г;
m_р-ра(NaOH) = 100% ∙ m(NaOH)/ω(NaOH) = 100% ∙ 1,6 г/20% = 8 г.

Задание №7

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 624 г 10%-ного раствора хлорида бария. После того как на катоде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 91,41 г. Вычислите массу 10%-ного раствора карбоната натрия, необходимого для полного осаждения ионов бария из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 47,7 г

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида бария:
ВaCl₂ + 2H₂O → H₂↑ + Cl₂↑+ Вa(OH)₂

Найдем массу и количество вещества исходного хлорида бария:
m_исх.(ВaCl₂) = m_{исх.р-ра}(ВaCl₂) ∙ ω(ВaCl₂)/100% = 624 г ∙ 10%/100% = 62,4 г;
ν_исх.(ВaCl₂) = m_исх.(ВaCl₂)/М(ВaCl₂) = 62,4 г/208 г/моль = 0,3 моль.

Газ, выделившийся на катоде, это водород. Рассчитаем его количество вещества:
ν(H₂) = V(H₂)/V_m = 4,48 л/22,4 л/моль = 0,2 моль.

Найдем количество вещества и массу образовавшегося Вa(OH)₂:
ν(Вa(OH)₂) = ν(H₂) = 0,2 моль.

Найдем количество вещества хлорида бария, оставшегося в растворе:
ν_{прореаг.}(ВaCl₂) = ν(H₂) = 0,2 моль;
ν_ост.(ВaCl₂) = ν_ост.(ВaCl₂) – ν_{прореаг.}(ВaCl₂) = 0,3 моль – 0,2 моль = 0,1 моль.

Найдем массу раствора после электролиза:
m_{кон.р-ра}= m_р-ра(ВaCl₂) – m(H₂) – m(Cl₂);
m(H₂) = ν(H₂) ∙ М(H₂) = 0,2 моль ∙ 2 г/моль = 0,4 г;
ν(Cl₂) = ν(H₂) = 0,2 моль;
m(Cl₂) = ν(Cl₂) ∙ М(Cl₂) = 0,2 моль ∙ 71 г/моль = 14,2 г;
m_{р-ра после эл-за}= m_{исх.р-ра}(ВaCl₂) – m(H₂) – m(Cl₂) = 624 г – 0,4 г – 14,2 г = 609,4 г.

Из раствора, полученного в результате электролиза, отобрали порцию массой 91,41 г. Это составляет часть, равную 91,41/609,4 = 0,15 от этого раствора.
Мы отобрали порцию раствора, составляющую 0,15 часть его часть, следовательно, мы отобрали 0,15 часть каждого компонента этого раствора. Таким образом:
ν_{в порции}(Ba(OH)₂) = 0,15 ∙ ν(Вa(OH)₂) = 0,15 ∙ 0,2 моль = 0,03 моль;
ν_{в порции}(BaCl₂) = 0,15 ∙ ν_ост.(ВaCl₂) = 0,15 ∙ 0,1 моль = 0,015 моль.

С карбонатом натрия будут реагировать и гидроксид бария, и хлорид бария. Запишем уравнения реакций
Вa(OH)₂ + Na₂CO₃ → ВaCO₃↓ + 2NaOH (I)
ВaCl₂ + Na₂CO₃ → ВaCO₃↓ + 2NaCl (II)

Найдем массу раствора карбоната натрия, необходимого для осаждения ионов бария.
Рассчитаем количество вещества карбоната натрия, которое пошло на реакцию с гидроксидом бария:
ν_I(Na₂CO₃) = ν_{в порции}(Ba(OH)₂) = 0,03 моль.

Рассчитаем количество вещества карбоната натрия, которое пошло на реакцию с хлоридом бария:
ν_II(Na₂CO₃)₂ = ν_{в порции}(BaCl₂) = 0,015 моль.

Таким образом, общее количество вещества карбоната натрия будет равно:
ν(Na₂CO₃) = ν_I(Na₂CO₃) + ν_II(Na₂CO₃)₂ = 0,03 моль + 0,015 моль = 0,045 моль.

Следовательно,
ν(Na₂CO₃) = ν (Na₂CO₃) ∙ M(Na₂CO₃) = 0,045 моль ∙ 106 г/моль = 4,77 г;
m(Na₂CO₃) = 100% ∙ m(Na₂CO₃)/ω(Na₂CO₃) = 100% ∙ 4,77 г/10% = 47,7 г.

Задание №8

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 53 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 11,79 %

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II):
2CuSO₄ + 2H₂O → 2Сu↓ + O₂↑+ 2H₂SO₄.

Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II):
m_исх.(CuSO₄) = m_{исх.р-ра}(CuSO₄) ∙ ω(CuSO₄)/100% = 500 г ∙ 16%/100% = 80 г;
ν_исх.(CuSO₄) = m_исх.(CuSO₄)/М(CuSO₄) = 80 г/160 г/моль = 0,5 моль.

Найдем количество вещества выделившегося на аноде кислорода:
ν(О₂) = V(О₂)/V_m = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.

Найдем количество вещества и массу сульфата меди, оставшегося в растворе после электролиза:
ν_{прореаг.}(CuSO₄) = 2∙ν(О₂) = 2 ∙ 0,05 моль = 0,1 моль;
ν_ост.(CuSO₄) = ν_исх.(CuSO₄) – ν_{прореаг.}(CuSO₄) = 0,5 моль – 0,1 моль = 0,4 моль;
m_ост.(CuSO₄) = ν_ост.(CuSO₄)∙ М(CuSO₄) = 0,4 моль ∙ 160 г/моль = 64 г.

Найдем количество вещества образовавшейся серной кислоты:
ν(Н₂SO₄) = ν_{прореаг.}(CuSO₄) = 0,1 моль.

Найдем массу и количество вещества добавленного карбоната натрия:
m(Nа₂СО₃) = m_р-ра(Nа₂СО₃) ∙ ω(Nа₂СО₃) = 53 г ∙ 10%/100% = 5,3 г;
ν(Nа₂СО₃) = m(Nа₂СО₃)/М(Nа₂СО₃) = 5,3 г/106 г/моль = 0,05 моль.

Для того, чтобы сульфат меди прореагировал с карбонатом натрия, прежде всего должна быть нейтрализована серная кислота.
Карбонат реагирует с серной кислотой в соответствии с уравнением
Н₂SO₄ + Na₂CO₃ → СО₂↑ + Н₂О + Na₂SO₄ (I)

Напомним, что ν(Н₂SO₄) = 0,1 моль, а ν(Nа₂СО₃) = 0,05 моль.
Серная кислота находится в явном избытке, в связи с чем реакция сульфата меди с карбонатом натрия невозможна, т.к. израсходуется весь карбонат натрия.

Рассчитаем количество вещества выделившегося CO₂ и его массу:
ν(Na₂CO₃) = ν(СО₂) = 0,05 моль;
m(СО₂) = ν(СО₂) ∙ M(СО₂) = 0,05 моль ∙ 44 г/моль = 2,2 г.

Найдем массу конечного раствора:
m_{кон.р-ра}= m_{исх.р-ра}(CuSO₄) – m(Сu) – m(О₂) + m(Nа₂СО₃) – m(СО₂);
m(О₂) = ν(О₂) ∙ М(О₂) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г;
ν(Cu) = 2∙ν(О₂) = 2 ∙ 0,05 моль = 0,1 моль;
m(Cu) = ν(Cu) ∙ М(Cu) = 0,1 моль ∙ 64 г/моль = 6,4 г;
m_{кон.р-ра}= m_{исх.р-ра}(CuSO₄)– m(Сu) – m(О₂) + m(Nа₂СО₃) – m(СО₂) = 500 г – 6,4 г – 1,6 г + 53 г – 2,2 г = 542,8 г;

Найдем массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе:
ω(CuSO₄) = 100% ∙ m_ост.(CuSO₄)/m_{кон.р-ра}= 100% ∙ 64 г/542,8 г = 11,79 %.

Задание №9

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 135 г 40%-ного раствора хлорида меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 27 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 12,88 %

Решение:

Уравнение электролиза водного раствора хлорида меди:
CuCl₂ = Cu↓ + Cl₂↑

Рассчитаем массу хлорида меди в исходном растворе и его количество вещества:
m_исх.(CuCl₂) = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) · ω_исх.(CuCl₂)/100% = 135 г · 40%/100% = 54 г;
ν_исх.(CuCl₂) = m_исх.(CuCl₂)/M(CuCl₂) = 54 г/135 г/моль = 0,4 моль.

Изменение массы раствора в результате электролиза обусловлено образованием нерастворимых продуктов, а именно металлической меди и газообразного хлора, т.е.:
m(Cu) + m(Cl₂) = 27 г.

Обозначим количество вещества образовавшейся металлической меди как x моль.
В то же время ν(Cl₂) = ν(Cu) = x моль, следовательно:
m(Cl₂) = M(Cl₂) · ν(Cl₂) = 71 г/моль · x моль = 71x г;
m(Cu) = M(Cu) · ν(Cu) = 64 г/моль · x моль = 64x г.

Следовательно,
71x + 64x = 27;
135x = 27;
x = 0,2

Таким образом, ν(Cu) = ν(Cl₂) = 0,2 моль.

Исходя из уравнения реакции электролиза:
ν_{прореаг.}(CuCl₂) = ν(Cu) = 0,2 моль.

Рассчитаем количество вещества хлорида меди, оставшегося в растворе после электролиза:
ν_ост.(CuCl₂) = ν_исх.(CuCl₂) − ν_{прореаг.}(CuCl₂) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.

Найдем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) − m(Cu) − m(Cl₂) = 135 г − 27 г = 108 г.

Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида натрия:
m_исх.(NaOH) = m_р-ра(NaOH) · ω(NaOH)/100% = 160 г · 30%/100% = 48 г;
ν_исх.(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 48 г/40 г/моль = 1,2 моль.

Запишем уравнение реакции между гидроксидом натрия и хлоридом меди:
CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

Рассчитаем количество вещества и массу выпавшего в осадок гидроксида меди:
ν(Cu(OH)₂) = ν_ост.(CuCl₂) = 0,2 моль;
m(Cu(OH)₂) = ν(Cu(OH)₂) · M(Cu(OH)₂) = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г.

Количество вещества прореагировавшего гидроксида натрия будет равно:
ν_{прореаг.}(NaOH) = 2ν_ост.(CuCl₂) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль.

Рассчитаем количество вещества и массу оставшегося после реакции с хлоридом меди гидроксида натрия:
ν_ост.(NaOH) = ν_исх.(NaOH) − ν_{прореаг.}(NaOH) = 1,2 моль − 0,4 моль = 0,8 моль;
m_ост.(NaOH) = ν_ост.(NaOH) · M(NaOH) = 0,8 моль · 40 г/моль = 32 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(NaOH) − m(Cu(OH)₂) = 108 г + 160 г − 19,6 г = 248,4 г.

Следовательно,
ω_{конечн.}(NaOH) = 100% · m_ост.(NaOH)/m_{кон. р-ра} = 100% · 32 г/248,4 г = 12,88 %.

Задание №10

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 390 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как масса раствора уменьшилась на 21,9 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 4,60 %

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑

Рассчитаем массу и количество вещества исходного хлорида натрия в растворе до электролиза:
m_исх.(NaCl) = m_{исх.р-ра}(NaOH) ·ω(NaOH)/100% = 390 г · 15%/100% = 58,5 г;
ν_исх.(NaCl) = m_исх.(NaCl)/M(NaCl) = 58,5 г/58,5 г/моль = 1 моль.

Уменьшение массы раствора в результате электролиза обусловлено образованием нерастворимых продуктов, а именно хлора и водорода,
т.е. m(Cl₂) + m(H₂) = 21,9 г.

Пусть ν(Cl₂) = x моль, тогда в соответствии с уравнением реакции электролиза ν(H₂) =ν(Cl₂) = x моль.
Выразим массы образующихся хлора и водорода через x:
m(Cl₂) = M(Cl₂) · ν(Cl₂) = 71 г/моль · x моль = 71x г;
m(H₂) = M(H₂) ·ν(H₂) = 2 г/моль · x моль = 2x г.

Тогда, будет справедливым следующее уравнение:
71x + 2x = 21,9;
73x = 21,9;
x = 0,3.

Следовательно, ν(H₂) =ν(Cl₂) = 0,3 моль.

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(NaOH) − m(Cl₂) − m(H₂) = 390 г − 21,9 г = 368,1 г.

Исходя из уравнения реакции электролиза:
ν_{прореаг.}(NaCl) =ν(NaOH) = 2ν(Cl₂) = 2 · 0,3 моль = 0,6 моль.

Рассчитаем количество вещества и массу хлорида натрия, не вступившего в реакцию электролиза, т.е. оставшегося в растворе после электролиза:
ν_ост.(NaCl) =ν_исх.(NaCl) -ν_{прореаг.}(NaCl) = 1 моль − 0,6 моль = 0,4 моль;
m_ост.(NaCl) =ν_ост.(NaCl) · M(NaCl) = 0,4 моль · 58,5 г/моль = 23,4 г.

Таким образом, после электролиза водный раствор содержит:
ν_ост.(NaCl) = 0,4 моль;
ν(NaOH) = 0,6 моль.

Из компонентов раствора, полученного в результате электролиза, только гидроксид натрия реагирует с сульфатом меди, содержащимся в прибавляемом растворе. Реакция идет в соответствии с уравнением:
CuSO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂↓

Рассчитаем массу и количество вещества сульфата меди, содержащегося в прибавляемом растворе:
m(CuSO₄) = mр-ра(CuSO₄) · ω(CuSO₄)/100% = 160 г · 0,2 = 32 г;
ν(CuSO₄) = m(CuSO₄)/M(CuSO₄) = 32 г/160 г/моль = 0,2 моль.

Массу конечного раствора можно рассчитать по формуле:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(CuSO₄) − m(Cu(OH)₂).

Из необходимых расчетных величин не хватает массы гидроксида меди.
Поскольку,
ν(CuSO₄)/1 <ν(NaOH)/2, где 1 и 2 − коэффициенты перед соответствующими веществами в уравнении, следовательно, сульфат меди находится в недостатке.

Тогда, ν(Cu(OH)₂) = ν(CuSO₄) = 0,2 моль, а
m(Cu(OH)₂) =ν(Cu(OH)₂) · M(Cu(OH)₂) = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г

Тогда масса конечного раствора будет равна:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(CuSO₄) − m(Cu(OH)₂) = 368,1 г + 160 г − 19,6 г = 508,5 г;
ω_{конечн.}(NaCl) = 100% · 23,4 г/508,5 г = 4,60 %.

[adsp-pro-3]

Задание №11

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 170 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 175,5 г 10%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 1,99 %

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата серебра:
4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag↓ + 4HNO₃ + O₂↑

Рассчитаем массу и количество вещества нитрата серебра:
m_исх.(AgNO₃) = m_{исх.р-ра}(AgNO₃) ·ω(AgNO₃)/100% = 170 г · 40%/100% = 68 г;
ν_исх.(AgNO3) = m(AgNO₃)/M(AgNO₃) = 68 г/170 г/моль = 0,4 моль.

Единственный газ, выделившийся при электролизе, это кислород. Следовательно, кислород является тем газом, о котором идет речь в условии. Рассчитаем его количество вещества:
ν(O₂) = V(O₂)/ V_m = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.

Исходя из уравнения реакции:
ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 4ν(O₂) = 4 · 0,05 моль = 0,2 моль.

Тогда количество вещества, оставшегося после электролиза нитрата серебра, будет составлять:
ν_ост.(AgNO₃) = ν_исх.(AgNO₃) − ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(AgNO₃) − m(Ag) − m(O₂).

Для расчета массы раствора после электролиза не хватает массы серебра и массы кислорода. Рассчитаем их:
m(Ag) = M(Ag) · ν(Ag) = 108 г/моль · 0,2 моль = 21,6 г;
m(O₂) = M(O₂)· ν(O₂) = 32 г/моль · 0,05 моль = 1,6 г;
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(AgNO₃) − m(Ag) − m(O₂) = 170 г − 21,6 г − 1,6 г = 146,8 г.

Рассчитаем массу и количество вещества хлорида натрия, содержащегося в прибавляемом растворе:
m_исх.(NaCl) = m_р-ра(NaCl) · ω(NaCl)/100% = 175,5 г · 10%/100% = 17,55 г;
ν_исх.(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl) = 17,55 г/58,5 г/моль = 0,3 моль.

Из компонентов раствора, полученного в результате электролиза, с хлоридом натрия будет реагировать только нитрат серебра. Реакция протекает в соответствии с уравнением:
AgNO₃ + NaCl = AgCl↓ + NaNO₃

Нитрат серебра в недостатке, считаем по нему.
m(AgCl) = M(AgCl) · ν(AgCl) = 143,5 г/моль · 0,2 моль = 28,7 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_{р-ра(NaCl)} − m(AgCl) = 146,8 г + 175,5 г − 28,7 г = 293,6 г;
ν_ост.(NaCl) = ν_исх.(NaCl) − ν_{прореаг.}(NaCl) = 0,3 моль − 0,2 моль = 0,1 моль;
m_ост.(NaCl) = M(NaCl) · ν_ост.(NaCl) = 58,5 г/моль · 0,1 моль = 5,85 г;
ω_{конечн.}(NaCl) = 100% · m_ост.(NaCl)/m_{кон. р-ра} = 100% · 5,85 г/293,6 г = 1,99 %.

Задание №12

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 234 г 20%-ного раствора хлорида натрия. После того как на катоде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 2,27 %

Решение:

Уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑

На катоде выделяется водород. Рассчитаем его количество вещества:
ν(H₂) = V(H₂)/V_m = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль.

Как следует из уравнения электролиза:
ν(Cl₂) = ν(H₂) = 0,3 моль.

Рассчитаем массу раствора после электролиза. Для этого следует из массы исходного раствора вычесть массу образовавшихся нерастворимых продуктов, в нашем случае, водорода и хлора:
m(Cl₂) = ν(Cl₂) · M(Cl₂) = 0,3 моль · 71 г/моль = 21,3 г;
m(H₂) = ν(H₂) · M(H₂) = 0,3 моль · 2 г/моль = 0,6 г.

Тогда, m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(NaCl) − m(Cl₂) − m(H₂) = 234 г − 21,3 г − 0,6 г = 212,1 г.

Сульфат меди, содержащийся в прибавляемом растворе, будет реагировать только с гидроксидом натрия. Реакция протекает в соответствии с уравнением:
CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Рассчитаем массу и количество вещества сульфата меди, содержащегося в прибавляемом растворе:
m(CuSO₄) = m_р-ра(CuSO₄) · ω(CuSO₄)/100% = 160 г · 20%/100% = 32 г;
ν(CuSO₄) = m(CuSO₄)/M(CuSO₄) = 32 г/160 г/моль = 0,2 моль.

Исходя из уравнения электролиза, мы можем записать, что:
ν(NaOH) = 2ν(H₂) = 2 · 0,3 моль = 0,6 моль.

Поскольку:

ν(CuSO₄)/1 < ν(NaOH)/2, где 1 и 2 − соответствующие коэффициенты в уравнении, то, следовательно, сульфат меди находится в недостатке. Т.е. расчет массы выпавшего осадка гидроксида меди следует вести по нему:
ν(Cu(OH)₂) = ν(CuSO₄) = 0,2 моль;
m(Cu(OH)₂) = ν(Cu(OH)₂) · M(Cu(OH)₂) = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(CuSO₄) − m(Cu(OH)₂) = 212,1 г + 160 г − 19,6 г = 352,5 г.

Исходя из уравнения реакции взаимодействия сульфата меди с гидроксидом натрия, мы можем записать, что:
ν_{прореаг.}(NaOH) = 2ν(CuSO₄) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль.

Тогда количество вещества и масса гидроксида натрия, оставшегося после реакции с сульфатом меди, будут составлять:
ν_ост.(NaOH) = ν(NaOH) − ν_{прореаг.}(NaOH) = 0,6 моль − 0,4 моль = 0,2 моль;
m_ост.(NaOH) = ν_ост.(NaOH) · M(NaOH) = 0,2 моль · 40 г/моль = 8 г.

Тогда массовая доля гидроксида натрия в конечном растворе будет равна:
ω_{конечн.}(NaOH) = 100% · m_ост.(NaOH)/m_{кон. р-ра} = 100% · 8 г/352,5 г = 2,27 %.

Задание №13

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 470 г 20%-ного раствора нитрата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 24 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 212 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю нитрата меди(II) в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 5,79 %

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата меди:
2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu↓ + 4HNO₃ + O₂↑

Рассчитаем массу и количество вещества нитрата меди в исходном растворе (до электролиза):
m_исх.(Cu(NO₃)₂) = m_{исх. р-ра}(Cu(NO₃)₂) · w(Cu(NO₃)₂)/100% = 470 г · 20%/100% = 94 г;
ν_исх.(Cu(NO₃)₂) = m_исх.(Cu(NO₃)₂)/M(Cu(NO₃)₂) = 94 г/188 г/моль = 0,5 моль.

Уменьшение массы раствора в результате электролиза обусловлено образованием нерастворимых продуктов, в нашем случае, кислорода и меди. Т.е.:
m(O₂) + m(Cu) = 24 г.

Пусть количество вещества кислорода будет равно x моль, тогда:
ν(Cu) = 2ν(O₂) = 2x моль.

В свою очередь, массы кислорода и меди можно выразить через x следующим образом:
m(O₂) = M(O₂) · ν(O₂) = 32 г/моль · x моль = 32x г;
m(Cu) = M(Cu) · ν(Cu) = 64 г/моль · 2x моль = 128x г.

Тогда будет справедливым уравнение:
32x + 128x = 24;
160x = 24;
x = 0,15.

Таким образом,
ν(O₂) = 0,15 моль, а ν(Cu) = 2 · 0,15 моль = 0,3 моль.

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(Cu(NO₃)₂) − m(Cu) − m(O₂) = 470 г − 24 г = 446 г.

Количество вещества нитрата меди, вступившего в реакцию электролиза, будет равно:
ν_{прореаг.}(Cu(NO₃)₂) = ν(Cu) = 0,3 моль, тогда количество оставшегося в растворе нитрата меди будет составлять:
ν_ост.(Cu(NO₃)₂) = ν_исх.(Cu(NO₃)₂) − ν_{прореаг.}(Cu(NO₃)₂) = 0,5 моль − 0,3 моль = 0,2 моль.

Рассчитаем количество вещества азотной кислоты, образовавшейся в результате электролиза:
ν(HNO₃) = 4ν(O₂) = 4 · 0,15 моль = 0,6 моль.

Нитрат меди при отсутствии кислот в растворе способен реагировать с растворами карбонатов. При этом образуется осадок основной соли гидроксокарбоната меди (CuOH)₂CO₃.

То есть карбонат натрия в водном растворе прежде всего будет реагировать с азотной кислотой в соответствии с уравнением:
2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + CO₂↑ + H₂O,
а реакция с нитратом меди будет возможной только в том случае, если карбонат натрия окажется в избытке.

Рассчитаем массу и количество вещества карбоната натрия в прибавляемом растворе:
m(Na₂CO₃) = mр-ра(Na₂CO₃) · w(Na₂CO₃)/100% = 212 г · 10%/100% = 21,2 г
ν(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃)/M(Na₂CO₃) = 21,2 г/106 г/моль = 0,2 моль

Поскольку:
ν(HNO₃)/2 > ν(Na₂CO₃)/1, где 2 и 1 − соответствующие коэффициенты в уравнении, то это значит, что азотная кислота в избытке. Следовательно, нитрат меди с карбонатом натрия реагировать не будет.
Поскольку карбонат натрия в недостатке, расчет количества вещества углекислого газа и его массы будем вести по нему:
ν(CO₂) = ν(Na₂CO₃) = 0,2 моль;
m(CO₂) = ν(CO₂) · M(CO₂) = 0,2 моль · 44 г/моль = 8,8 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(Na₂CO₃) − m(CO₂) = 446 г + 212 г − 8,8 г = 649,2 г.

Количество нитрата меди после прибавления раствора карбоната натрия не изменилось, т.е. осталось равным 0,2 моль. Рассчитаем его массу:
m(Cu(NO₃)₂) = ν(Cu(NO₃)₂) · M(Cu(NO₃)₂) = 0,2 моль · 188 г/моль = 37,6 г

Тогда массовая доля нитрата меди в конечном растворе будет составлять:
w(Cu(NO₃)₂) = 100% · m(Cu(NO₃)₂)/m_{кон. р-ра} = 100% · 37,6 г/649,2 г = 5,79 %

Задание №14

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 376 г 30%-ного раствора нитрата меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 224 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 1,46 %

Решение:

Запишем уравнение электролиза нитрата меди:
2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu↓ + 4HNO₃ + O₂↑

Рассчитаем массу и количество вещества нитрата меди в исходном растворе (до электролиза):
m_исх.(Cu(NO₃)₂) = m_р-ра(Cu(NO₃)₂) · w(Cu(NO₃)₂)/100% = 376 г · 30%/100% = 112,8 г;
ν_исх.(Cu(NO₃)₂) = m_исх.(Cu(NO₃)₂)/M_исх.(Cu(NO₃)₂) = 112,8 г/188 г/моль = 0,6 моль.

Единственным газом, выделяющимся в указанном процессе, является кислород. Следовательно, кислород − это тот газ, о котором идет речь в условии. Рассчитаем его количество вещества:
ν(O₂) = V(O₂)/V_m = 4,48 л/22,4 л/моль = 0,2 моль.

В соответствии с уравнением реакции электролиза количество вещества образовавшейся азотной кислоты будет равно:
ν(HNO₃) = 4ν(O₂) = 4 · 0,2 моль = 0,8 моль.

А количество вещества прореагировавшего нитрата меди:
ν_{прореаг.}(Cu(NO₃)₂) = 2ν(O₂) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль.

Тогда количество вещества нитрата меди, оставшегося в растворе после электролиза, будет составлять:
ν_ост.(Cu(NO₃)₂) = ν_исх.(Cu(NO₃)₂) − ν_{прореаг.}(Cu(NO₃)₂) = 0,6 моль − 0,4 моль = 0,2 моль.

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(Cu(NO₃)₂ − m(Cu) − m(O₂).

Для расчета массы раствора после электролиза не хватает значений масс выделившихся меди и кислорода. Рассчитаем их количества вещества и массы:
ν(O₂) = 0,2 моль (было рассчитано выше);
m(O₂) = M(O₂) · ν(O₂) = 32 г/моль · 0,2 моль = 6,4 г;
ν(Cu) = 2ν(O₂) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль;
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,4 моль · 64 г/моль = 25,6 г.

Тогда, m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(Cu(NO₃)₂) − m(Cu) − m(O₂) = 376 г − 6,4 − 25,6 г = 344 г.

Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида натрия, содержащегося в прибавляемом растворе:
m_исх.(NaOH) = m_р-ра(NaOH) · w(NaOH)/100% = 224 г · 25% /100% = 56 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 56 г/40 г/моль = 1,4 моль.

Поскольку в условии задачи следует определить массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе, то, по всей видимости, гидроксид натрия в избытке. Т.е. он будет реагировать как азотной кислотой, так и с нитратом меди, оставшимся после процесса электролиза. Запишем уравнения соответствующих реакций:
HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O (I)
Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + 2NaNO₃ (II)

Рассчитаем количества вещества гидроксида натрия, которые пошли на реакции I и II:
ν_I(NaOH) = ν (HNO₃) = 0,8 моль;
ν_II(NaOH) = 2ν_ост.(Cu(NO₃)₂) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль.

Тогда количество вещества и масса гидроксида натрия, оставшегося в конечном растворе будут равны:
ν_ост.(NaOH) = ν_исх.(NaOH) − ν_I(NaOH) − ν_II(NaOH) = 1,4 моль − 0,8 моль − 0,4 моль = 0,2 моль;
m_ост.(NaOH) = M(NaOH) · ν_ост.(NaOH) = 40 г/моль · 0,2 моль = 8 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(NaOH) − m(Cu(OH)₂).

Для расчета массы конечного раствора не хватает значения массы осадка гидроксида меди. Найдем его:
ν(Cu(OH)₂) = νост.(Cu(NO₃)₂) = 0,2 моль;
m(Cu(OH)₂) = ν(Cu(OH)₂) · M(Cu(OH)₂) = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г

Тогда, m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(NaOH) − m(Cu(OH)₂) = 344 г + 224 г − 19,6 г = 548,4 г

Теперь можно рассчитать массовую долю щелочи в конечном растворе:
w_ост.(NaOH) = 100% · m_ост.(NaOH)/m_{кон. р-ра} = 100% · 8 г/548,4 г = 1,46 %.

Задание №15

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 5,05%

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата серебра:
4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag↓ + 4HNO₃ + O₂↑

Рассчитаем массу и количество исходного нитрата серебра в растворе до электролиза:
m_исх.(AgNO₃) = m_{исх.р-ра}(AgNO₃) · ω(AgNO₃)/100% = 340 г · 0,2 = 68 г;
ν_исх.(AgNO₃) = m_исх.(AgNO₃)/M(AgNO₃) = 68 г/170 г/моль = 0,4 моль.

Уменьшение массы раствора обусловлено образованием нерастворимых продуктов − серебра и кислорода. Т.е.:
m(O₂) + m(Ag) = 23,2 г.

Пусть количество вещества кислорода будет x моль. Тогда:
ν(Ag) = 4ν(O₂) = 4x моль.

Выразим массы кислорода и серебра через x:
m(O₂) = M(O₂) · ν(O₂) = 32 г/моль · x моль = 32x г;
m(Ag) = M(Ag) · ν(Ag) = 108 г/моль · 4x моль = 432x г.

Тогда будет справедливым уравнение:
32x + 432x = 23,2;
464 x = 23,2;
x = 0,05.

Таким образом:
ν(O₂) = 0,05 моль;
ν(Ag) = 4ν(O₂) = 0,2 моль.

В соответствии с уравнением электролиза количество вещества прореагировавшего нитрата серебра будет равно количеству вещества выделившегося металлического серебра, т. е.:
ν_{прореаг.}(AgNO₃) = ν(Ag) = 0,2 моль.

В свою очередь количество вещества нитрата серебра, оставшегося в растворе после электролиза:
ν_ост.(AgNO₃) = ν_исх.(AgNO₃) − ν_{прореаг.}(AgNO₃) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.

Рассчитаем массу раствора, полученного после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(AgNO₃) − m(Ag) − m(O₂) = 340 г − 23,2 г = 316,8 г.

Рассчитаем массу и количество вещества хлорида натрия в прибавляемом растворе:
m_исх.(NaCl) = m_р-ра(NaCl) · ω(NaCl)/100% = 175,5 г · 20%/100% = 35,1 г;
ν_исх.(NaCl) = m_исх.(NaCl)/M(NaCl) = 35,1 г/58,5 г/моль = 0,6 моль.

В растворе после электролиза, кроме воды, будут содержаться два вещества − нитрат серебра и азотная кислота. Хлорид натрия будет реагировать только с нитратом серебра. Реакция протекает в соответствии с уравнением:
AgNO₃ + NaCl = NaNO₃ + AgCl↓

Рассчитаем количество вещества и массу осадка хлорида серебра, учитывая, что нитрат серебра находится в недостатке, т.е. расчеты нужно вести по нему:
ν(AgCl) = ν_ост.(AgNO₃) = 0,2 моль;
m(AgCl) = ν(AgCl) · M(AgCl) = 0,2 моль · 143,5 г/моль = 28,7 г.

Количество вещества хлорида натрия, которое вступило в реакцию с нитратом серебра, будет равно:
ν_{прореаг.}(NaCl) = ν_ост.(AgNO₃) = 0,2 моль.

В свою очередь, количество вещества хлорида натрия, которое осталось после реакции с нитратом серебра, будет составлять:
ν_ост.(NaCl) = ν_исх.(NaCl) − ν_{прореаг.}(NaCl) = 0,6 моль − 0,2 моль = 0,4 моль,

а масса будет равна:
m_ост.(NaCl) = ν_ост.(NaCl) · M(NaCl) = 0,4 моль · 58,5 г/моль = 23,4 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_р-ра(NaCl) − m(AgCl) = 316,8 г + 175,5 г − 28,7 г = 463,6 г.

Тогда, массовая доля хлорида натрия в конечном растворе будет составлять:
ω_{конечн.}(NaCl) = 100% · m_ост.(NaCl)/m_{кон. р-ра} = 23,4 г/463,6 г · 100% = 5,05%.

[adsp-pro-3]

Задание №16

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 120 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 2,33 %

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):
CuCl₂ = Cu↓ + Cl₂↑

Рассчитаем массу и количество вещества хлорида меди в исходном растворе до электролиза:
m(CuCl₂) = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) · ω(CuCl₂)/100% = 270 г · 20%/100% = 54 г;
ν_исх.(CuCl₂) = m_исх.(CuCl₂)/M(CuCl₂) = 54 г/135 г/моль = 0,4 моль.

Единственным газом, выделившимся в процессе электролиза, является хлор, следовательно, хлор − это тот газ, о котором идем речь в условии. Рассчитаем его количество вещества:
ν(Cl₂) = V(Cl₂)/V_m = 4,48 л/22,4 л/моль = 0,2 моль.

Исходя из уравнения реакции электролиза, можно записать, что:
ν(Cu) = ν(Cl₂) = 0,2 моль.

Рассчитаем массы выделившихся хлора и металлической меди:
m(Cl₂) = ν(Cl₂) · M(Cl₂) = 0,2 моль · 71 г/моль = 14,2 г;
m(Cu) = ν(Cu) · M(Cu) = 0,2 моль · 64 г/моль = 12,8 г.

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) − m(Cu) − m(Cl₂) = 270 г − 14,2 г − 12,8 г = 243 г.

Исходя из уравнения реакции электролиза, можно записать, что количество вещества прореагировавшего хлорида меди будет равно:
ν_{прореаг.}(CuCl₂) = ν(Cu) = 0,2 моль.

Тогда:
ν_ост.(CuCl₂) = ν_исх.(CuCl₂) − ν_{прореаг.}(CuCl₂) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.

Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида натрия в прибавляемом растворе:
m_исх.(NaOH) = m_{исх. р-ра}(NaOH) · ω(NaOH)/100% = 120 г · 20%/100% = 24 г;
ν_исх.(NaOH) = m_исх.(NaOH)/M(NaOH) = 24 г/40 г/моль = 0,6 моль.

Единственным растворенным веществом в растворе после электролиза является хлорид меди. Он и будет реагировать с водным раствором гидроксида натрия. Реакция протекает в соответствии с уравнением:
CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + 2NaCl.

Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия, которое прореагировало с оставшимся после электролиза хлоридом меди:
ν_{прореаг.}(NaOH) = 2ν(CuCl₂) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль.

Тогда количество вещества гидроксида натрия, оставшегося в конечном растворе после реакции с хлоридом меди, и его масса, будут равны:
ν_ост.(NaOH) = ν_исх.(NaOH) − ν_{прореаг.}(NaOH) = 0,6 моль − 0,4 моль = 0,2 моль;
m_ост.(NaOH) = ν_ост.(NaOH) · M(NaOH) = 0,2 моль · 40 г/моль = 8 г.

Рассчитаем количество вещества и массу осадка гидроксида меди:
ν(Cu(OH)₂) = ν_ост.(CuCl₂) = 0,2 моль;
m(Cu(OH)₂) = M(Cu(OH)₂) · ν_ост.(CuCl₂) = 98 г/моль · 0,2 моль = 19,6 г.

Рассчитаем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_{р-ра после эл-за} + m_{исх. р-ра}(NaOH) − m(Cu(OH)₂) = 243 г + 120 г − 19,6 г = 343,4 г;
ω_{конечн.}(NaOH) = 100% · m_ост.(NaOH)/m_{кон. р-ра} = 100% · 8 г/343,4 г = 2,33 %.

Задание №17

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 66,6 г. Вычислите массу 10%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Ответ: 32 г

Решение:

Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):
CuCl₂ = Cu↓ + Cl₂↑

Рассчитаем массу и количество вещества хлорида меди в исходном растворе до электролиза:
m(CuCl₂) = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) · ω(CuCl₂)/100% = 360 г · 15%/100% = 54 г;
ν_исх.(CuCl₂) = m_исх.(CuCl₂)/M(CuCl₂) = 54 г/135 г/моль = 0,4 моль.

Исходя из уравнения реакции электролиза, можно записать, что:
ν(Cu) = ν(Cl₂) = 0,2 моль.

Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m_{р-ра после эл-за} = m_{исх.р-ра}(CuCl₂) − m(Cu) − m(Cl₂) = 360 г − 12,8 г − 14,2 г = 333 г.

Исходя из уравнения электролиза, можно сделать вывод о том, что количество вещества хлорида меди, вступившего в реакцию электролиза, равно количеству вещества образовавшейся металлической меди:
ν_{прореаг.}(CuCl₂) = ν(Cu) = 0,2 моль.

Тогда количество вещества хлорида меди будет равно:
ν_ост.(CuCl₂) = ν_исх.(CuCl₂) − ν_{прореаг.}(CuCl₂) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.

Из раствора, полученного в результате электролиза, отобрали порцию массой 66,6 г. Это составляет 66,6 г / 333 г = 1/5 часть от этого раствора.
Поскольку отобрали 1/5 часть раствора, следовательно, отобрали и 1/5 часть каждого компонента этого раствора. Следовательно:
ν_{в порции}(CuCl₂) = ν_ост.(CuCl₂) · 1/5 = 0,2 моль · 1/5 = 0,04 моль

Хлорид меди реагирует с гидроксидом натрия в соответствии с уравнением:
CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

Исходя из этого уравнения реакции:
ν(NaOH) = 2ν(CuCl₂) = 2 · 0,04 моль = 0,08 моль;
m(NaOH) = ν(NaOH) · M(NaOH) = 0,08 моль · 40 г/моль = 3,2 г.

Тогда:
m_р-ра(NaOH) = 100% · m(NaOH)/ω(NaOH) = 100% · 3,2 г/10% = 32 г.

[adsp-pro-10]

Источник

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 260 … 141–160 | 161–180 | 181–200 | 201–220 | 221–240 | 241–260

Добавить в вариант

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

В уравнениях приведите структурные формулы органических веществ.

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа 28.11.2018. Вариант ХИ10202.

Установите соответствие между веществом и основным способом его промышленного производства: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВО

А)  железо

Б)  водород

В)  хлор

СПОСОБ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

1)  паровая конверсия природного газа

2)  восстановление оксида углеродом

3)  перегонка воздуха

4)  электролиз раствора соли

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Гашёную известь сплавили с твёрдым хлоридом аммония, образовавшийся при этом газ пропустили над нагретым оксидом меди (II). Получившееся при этом твёрдое вещество обработали разбавленной азотной кислотой (при этом выделился бесцветный газ), а оставшийся раствор подвергли электролизу. Напишите уравнения четырёх указанных реакций.

Источник: ЕГЭ по химии 2019. Основная волна. Вариант 1

Установите соответствие между реагирующими веществами и углеводородом, который образуется при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

А)  хлорметан и натрий

Б)  ацетат натрия и гидроксид натрия

В)  пропионат натрия и вода, электролиз

Г)  1,2-дихлорэтан и спиртовой раствор гидроксида натрия

ПРОДУКТ РЕАКЦИИ — УГЛЕВОДОРОД

1)  метан

2)  этан

3)  пропан

4)  н-бутан

5)  ацетилен

6)  этилен

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам.

Сколько граммов хлорида натрия требуется для получения 6,72  л газообразного хлора (н. у.) методом электролиза? Примите Ответ запишите с точностью до десятых.

Установите соответствие между реагирующими веществами и продуктом, который образуется при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ПРОДУКТ РЕАКЦИИ

1)  пропан

2)  бутан

3)  этан

4)  этен

5)  пропен

6)  уксусная кислота

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Источник: ЕГЭ по химии 2020. Основная волна. Вариант 2

Дана схема превращений:

Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля серы меньше массовой доли кислорода в 5 раз, растворили в воде с образованием раствора массой 722,4  г. Полученный раствор подвергли электролизу до выделения на аноде 35,84 л (н. у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 424  г 10%-го раствора карбоната натрия, после всех реакций его массовая доля уменьшилась в 10 раз. Определите массу растворенного кристаллогидрата сульфата алюминия. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Источник: ЕГЭ по химии 2021. Основная волна. Вариант 2

Электролиз 522  г 10 %-го раствора нитрата бария проводили до тех пор, пока на катоде не образовалось 94,08  л газа (н. у.). Полученный раствор смешали с насыщенным при комнатной температуре раствором сульфата меди(II), приготовленным при добавлении воды к медному купоросу массой 100  г. После окончания всех реакций массовая доля сульфата меди(II) уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата меди(II) при комнатной температуре (в г на 100  г воды). В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Источник: Задания 34 ЕГЭ–2021 по химии

При электролизе водного раствора нитрата меди(II) получили металл. Металл обработали концентрированной серной кислотой при нагревании. Выделившийся в результате газ прореагировал с сероводородом с образованием простого вещества. Это вещество нагрели с концентрированным раствором гидроксида калия. Напишите молекулярные уравнения четырех описанных реакций.

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2022 по химии, Демонстрационная версия ЕГЭ—2023 по химии

Установите соответствие между схемой реакции и веществом Х, принимающим в ней участие: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Бромоводородную кислоту нейтрализовали карбонатом натрия. Полученный раствор подвергли электролизу. Газ, выделившийся на катоде, пропустили при нагревании над оксидом меди(II). Образовавшееся твёрдое вещество поместили в концентрированный раствор азотной кислоты. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник: ЕГЭ по химии 2022. Досрочная волна

Установите соответствие между исходными веществами, вступающими в реакцию, и продуктами, которые образуются при взаимодействии этих веществ: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Задана схема превращений веществ:

Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.

Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.

Установите соответствие между схемой реакции и веществом X, принимающим в ней участие: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Установите соответствие между названием газа и основным способом его получения в промышленности: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

СПОСОБ ПРОМЫШЛЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ

1)  перегонка нефти

2)  пиролиз нефти

3)  перегонка жидкого воздуха

4)  электролиз раствора хлорида натрия

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа 09.11.2022. Вариант ХИ2210201.

Задана следующая схема превращений веществ:

Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.

1)  этан

2)  бутан

3)  гексан

4)  гексин-3

5)  гексадиен-2,4

Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.

Источник: СтатГрад: Тренировочная работа 09.11.2022. Вариант ХИ2210202.

Навеску сульфида меди(II) массой 14,4 г сожгли в атмосфере кислорода. Твёрдый остаток растворили в строго необходимом количестве 10 %-й серной кислоты, а полученный раствор подвергли электролизу с инертным анодом, в результате чего на аноде выделилось 1,12 л газа (н. у.). Рассчитайте массу полученного после электролиза раствора и массовые доли веществ в нём. Примите В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Задания Д26 № 945

Процесс переработки каменного угля в промышленности получил название

1)  коксования

2)  дегидрирования

3)  электролиза

4)  ректификации

Провели электролиз раствора хлорида натрия. К полученному раствору добавили хлорид железа (III). Выпавший осадок отфильтровали и прокалили. Твёрдый остаток растворили в иодоводородной кислоте.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 5

Всего: 260 … 141–160 | 161–180 | 181–200 | 201–220 | 221–240 | 241–260

Источник

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

гимназия №4 г. Канска

Методическое пособие для обучающихся 11 классов

профильного направления «Химия»

Алгоритмы решения 34 задания ЕГЭ по химии

Подготовил:

ученик 11Б класса

МАОУ гимназии №4

Ходасевич Егор

Канск, 2022 г.

Оглавление

Спецификация:…………………………………	3
Оценивание 34 задания……………………….	4
Типы задач……………………………………..	5
Что нужно знать для выполнения?…………….	7
Химические свойства…………………………	8
• Оксиды ……………………………………	8
• Основания…………………………………	9
• Соли………………………………………..	10
• Кислоты……………………………………	11
Алгоритм решения…………………………….	12
Примеры решения задач по алгоритму………	13
Задача на электролиз…………………………..	13
Задача на кристаллогидрат……………………	18
Задача на пластинку ……………………………	21
Задача на выход реакции………………………	24
Задача на растворимость………………………	26

34 задание ЕГЭ по химии является расчётной задачей высокого уровня сложности. При решении данного типа задач задействуются все алгоритмы, механизмы и знания по неорганической химии за школьный курс.

Спецификация:

Расчёты с использованием понятий «растворимость», «массовая доля вещества в растворе».
Расчёты массы (объёма, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).
Расчёты массы (объёма, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определённой массовой долей растворённого вещества.
Расчёты массовой доли (массы) химического соединения в смеси

Так как задание повышенного уровня сложности, решает его маленький процент сдающих экзамен.

Правильный ответ должен включать в себя:

Правильно записанные уравнения всех реакций
Правильно выполненные вычисления
Логическую взаимосвязь физических величин, на основании которой проводятся расчёты
Правильно определённая искомая величина

Оценивание 34 задания

Ответ правильный и полный, содержит следующие элементы: • правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания; • правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания; • продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которой проводятся расчёты; • в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина	4
Правильно записаны три элемента ответа	3
Правильно записаны два элемента ответа	2
Правильно записаны один элемента ответа	1
Все элементы ответа записаны неверно	0
Максимальный балл	4

Типы задач

Существует несколько типов 34 задания

На атомы

Смесь малахита ((CuOH)2CO3) и карбоната цинка, в которой
соотношение числа атомов углерода к числу атомов кислорода равно 5 : 19, растворили в 580,1 г разбавленного раствора серной кислоты. При этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось 11,2 л газа (н.у.). К полученному раствору добавили 52 г цинка. После того как массовая доля сульфата меди(II) уменьшилась до 2,5%, всю смесь цинка и меди отделили. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.

На растворимость

Растворимость карбоната аммония составляет 96 г на 100 г воды. Приготовили насыщенный раствор с 250 мл воды, разделили его на две колбы. В первую колбу добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели, а во вторую — 250 г соляной кислоты (тоже в избытке). При этом из второй колбы выделилось в три раза меньше газа (при одинаковых условиях), чем из первой. Определите массовую долю соли во второй пробирке.

На электролиз

Для проведения электролиза взяли раствор нитрата серебра. После того
как объём газа, выделившийся на аноде, оказался в 1,2 раза меньше
объёма газа, выделившегося на катоде, процесс остановили. (Объёмы
газов измерены при одинаковых условиях). Масса образовавшегося в
процессе электролиза раствора оказалась на 51,8% меньше массы
исходного раствора. К полученному раствору добавили равный ему по
массе 20%-ный раствор гидроксида натрия. Определите среду конечного
раствора и массовую долю соли в нём.

На неполное разложение

При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась.
При этом образовался твёрдый остаток массой 37,98 г. В этом остатке
число атомов алюминия в 5 раз меньше числа атомов кислорода.
Остаток полностью растворили в необходимом для реакции
минимальном объёме 24%-ного раствора гидроксида натрия. При этом
образовался тетрагидроксоалюминат натрия. Определите массовую
долю нитрата натрия в полученном растворе.

На пластинку

Магниевую пластинку поместили в 483 г 20%-ного раствора сульфата цинка. После того как масса раствора уменьшилась на 20,5 г, пластинку вынули. К оставшемуся раствору добавили 224 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

Определение типа соли

Раствор гидрокарбоната кальция содержит 88,8% кислорода по массе.
Этот раствор массой 540 г по каплям добавили к 120 г 0,4%-ного
раствора гидроксида натрия. Выпавший осадок отделили, а оставшийся
раствор нагрели до прекращения выделения газа. Вычислите массу
конечного раствора и массу соли в нём.

Выход реакции

При обжиге 65,79 г известняка, содержащего 5% примесей, был получен углекислый газ с выходом 80%, который пропустили через 328 мл 20%-ого раствора гидроксида натрия (p=1,22 г/мл). Определите состав и массовые доли веществ в полученном растворе.

На смесь

Смесь, состоящую из порошков алюминия и угля, прокалили без доступа воздуха. После завершения реакции масса твёрдого остатка составила 12,24 г. К этому остатку добавили 300 г раствора гидроксида калия, взятого в избытке. При этом выделилось 10,752 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массовую долю тетрагидроксоалюмината калия в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

На кристаллогидрат

Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5,0%-ного раствора серной кислоты (р = 1,03 г/см3). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Что нужно знать для выполнения?

Формулы
Химические свойства веществ, чтобы записать уравнения реакций
Примерный алгоритм решения

Начнём с формул. На самом деле формулы для решения задач запомнить не так трудно, потому что их небольшое количество. Большую часть формул можно вывести из других.

Пример: m = n ∙ M

n = m/М

Для решения расчетных задач по химии понадобятся следующие физические величины и формулы для их вычисления.

	Формула
Количество вещества n (моль)	n=m/Mr n=V/22.4 (л/моль)
Масса вещества m (г)	m=n•Mr
Объем вещества V (л)	V=n • 22.4 (л/моль) V=m/ρ
Массовая доля W (%)	А)элемента W=Arn/Mr100% Б)веществаW=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%
Плотность ρ (г/мл)	ρ=m(р-ра)/V(р-ра)
Выход продукта реакции (%)	η=m(пр.)/m(теор.)
Относительная плотность газа А по газу В	Dв(A)=M(A)/M(B)

Химические свойства

Для составления уравнений реакций в решении задачи, следует знать все химические свойства всех веществ. Ведь это обязательное условие для решения задачи.

Оксиды

это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов (т. е. бинарные соединения), один из которых — кислород в степени окисления −2.

Оксиды делятся на две группы солеобразующие (ВеО, ZnO, CaO) и несолеобразующие (NO, N2O, CO).

В свою очередь солеобразующие делятся ещё на три группы: основные (степень окисления метала +1,+2), амфотерные (степень окисления метала +3,+4,+5), кислотные (степень окисления метала +6,+7; степень окисления не метала +3 и больше)

Основные

1.Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой

CaO + H2O → Ca(OH)2

2.Взаимодействие с кислотами

MgO+ 2HNO3 → Mg(NO3)2+ 2H2O

3.Взаимодействие с кислотными оксидами

BaO + SO3 → BaSO4

4. Взаимодействие с амфотерными оксидами

Na2O + Al2O33 → NaAlO2

Кислотные

1.Взаимодействие с водой (образование кислоты)

SO3 + H2O → H2SO4

2. Взаимодействие с основными оксидами

SO3 + CuO → CuSO4

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами

SO3 + Al2O3 → Al2 (SO4) 3

4. Взаимодействие с основаниями

N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O

Амфотерные

1. С кислотами (образование соли этой кислоты и воды)

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

2. Взаимодействие с кислотными оксидами

Al2O3 + N2O5 → 2Al(NO3) 3

3.Взаимодействие с основными оксидами

Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2

4. Взаимодействие с щелочами (раствор)

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH) 4]

5. Взаимодействие с щелочами (расплав)

ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O

Основания

это сложные вещества, которые состоят из катиона металла и гидроксильной группы (OH).

1.Взаимодействие с кислотными оксидами

N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O

2. Взаимодействие с кислотами

Ba(OH) 2 + 2HNO3 → Ba(NO3) 2 + 2H2O

3. Взаимодействие с солями

KOH + MgSO4 → Mg(OH) 2↓ + K2SO4

4. Термическое разложение (только нерастворимые основания)

Cu(OH) 2 → CuO +H2O

5. Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами

Al(OH) 3(тв.) + KOH(тв.) → KAlO2 + 2H2O

Al(OH) 3(р-р) + KOH(р-р) → K[Al(OH) 4]

Соли

это сложные вещества, в состав которых входят катионы металла и анионы кислотного остатка. Иногда в состав солей входят водород или гидроксид-ион.

Соли делятся на 4 группы: средние (метал + кислотный остаток), кислые (метал + Н + кислотный остаток), основные (метал + ОН + кислотный остаток), комплексные(K[Al(OH)4])

Средние

1.Диссоциация

NaCl → Na+ + Cl—

2. Термическое разложение

CaCO3 → CaO + CO2

3. Взаимодействие солей с металлами

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

4. Гидролиз

Na2 CO3 + H2 O → NaOH + NaHCO3

5.Взаимодействие с кислотами

K2 CO3 + 2HCl → 2KCl + CO2 +H2 O

6. Взаимодействие с основаниями

Fe(NO3)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaNO3

7.Взаимодействие с солями

AgCl + 2Na2 S2 O3 → Nа3 [Ag(S2 O3)2] + NaCl

Кислые

1.Диссоциация.

NaHCO3 → Na + +HCO3 — HCO3− → H + + CO3 2-

2. Термическое разложение

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2 O

3. Взаимодействие солей со щелочью.

Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 → 2BaCO3 + 2H2 O

Основные

1.Термическое разложение

[Cu(OH)]2 CO3 → 2CuO + CO2 + H2 O

2.Взаимодействие с кислотами

Sn(OH)Cl + HCl → SnCl2 + H2 O

3. Диссоциация

Mg(OH)Cl → Mg(OH)+ + Cl— Mg(OH)+ → Mg2+ + OH—

Комплексные

1.Взаимодействие с кислотами

Na[Al(OH)4] + 4HCl(изб.) → NaCl + AlCl3 + 4H2 O

Na[Al(OH)4] + HCl(нед.) → NaCl + Al(OH)3 + H2 O

2.Диссоциация

K[Al(OH)4] → K++ [Al(OH)4] —

3. Взаимодействие с сероводородом

K[Al(OH)4]+ H2 S → KHS+Al(OH)3 ↓ +H2 O

4. Взаимодействие с кислотными оксидами

K[Al(OH)4]+CO2 → KHCO3+Al(OH)3 ↓

5.Термическое разложение

K[Al(OH)4] → KAlO2 +2H2 O

Кислоты

это сложные вещества, состоящие из атомов водорода (которые могут замещаться на атомы металлов) и кислотных остатков.

1. Диссоциация

HNO3 → H + + NO -3

2. Разложение

H2CO3 → H2O + CO2 ↑

3. Взаимодействие с металлами (до Н)

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑

4. Взаимодействие с основаниями

H3 PO4+3NaOH →Na 3 PO4+3H2O

5. Взаимодействие с солями

BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl↑

6. Взаимодействие с основными оксидами

K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O

7. Взаимодействие с амфотерными оксидами

2HNO 3 +ZnO → Zn(NO3) 2+H2O

Алгоритм решения

На самом деле все задачи уникальны и сложны по-своему. Очень трудно составить один алгоритм для решения всех задач. Можно только выявить некоторые базовые модули, определяющие общую стратегию и основные этапы решения задачи. А уже из них выстраивать ход решения, наполняя пустой алгоритм содержанием.

Поэтому я разработал алгоритм, которым можно пользоваться при решении этих задач

А) Определяем тип задачи

Б) Структурируем все данные (пишем дано)

В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)

Г) Устанавливаем логические связи (формулируем главный вопрос задачи, т.е. находим вещество, количество которого необходимо рассчитать, и логическую цепочку, связывающую количество этого вещества с веществами, количество которых мы знаем или можем вычислить).

Д)Решаем задачу

Примеры решения задач по алгоритму

Задача на электролиз

Электролиз 640  г 15%-го раствора сульфата меди(II) прекратили, когда масса раствора уменьшилась на 32,0  г. К образовавшемуся раствору добавили 400  г 20%-го раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

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

А) Определяем тип задачи

Данная задача относится к типу задач на электролиз. Нужно вспомнить что мы знаем про электролиз.

Электролиз (греч. elektron — янтарь + lysis — разложение) — химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока.

Процесс электролиза заключается в перемещении катионов (положительно заряженных ионов) к катоду (заряжен отрицательно), и отрицательно заряженных ионов (анионов) к аноду (заряжен положительно).

NaCl + H2O → H2 + Cl2 + NaOH

CuSO4 + H2O → Cu + O2 + H2SO4

Медь относится к малоактивным металлам, поэтому сама в чистом виде выделяется на катоде. Анион кислородсодержащий, поэтому в реакции выделяется кислород. Сульфат-ион никуда не исчезает, он соединяется с водородом воды и превращается в серую кислоту.

В безводных расплавах реакции записываются еще проще: вещества распадаются на составные части:

AlCl3 → Al + Cl2

LiBr → Li + Br2

Если в условии задачи электролиз прекратили, то в дальнейшем взаимодействует не только продукт реакции, но и то вещество, которое подверглось электролизу.

Пример: При проведении электролиза 500  г 16%-го раствора сульфата меди(II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12  л газа (н. у.). К образовавшемуся раствору прибавили 53,0  г 10%-го раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

В данном случае будет составлено 3 уравнения реакций:

Электролиз сульфата меди (II).
Реакция остатка сульфата меди (II) с карбонатом натрия
Реакция серной кислоты с карбонатом натрия

Б) Структурируем все данные (пишем дано)

m (р-ра)(CuSO4)=640г

w (CuSO4)=15%

m (р-ра)(NaOH)=400г

w (NaOH)=20%

В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)

1) 2 CuSO4 + 2 H2O → O2 + 2 H2SO4 + 2 Cu

(электролиз 640  г 15%-го раствора сульфата меди(II) прекратили)

2) H2SO4 + 2 NaOH → 2 H2O+ Na2SO4

(К образовавшемуся раствору добавили 400  г 20%-го раствора гидроксида натрия)

3) CuSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2

(так как электролиз прекратили, в нём осталась какая-то доля сульфата меди(II), которая тоже будет реагировать с гидроксидом натрия)

Вывод: у нас получилось 3 уравнения реакций по которым мы будем вести вычисления

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

1.Чтобы найти массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе нужно знать массу раствора и массу самого гидроксида в этом растворе

W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

2. Сульфат меди количественно связан с гидроксидом натрия- гидроксида натрия в 2 раза больше (3 реакция)

3. Гидроксид натрия связан с серной кислотой- гидроксида натрия в 2 раза больше (2 реакция)

4. Сульфат меди связан с серной кислотой – равны (1 реакция)

5.Сульфат меди связан с гидроксидом меди- равны (3 реакция)

Д)Решаем задачу

1.m(ч-в)(CuSO4)= 640г*15%/100% = 96г

2.n(CuSO4)= m/Mr = 96г/160 = 0,6 моль

3.m(ч-в)(NaOH)= 400г*20%/100% = 80г

4.n(NaOH)= m/Mr = 80г/40 = 2 моль

Пусть количество вещества образовавшегося кислорода n(O2) = х моль. Тогда количество вещества образовавшейся меди n(Сu) = 2xмоль. m(O2) = 32x(г), а m(Сu) = 64∙2x = 128x(г). По условию задачи: m(O2) + m(Сu) = 32.
32x + 128x = 32
х = 0,2(моль)

5.n(O2)=0,2 моль, а n(Cu)=0,4 моль, тогда n( изр)(CuSO4)=0,4 моль

6. n(ост)(CuSO4)(3ур.)=0,2 моль, а n(NaOH) в 2 раза больше (по 3 уравнению).

n(NaOH)=0,4 моль (в 3 реакции)

7.m(NaOH)=0,4 моль*40г/моль=16г

8.n( изр)(CuSO4)(1ур)=n(H2SO4)=0,4 моль

9.m(1ур)(H2SO4)=0,4 моль*98г/моль=39,2г

10.n(2ур.)(NaOH) в 2 раза больше n(H2SO4) (по 2 реакции)

n (2ур.) (NaOH)=0,8 моль

11.n(изр)(NaOH)=0,8+0,4=1,2 моль

12.n(ост)(NaOH)=2 моль-1,2 моль=0,8моль

13.m(ост)(NaOH)=0,8*40=32г

14.n(Cu(OH2)=n(CuSO4)=0,2 моль (по 3 реакции)

15.m(Cu(OH2)=0,2 моль *98г/моль=19,6 г

16.m(кон.раств.)=m(CuSO4)+ m(NaOH)-32г- m(Cu(OH2)=640+400-32- 19,6=988,4г

17.w(NaOH)= m(NaOH)/ m(кон.раств.)=32г*100%/988,4г=3,24%

Ответ: w(NaOH)= 3,24%

Задача на кристаллогидрат

Смесь цинка и цинкового купороса (ZnSO4 · 7H2O) полностью растворилась в 160 г раствора гидроксида натрия, при этом выделилось 2,24 л газа (н.у.) и образовался раствор массой 172,04 г. Вычислите массовые доли солей в полученном растворе

А) Определяем тип задачи

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

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

При расчёте молярной массы нельзя забывать про воду.

Пример: ZnSO4 · 7H2O

Его молярная масса будет не 161г/моль, а 287г/моль (161 — ZnSO4 ,126 — 7H2O)

Часто встречающиеся кристаллогидраты в ЕГЭ

Кристаллогидрат	Тривиальное название/ название по систематической номенклатуре
Na2CO3 · 10H2O	Кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия
CaSO4 · 2H2O	Гипс, дигидрат сульфата кальция
CuSO4 · 5H2O	Медный купорос, пентагидрат сульфата меди(II)
Na2SO4 · 10H2O	Кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия
FeSO4 · 7H2O	Железный купорос, гептагидрат сульфата железа(II)
ZnSO4 · 7H2O	Цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка(II)

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m(NaOH)=160г

V(H2)=2,24л

m(кон.раств.)=172,04г

В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)

1) ZnSO4 + 4NaOH → Na2 [Zn(OH)4] + Na2SO4

(Смесь цинка и цинкового купороса (ZnSO4 ·7H2O) полностью растворилась в 160 г раствора гидроксида натрия)

2) Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 [Zn(OH)4] + H2

(Смесь цинка и цинкового купороса (ZnSO4 · 7H2O) полностью растворилась в 160 г раствора гидроксида натрия)

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовые доли солей в полученном растворе

1.Чтобы найти массовые доли солей в полученном растворе нужно знать массу раствора и массу самих солей в этом растворе

W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

2. Цинк связан с водородом –равны (2 реакция)

3. Сульфат натрия связан с сульфатом цинка- равны(1 реакция)

Д)Решаем задачу

1.n(H2)=2,24л/22,4л/моль=0,1 моль

2.m(H2)=0,1 моль*2 г/моль=0,2 г

3. n(Zn)= n(H2)=0,1 моль

4. m(Zn)= 0,1 моль* 65г/моль=6,5г

5. m(кон.раств.)= m(исх)+m(Zn)+m(ZnSO4 · 7H2O)-m(H2)

m(ZnSO4 · 7H2O)=m(кон.раств.)-m(исх)— m(Zn)-m(H2)=172,04г-160г-6,5г+0,2г=5,74г

6.n (ZnSO4 · 7H2O)=n(ZnSO4)=5,74г/287г/моль=0,02 моль

7.n(Na2SO4)=n(ZnSO4)= 0,02 моль

8.n(Na2 [Zn(OH)4])=n(Zn)+ n(ZnSO4)=0,1 моль+0,02 моль=0,12 моль

9. m(Na2SO4)=0,02 моль*142г/моль=2,84г

10. m(Na2 [Zn(OH)4])=0,12 моль*179г/моль=21,48г

11.w(Na2SO4)=2,84г/172,04г*100%=1,65%

12. w(Na2 [Zn(OH)4])=21,48г/172,04г*100%=12,49%

Ответ: w(Na2SO4)= 1,65%; w(Na2 [Zn(OH)4])=12,49%

Задача на пластинку

Навеску оксида меди(II) массой 12,0 г растворили в 200 г 9,8 %-й серной кислоты. В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора. Найдите массовую долю соли в полученном растворе. Примите Ar(Cu)=64. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

А) Определяем тип задачи

Данная задача относится к типу задач на пластинку. Решая задачи, важно понимать, что реакции металлов с солями являются окислительно-восстановительными и протекают на поверхности металла, погруженного в раствор соли а выделившийся в результате реакции металл осаждается на данной поверхности.

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m(CuO)=12,0г

m(H2SO4)=200г

w(H2SO4)=9,8%

Ar(Cu)=64

В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)

1) CuO+ H2SO4→ CuSO4+ H2O

(Навеску оксида меди(II) массой 12,0 г растворили в 200 г 9,8 %-й серной кислоты)

2) CuSO4+Fe→FeSO4+Cu

(В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора)

3) H2SO4+ Fe→ FeSO4+ H2

( В полученный раствор опустили железную пластинку, выдержали до прекращения реакции и удалили из раствора)

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовую долю соли в полученном растворе

1.Чтобы найти массовую долю соли в полученном растворе нужно знать массу раствора и массу самой соли в этом растворе

W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

2.Сульфид меди связан с оксидом меди — равны (1 реакция)

3.Сульфид железа связан с сульфидом меди – равны (2 реакция)

4.Серная кислота связана с оксидом меди – равны

5.Сульфид железа связан с серной кислотой – равны (3 реакция)

Д)Решаем задачу

1)n(CuO)=12/80=0,15 моль

2) m(H2SO4)=200*9,8%/100%=19,6г

3) n(H2SO4)=200*0,098/98=0,2 моль

4) n(CuSO4)= n(CuO)=0,15 моль (1 реакция)

5) n(FeSO4)= n(CuSO4)= )=0,15 моль (2 реакция)

6) n(H2SO4)= n(CuO)=0,15 моль

7) n(H2SO4)=0,2 моль-0,15 моль=0,05 моль (3 реакция)

n(FeSO4)= n(H2SO4)=0,05моль (3 реакция)

9)m(FeSO4)=(0,15+0,05)*152=30,4г

10)m(H2O в FeSO4)= m(H2O в H2SO4)+ m(H2O) = (200 -19,6)+0,15*18= 183,1г

11)mраств(FeSO4)=m(FeSO4)+m(H2O)=30,4+183,1= 213,5

12) w(FeSO4)=30,4*100/213,5=14,2%

Ответ: w(FeSO4)= 14,2%

Задача на выход реакции

При взаимодействии в сернокислой среде 17,4 г диоксида марганца с 58 г бромида калия при 77%-ном выходе выделился бром. Какой объём (н. у.) пропена может провзаимодействовать с полученным количеством брома?

А) Определяем тип задачи

Данная задача относится к типу задач на выход реакции. Выход продукта реакции (выход реакции) — это коэффициент, определяющий полноту протекания химической реакции. Он численно равен отношению количества (массы, объема) реально полученного продукта к его количеству (массе, объему), которое может быть получено по стехиометрическим расчетам (по уравнению реакции).

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m (MnO2)=17,4г

m (KBr)=58г

η=77%=0,77

В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)

1)MnO2+2KBr+2 H2SO4 →MnSO4+Br2+K2SO4+2 H2O

(При взаимодействии в сернокислой среде 17,4 г диоксида марганца с 58 г бромида калия при 77%-ном выходе выделился бром)

2)C3H6+Br2→C3H6Br2

(Какой объём (н. у.) пропена может провзаимодействовать с полученным количеством брома)

Г) Устанавливаем логические связи

1)Требуется найти объём пропена. Что бы найти объём нужно знать его количество

V=n • 22.4 (л/моль)

2)Бром связан с диоксидом марганца – равны (1 реакция)

3)Пропен связан с бромом – равны (2 реакция)

Д)Решаем задачу

1) n(MnO2)=17,4/81=0,2 моль

2) n(KBr)=58/119=0,49

KBr – избыток

3) n(Br2)= n(MnO2)=0,2 моль (1 реакция)

4) n(Br2)=0,2 моль*0,77=0,154 моль (с учётом выхода реакции)

5) n(C3H6)= n(Br2)=0,154 моль (2 реакция)

6)V(C3H6)=0,154 моль *22,4 л/моль=3,450 л

Ответ: V(C3H6)= 3,450 л

Задача на расстворимость

А) Определяем тип задачи

Данная задача относится к типу задач на растворимость.

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m(H2O)=250г

m(HCl)=250г

В) Проводим анализ условия (составляем уравнения химических реакций, о которых упоминается в условии задачи)

1) (NH4)2CO3+2NaOH→Na2CO3+NH3+2H2O

(В первую колбу добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели)

2) (NH4)2CO3+2HCl→2NH4Cl+H2O+CO2

(а во вторую — 250 г соляной кислоты (тоже в избытке))

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовую долю соли во 2 пробирке

1.Чтобы найти массовую долю соли во 2 пробирке нужно знать массу раствора и массу самой соли в этом растворе

W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

2)Углекислый газ связан с карбонатом амония – равны (2 реакция)

3)Хлорид амония связан с карбонатом амония – в 2 раза меньше (2 реакция)

Д)Решаем задачу

1) m((NH4)2CO3)= 96г – m(H2O)=100г

m((NH4)2CO3)=x г — m(H2O)=250г

m((NH4)2CO3)=96г*250г/100г=240г

2)n((NH4)2CO3)=240г/96г/моль=2,5 моль

3) Пусть n((NH4)2CO3) во 2 колбе = х моль, тогда n((NH4)2CO3) в 1 колбе =1,5х моль

х+1,5х=2,5

х=1 моль n((NH4)2CO3)=1 моль (2 реакция)

4)m((NH4)2CO3)=1 моль*96г/моль= 96г (2 реакция)

5) m раств((NH4)2CO3)=196г

6) n(CO2)= n((NH4)2CO3)=1 моль (2 реакция)

7) m(CO2)=1 моль *44г/ моль =44г

n (NH4Cl)=2 n((NH4)2CO3)=2 моль (2 реакция)

9) m(NH4Cl)= 2 моль * 53,5 г/моль= 107 г

10)w(NH4Cl)= m(NH4Cl)/ (m раств((NH4)2CO3)+ m(HCl) — m(CO2))*100%=107г/(196+250-44)*100%=107г/402г*100%=26,6%

Ответ: w(NH4Cl)= 26,6%

Источник

Чтобы поделиться, нажимайте

Представляем вашему вниманию реальный ЕГЭ по химии 2021 — задания 34 из реального ЕГЭ 2021 (основная волна 31 мая 2021 года) с подробными видео-объяснениями, и (или) с ответами. (будет дополнено позже)

ВНИМАНИЕ — в ЕГЭ 2022 года это будет задание 33

В этом году в разных регионах были задачи, включающие разные типы решения. В основном это были задачи на растворы (массовую долю) плюс:

1. Электролиз + система уравнений
2. Электролиз + кристаллогидраты + растворимость
3. Задачи на атомистику + вывод формул + электролиз + кристаллогидраты
4. На соотношение атомов (атомистика) + система уравнений + кислые/средние соли
5. На разделение раствора на несколько колб (частей).

Задачи на электролиз + система уравнений

1. Через 520 г 16,1%-ного раствора сульфата цинка пропускали электрический ток до тех пор, пока объем газа, выделившегося на катоде, не стал равен объему газа, выделившемуся на аноде. При этом массовая доля сульфата цинка понизилась до 10,3%. К полученному раствору добавили 212 г 10% раствора карбоната натрия. Вычислите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе.

Решение: смотри видео

2. Через 400 г 36%-ного раствора нитрата железа (II) пропустили электрический ток до момента, когда объём газа, выделившегося на катоде, не стал в 2 раза меньше объёма газа, выделившегося на аноде. В полученном растворе массовая доля нитрата железа (II) уменьшилась до 10,19%. К полученному раствору прилили 120 г 40%-ного раствора карбоната аммония. Определите массовую долю нитрата железа (II) в конечном растворе. (Окислением ионов железа 2+ и их осаждением в прикатодном пространстве пренебречь.)

Решение:

(АНАЛОГИЧНАЯ ПРЕДЫДУЩЕЙ, поэтому к этой задаче прилагается только ответ. Если у вас не получается её решить, то смотрите предыдущее видео и решайте по анологии)

Задачи на электролиз + кристаллогидраты + растворимость

3. Электролиз 5%-ного раствора нитрата бария массой 522 г проводили до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,4 л газа. К образовавшему раствору прилили насыщенный раствор, полученный при растворении 96,6 г глауберовой соли (Na₂SO₄∙10H₂O) в воде. В результате массовая доля сульфата натрия уменьшилась в 4,5 раза. Определите растворимость безводного сульфата натрия на 100г воды.

Решение: смотри видео

4. Электролиз 10%-ного раствора нитрата бария массой 522 г проводили до тех пор, пока 4,2 моля воды не ушли. К образовавшему раствору прилили насыщенный раствор, полученный при растворении 100 г медного купороса (CuSO₄∙5H₂O) в воде. В результате массовая доля сульфата меди (II) уменьшилась в 4 раза. Определите растворимость безводного сульфата меди (II) на 100г воды.

Решение:

Задачи на атомистику + вывод формул + электролиз + кристаллогидраты

5. Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля серы в 5 раз меньше массовой доли кислорода, растворили в воде. При этом образовался раствор массой 722,4 г. Через полученный раствор пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 35,84 л газа. Затем к образовавшемуся растврору прилили раствор карбоната натрия массой 424 г с массовой долей соли 10%. При этом массовая доля карбоната натрия уменьшилась в 10 раз. Вычислите массу растворенного кристаллогидрата.

Задачи на атомистику (на соотношение атомов) + система уравнений + кислые/средние соли

6. Смесь оксида фосфора (V) и оксида калия, в которой соотношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно 14,5 : 4, сплавили, а затем образовавшуюся смесь растворили в воде. В результате получили 447,4г раствора, в котором массовая доля атомов водорода равна 7,6%. Определите массу фосфата калия в полученном растворе.

Решение: смотри видео

7. Смесь оксида натрия и оксида фосфора (V), в которой соотношение числа атомов фосфора к числу атомов натрия равно 7 : 18, нагрели и растворили в горячей воде. В результате получили 312,5 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода равна 7,36%. Определите массу фосфата натрия в полученном растворе.

Решение:

Задачи на разделение раствора на несколько колб (частей):

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

Решение: смотри видео

9. Раствор нитрата меди (II) массой 1760 г с массовой долей нитрата меди (II) 18,8%, содержащий в качестве примеси нитрат серебра (I) разлит на 2 колбы в соотношении 1:2. В первую колбу, содержащую меньшую часть раствора, опустили медную проволку. После завершения реакции проволку извлекли из раствора. При этом массовая доля нитрата меди(II) в первой колбе составила 20%. (Возможной реакцией избытка меди с нитратом меди (II) пренебречь.) В раствор во второй колбе внесли избыток порошок цинка, в результате получили бесцветный раствор. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

Решение:

10. Смесь бромида кальция и хлорида меди (II) растворили в воде, а образовавшийся раствор разделили на 3 колбы. В первую колбу, содержащую 200 г раствора, добавили 785 г 30% раствора нитрата серебра (I), в результате чего массовая доля нитрата серебра (I) уменьшилась вдвое. Во вторую колбу, содержащую 340 г исходного раствора солей, добавили избыток йодида калия, при этом в осадок выпала соль массой 64,94 г. Определите массовые доли солей в третьей колбе.

Решение: смотри видео

11. Смесь бромида калия и йодида калия растворили в воде. Образовавшийся раствор разделили на 3 колбы. В первую колбу с раствором массой 250 г прилили раствор массой 430 г 40%-ного нитрата серебра (I). После реакции массовая доля нитрата серебра (I) в растворе уменьшилась до 8,44%. Во вторую колбу с раствором массой 300 г прилили избыток раствора нитрата меди (II), в результате чего выпало 28,65 г осадка. Найдите массовые доли солей в третьей колбе колбе.

Решение:

12. Смесь гидроксида и хлорида бария растворили в воде. Раствор разлили на три колбы. В первую колбу, масса раствора в которой равна 520 г, добавили избыток серной кислоты, при этом выпало 163,1 г осадка. К 130 г раствора во второй колбе добавили 166,5 г 20% раствора соляной кислоты, при этом массовая доля кислоты уменьшилась в 2 раза. Найдите массовые доли веществ в третьей колбе.

Решение: смотри видео

13. Смесь хлоридов бария и алюминия растворили в воде. Полученный раствор разделили на 3 колбы. К 300 г раствора в первой колбе прилили 164 г 10% раствора фосфата натрия, в результате чего все исходные вещества прореагировали полностью. К 120 г раствора второй колбы добавили 155,61 г 20 % раствора сульфата натрия, при этом массовая доля сульфата натрия в конечном растворе оказалась в 2 раза меньше, чем в исходном. Определите массовые доли веществ в третьей колбе. Гидролизом солей пренебречь.

Решение: смотри видео

14. Хлорид алюминия и хлорид магния смешали и растворили в воде. Образовавшийся раствор разделили на 3 колбы. В первую колбу с раствором массой 300 г добавили 164 г 10%-ного раствора фосфата натрия. Причём соль прореагировала полностью. Во вторую колбу с раствором массой 120 г прилили 155,64 г 20%-ного раствора сульфата натрия. Причём массовая доля сульфата натрия в исходном растворе была в два раза больше, чем массовая доля в конечном растворе. Определите массовые доли солей в третьей колбе. Гидролизом пренебречь.

Решение:

15. Смесь сульфата железа (II) и хлорида цинка растворили в воде. Полученный раствор разделили на 3 колбы. К 800 г раствора в первой колбе прилили избыток раствора нитрата бария, при этом выпал осадок массой 116,5 г. К 320 г раствора второй колбы добавили 462 г 40 %-ного раствора гидроксида натрия без доступа воздуха, при этом массовая доля щёлочи уменьшилась в два раза. Определите массовые доли веществ в третьей колбе. Гидролизом солей пренебречь.

Решение: смотри видео

16. Смесь нитрата алюминия и хлорида магния растворили в воде. Образовавшийся раствор разделили на 3 колбы. В первую колбу с раствором массой 750 г добавили раствор нитрата серебра (I), в результате чего выпал осадок массой 114,8 г. Во вторую колбу с раствором массой 300 г прилили 868,54 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Причём массовая доля щёлочи уменьшилась в 1,6 раз. Определите массовые доли солей в третьей колбе. Гидролизом пренебречь.

Решение:

Ответы:

Реальный ЕГЭ по химии 2021. Задание 34

1. 7,3%

2. 7,98%

3. 21,3 г

5. 66,6 г

6. 42,4 г

7. 65,6 г

8. 46,8%

10. 13,5% CuCl₂ и 10% CaBr₂

11.

12. 6,6% Ba(OH)₂ и 20% BaCl₂

13. 5,2% BaCl₂ и 2,2% AlCl₃

14.

15. 9,5% FeSO₄ и 4,25% ZnCl₂

16.

В случае, если вы нашли ошибку или опечатку, просьба сообщать об этом автору проекта в контакте https://vk.com/id30891697 или на электронную почту yoursystemeducation@gmail.com

А также вы можете получить доступ ко всем видео-урокам, заданиям реального ЕГЭ с подробными видео-объяснениями, задачам и всем материалам сайта кликнув:

Посмотреть видео-объяснения решений всех типов задач вы можете здесь, нажав на эту строку
Просмотреть задания ЕГЭ всех лет (реальные, пробные и тренировочные задания) вы можете здесь, нажав на эту строку
Посмотреть все видео-уроки вы можете здесь, нажав на эту строку
Прочитать всю теорию для подготовки к ЕГЭ и ЦТ вы можете здесь, нажав на эту строку
Все видео-объяснения вы можете найти на YouTube канале, нажав на эту строку

Источник

Региональный конкурс «Лучшая методическая разработка»

Номинация №3 «Лучшая авторская разработка комплекта учебно-методических материалов/ методических рекомендаций»

Методическая разработка: Тренажер по подготовке к ЕГЭ по химии «Решение задач на электролиз растворов и расплавов электролитов»

Разработала: Сластная Оксана Анатольевна, учитель химии и биологии

МБОУ «Мишелёвская СОШ №19»

2022

Оглавление

Немного теории 3

Задание 20 7

Задание 20 для самостоятельной работы 10

Задание 31 13

Задание 31 для самостоятельной работы 14

Задание 32 14

Задание 32 для самостоятельной работы 15

Ответы к заданиям для самостоятельной работы 16-17

Немного теории

Электролиз – совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих на катоде и аноде при пропускании электрического тока через растворы или расплавы электролитов.

Катод–отрицательно заряженный электрод, к которому притягиваются катионы.

Анод– положительно заряженный электрод, к которому притягиваются анионы.

Инертные электроды состоят из вещества, не участвующего в реакции электролиза

Катион – положительно заряженный ион.

Анион – отрицательно заряженный ион

Задание 20

1. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе ее водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ НА АНОДЕ

А)

Б)

В)

Г)

А	Б	В	Г
3	5	3	4

2. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе ее водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТ НА КАТОДЕ
A) Б) B) Г)		1) водород 2) алюминий 3) ртуть 4) медь 5) кислород 6) натрий
А	Б	В	Г
1	3	4	1

3. Установите соответствие между названием вещества и способом его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА		ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
A) литий Б) фтор B) серебро Г) магний		1) раствора 2) расплава 3) раствора 4) раствора 5) расплава 6) расплава
А	Б	В	Г
2	2	4	6

4. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ НА КАТОДЕ

Б)

Г)

А	Б	В	Г
2	2	1	1

5. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТ НА АНОДЕ
А) Б) В) Г)		1) метан 2) сернистый газ 3) кислород 4) водород 5) бром 6) этан
А	Б	В	Г
3	6	5	3

6. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		УРАВНЕНИЕ КАТОДНОГО ПРОЦЕССА
A) Б) B) Г)		1) 2) 3) 4) 5) 6)
А	Б	В	Г
2	6	5	6

7. Установите соответствие между формулой соли и схемой процесса, протекающего на инертном аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		СХЕМА ПРОЦЕССА НА АНОДЕ
A) Б) B) Г)		1) 2) 3) 4) 5) 6)
А	Б	В	Г
3	3	2	2

8. Установите соответствие между формулой вещества и простым веществом, которое образуется на катоде в результате электролиза его водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА		ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА
A) Б) B) Г)		1) 2) 3) 4) 5) 6)
А	Б	В	Г
2	3	6	2

9. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который образуется на инертном аноде в результате электролиза водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА		ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА АНОДЕ
А) Б) В) Г)		1) хлор 2) оксид серы(IV) 3) водород 4) натрий 5) кислород
А	Б	В	Г
1	5	5	5

10. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТ НА АНОДЕ
A) Б) B) Г)		1) метан 2) сернистый газ 3) кислород 4) водород 5) бром 6) этан
А	Б	В	Г
3	6	5	3

Задание 20 для самостоятельной работы

1. Установите соответствие между формулой соли и схемой процесса, протекающего на инертном аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		СХЕМА ПРОЦЕССА НА АНОДЕ
A) Б) B) Г)		1) 2) 3) 4) 5) 6)
А	Б	В	Г

2. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, выделяющимся на аноде при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА		АНОДНЫЙ ПРОДУКТ
А) Б) В) Г)		1) кислород 2) металл 3) иод 4) фтор 5) углекислый газ 6) хлор
А	Б	В	Г

3. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, выделяющимся на катоде при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		КАТОДНЫЙ ПРОДУКТ
А) Б) В) Г)		1) натрий 2) барий 3) алюминий 4) медь 5) водород 6) кислород
А	Б	В	Г

4. Установите соответствие между названием металла и электролитическим способом его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

МЕТАЛЛ		СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ
А) калий Б) медь В) хром Г) кальций		1) электролиз водного раствора сульфата 2) электролиз расплавленного хлорида 3) электролиз расплавленного нитрата 4) электролиз водного раствора гидроксида
А	Б	В	Г

5. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, выделяющимся на катоде при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА		КАТОДНЫЙ ПРОДУКТ
А) Б) В) Г)		1) кислород 2) только металл 3) только водород 4) металл и водород 5) азот 6) хлор
А	Б	В	Г

6. Установите соответствие между названием металла и промышленным электролитическим способом его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

МЕТАЛЛ		СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ
A) кальций Б) серебро B) натрий Г) свинец		1) электролиз водного раствора хлорида 2) электролиз водного раствора нитрата 3) электролиз расплавленного нитрата 4) электролиз расплавленного хлорида
А	Б	В	Г

7. Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА В РАСТВОРЕ
A) Б) В) Г)		1) 2) 3) 4) 5)
А	Б	В	Г

8. Установите соответствие между веществом и возможным способом его получения путём электролиза: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ВЕЩЕСТВО		ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
А) водород Б) хлор В) калий Г) алюминий		1) расплава 2) раствора в расплавленном криолите 3) водного раствора 4) водного раствора 5) водного раствора
А	Б	В	Г

Задание 31

1. При электролизе водного раствора нитрата меди(II) получили металл. Металл обработали концентрированной серной кислотой при нагревании. Выделившийся в результате газ прореагировал с сероводородом с образованием простого вещества. Это вещество нагрели с концентрированным раствором гидроксида калия. Напишите молекулярные уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

2. Газ, выделившийся на аноде при электролизе раствора хлорида натрия, ввели в колбу с нагретым фосфором. Полученную в колбе жидкость растворили в воде. Образовавшийся раствор обесцвечивает бромную воду. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Решение:

1. (электролиз)

3. Провели электролиз раствора нитрата меди(II). Выделившийся газ прореагировал с натрием. Полученное вещество растворили в холодной воде. К образовавшемуся раствору добавили раствор сульфата хрома(III) и нагрели. При этом окраска раствора изменилась на жёлтую. Напишите уравнения описанных реакций.

Решение:

Задание 31 для самостоятельной работы

1. Газ, выделившийся на аноде при электролизе раствора хлорида натрия, собрали в колбу, в которую затем опустили небольшой кусочек нагретого фосфора. После окончания реакции в колбу добавили воду и получили раствор, при добавлении к которому нитрата серебра выпал белый творожистый осадок. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

2. При электролизе водного раствора нитрата меди(II) получили металл. Металл обработали концентрированной серной кислотой при нагревании. Выделившийся в результате газ прореагировал с сероводородом с образованием простого вещества. Это вещество нагрели с концентрированным раствором гидроксида калия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

3. Раствор нитрата меди (II) подвергли электролизу на инертном аноде. Выделившееся на катоде простое вещество растворили в концентрированной серной кислоте, при этом наблюдали выделение бесцветного газа с резким запахом. Газ собрали и пропустили через раствор сероводородной кислоты, в результате чего в осадок выпало простое вещество желтого цвета. Это вещество прореагировало с расплавленным гидроксидом калия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Задание 32

1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Решение:

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

→ → → →

Решение. 1)

Задание 32 для самостоятельной работы

1.Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ответы к заданиям для самостоятельной работы:

Задание 20.

№ задания	А	Б	В	Г
1	3	3	2	2
2	3	1	6	1
3	5	5	5	4
4	2	1	1	2
5	3	2	3	4
6	4	2	4	2
7	3	3	5	4
8	4	4	1	2

Задание 31.

1. Решение:

1) (электролиз)

2. Решение:

1) (электролиз)

3. Решение:

Задание 32.

Решение:

Источник

7270. К полученному в результате электролиза раствору массой 100 г с содержанием сульфида натрия 7,8%, добавили 5,74 г цинкового купороса (ZnSO₄⋅7H₂O). Определите, сколько грамм 20%-ой соляной кислоты нужно прилить к образовавшемуся раствору, чтобы выпала максимально возможная масса осадка.

1) Уравнения реакций
Na₂S + 2H₂O = 2NaOH + H₂ + S
4NaOH + ZnSO₄ = Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄

2) Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия и сульфата цинка
m(Na₂S) = 100 ⋅ 0,078 = 7,8 г
n(Na₂S) = 7,8 : 78 = 0,1 моль
n(NaOH) = 2n(Na₂S) = 0,2 моль
n(ZnSO₄) = n(ZnSO₄⋅7H₂O) = 5,74 : 287 = 0,02 моль

3) Очевидно, что гидроксид натрия в большом избытке, поэтому вторая реакция протекает с образованием комплексной соли. Максимальная масса осадка выпадет при нейтрализации остатка гидроксида натрия и частичном разрушении комплекса:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O
Na₂[Zn(OH)₄] + 2HCl = 2NaCl + Zn(OH)₂ + 2H₂O
n(NaOH_ост.) = 0,2 — 0,02 ⋅ 4 = 0,12 моль
n(Na₂[Zn(OH)₄]) = n(ZnSO₄) = 0,02 моль

4) Вычислим массу 20%-го раствора соляной кислоты
n(HCl) = 2n(Na₂[Zn(OH)₄]) + n(NaOHост.) = 0,04 + 0,12 = 0,16 моль
m(HCl) = 0,16 ⋅ 36,5 = 5,84 г
m_р-ра(HCl) = 5,84 : 0,2 = 29,2 г

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7270.

7235. Раствор массой 259,6 г, содержащий 5% нитрата меди (II), получен в результате частичного электролиза 290 г раствора нитрата меди (II). Вычислите массовую долю нитрата меди (II) в исходном растворе.

1) Уравнение реакции электролиза
2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4HNO₃

2) В результате электролиза образовались медь и кислород, поэтому уменьшилась масса раствора. Вычислим количество вещества кислорода.
m(Cu + O₂) = 290 — 259,6 = 30,4 г
Пусть n(O₂) = x моль, n(Cu) = 2x моль, тогда
32x + 64 ⋅ 2x = 30,4
x = 0,19 моль = n(O₂)

3) Рассчитаем массу и массовую долю нитрата меди(II) в исходном растворе
n(Cu(NO₃)₂_{прореаг.}) = 2n(O₂) = 0,38 моль
m(Cu(NO₃)₂_{прореаг.}) = 0,38 ⋅ 188 = 71,44 г
m(Cu(NO₃)₂_ост.) = 0,05 ⋅ 259,6 = 12,98 г
m(Cu(NO₃)₂_исх.) = 71,44 + 12,98 = 84,42 г
ω(Cu(NO₃)₂) = 84,42 : 290 ⋅ 100% = 29,11%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7235.

7200. Электролиз раствора бромида натрия массой 46 г продолжали до тех пор, пока на аноде не перестал выделяться бром. К полученному раствору прилили 80 г 16%-го раствора сульфата меди (II), при этом выпал осадок массой 6,86 г. Вычислите массовые доли веществ в конечном растворе.

1) Уравнения реакций
2NaBr + 2H₂O = 2NaOH + Br₂ + H₂
2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

2) Рассчитаем количество вещества сульфата меди(II) и гидроксида меди(II)
m(CuSO₄) = 80 ⋅ 0,16 = 12,8 г
n(CuSO₄) = 12,8 : 160 = 0,08 моль
n(Cu(OH)₂) = 6,86 : 98 = 0,07 моль < 0,08 моль

3) Сульфат меди прореагировал не полностью, расчет по второму уравнению будем проводить по Cu(OH)₂.

4) Вычислим массы веществ в растворе и массу раствора
n(Na₂SO₄) = n(Cu(OH)₂) = 0,07 моль
m(Na₂SO₄) = 0,07 ⋅ 142 = 9,94 г
n(CuSO₄)_ост. = 0,08 — 0,07 = 0,01 моль
m(CuSO₄)_ост. = 0,01 ⋅ 160 = 1,6 г
m_р-ра = m_р-ра(NaBr) — m(Br₂) — m(H₂) + m_р-ра(CuSO₄) — m(Cu(OH)₂) = 46 — 0,07 ⋅ 160 — 0,07 ⋅ 2 + 80 — 6,86 = 107,8 г

5) Вычислим массовые доли сульфата натрия и сульфата меди(II)
ω(Na₂SO₄) = 9,94 : 107,8 ⋅ 100% = 9,22%
ω(CuSO₄)_ост. = 1,6 : 107,8 ⋅ 100% = 1,48%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7200.

7165. Раствор сульфида калия массой 137,5 г с массовой долей соли 12% подвергли электролизу до тех пор, пока на катоде не выделилось 4,48 л (н.у.) газа. Полученный после электролиза раствор разбавили 50 г воды, а затем пропустили 13,2 г углекислого газа. Вычислите массовую долю соли в итоговом растворе.

1) Уравнение реакции электролиза
K₂S + 2H₂O = 2KOH + H₂ + S

2) Рассчитаем количество веществ сульфида калия и водорода
m(K₂S) = 137,5 ⋅ 0,12 = 16,5 г
n(K₂S) = 16,5 : 110 = 0,15 моль
n(H₂) = 4,48 : 22,4 = 0,2 моль > 0,15 моль

3) Водорода выделилось больше, чем могло бы образоваться при расчете по сульфиду калия. Это означает, что протекал электролиз воды.
2H₂O = 2H₂ + O₂
n(H₂(₂)) = 0,2 — 0,15 = 0,05 моль
n(O₂) = 0,5n(H₂ (2)) = 0,025 моль

4) Найдем количество вещества гидроксида калия и углекислого газа, установим формулу образующейся соли
n(KOH) = 2n(K₂S) = 0,3 моль
n(CO₂) = 13,2 : 44 = 0,3 моль
n(CO₂) : n(KOH) = 0,3 : 0,3 = 1 : 1 → реакция между ними идет с образованием кислой соли
KOH + CO₂ = KHCO₃

5) Рассчитаем массу раствору и массовую долю в нем гидрокарбоната калия
n(KHCO₃) = 0,3 моль
m(KHCO₃) = 0,3 ⋅ 100 = 30 г
m_р-ра = m_р-ра(K₂S) — m(H₂) — m(S) — m(O₂) + m(H₂O) + m(CO₂) = 137,5 — 0,2 ⋅ 2 — 0,15 ⋅ 32 — 0,025 ⋅ 32 + 50 + 13,2 = 194,7 г
ω(KHCO₃) = 30 : 194,7 ⋅ 100% = 15,4%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7165.

7130. Хлор, выделившийся при полном электролизе 31,875 г 8%-го раствора хлорида лития, пропустили через раствор хлорида железа (II). Хлор прореагировал полностью и образовался раствор, содержащий 13% по массе единственной соли. Вычислите массовую долю хлорида железа (II) в исходном растворе.

1) Уравнения реакций
2LiCl + 2H₂O = 2LiOH + H₂ + Cl₂
Cl₂ + 2FeCl₂ = 2FeCl₃

2) Рассчитаем количество веществ хлорида лития, хлора и массу хлорида железа (II)
m(LiCl) = 31,875 ⋅ 0,08 = 2,55 г
n(LiCl) = 2,55 : 42,5 = 0,06 моль
n(Cl₂) = 0,5n(LiCl) = 0,03 моль
n(FeCl₂) = n(FeCl₃) = 2n(Cl₂) = 0,06 моль

3) Вычислим массу раствора и массовую долю хлорида железа (II) в растворе
m(FeCl₂) = 0,06 ⋅ 127 = 7,62 г
m_р-ра(FeCl₂) = m_р-ра(FeCl₃) — m(Cl₂)
m_р-ра(FeCl₃) = m(FeCl₃) : ω(FeCl₃) = 0,06 ⋅ 162,5 : 0,13 = 75 г
m_р-ра(FeCl₂) = 75 — 0,03 ⋅ 71 = 72,87 г
ω(FeCl₂) = 7,62 : 72,87 ⋅ 100% = 10,46%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7130.

7095. Подвергли полному электролизу 80 г 24% раствора сульфата меди. Через образовавшийся после этого раствор пропустили 2688 мл (н.у.) аммиака. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

1) Уравнение реакции:
2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄

2) Рассчитаем количество сульфата меди и серной кислоты
m(CuSO₄) = 80 ⋅ 0,24 = 19,2 г
n(CuSO₄) = 19,2 : 160 = 0,12 моль
n(H₂SO₄) = n(CuSO₄) = 0,12 моль

3) По соотношению серной кислоты и аммиака установим образующуюся соль и найдем ее массу
n(NH₃) = 2,688 : 22,4 = 0,12 моль
n(H₂SO₄) : n(NH₃) = 0,12 : 0,12 = 1 : 1 → реакция между ними идет с образованием кислой соли
NH₃ + H₂SO₄ = NH₄HSO₄

4) Рассчитаем массу раствора и массовую долю гидросульфата аммония в растворе
n(NH₄HSO₄) = 0,12 моль
m(NH₄HSO₄) = 0,12 ⋅ 115 = 13,8 г
m_р-ра = m_р-ра(CuSO₄) — m(Cu) — m(O₂) + m(NH₃) = 80 — 0,12 ⋅ 64 — 0,06 ⋅ 32 + 0,12 ⋅ 17 = 72,44 г
ω(NH₄HSO₄) = 13,8 : 72,44 ⋅ 100% = 19%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7095.

7060. Раствор массой 227,5 г с массовой долей хлорида натрия 18% подвергали электролизу до тех пор, пока на катоде не выделилось 6,272 л (н. у.) газа. К раствору, полученному после электролиза, прилили избыток раствора нитрата серебра. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся при этом осадке.

1) Уравнение реакций
2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂ + Cl₂ (1)
2NaOH + 2AgNO₃ = Ag₂O↓ + 2NaNO₃ + H₂O (2)
NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃ (3)

2) Рассчитаем количество хлорида натрия и водорода
m(NaCl) = 227,5 ⋅ 0,18 = 40,95 г
n(NaCl) = 40,95 : 58,5 = 0,7 моль
n(H₂) = 6,272 : 22,4 = 0,28 моль

3) Если бы хлорид натрия полностью подвергся электролизу, то количество выделившегося водорода составило бы 0,7 : 2 = 0,35 моль. По условию n(H₂) = 0,28 моль, то есть прореагировал не весь хлорид натрия. Расчет по первому уравнению ведем по водороду.

4) Рассчитаем количество оставшегося NaCl
n(NaOH) = 2n(H₂) = 0,56 моль
n(NaCl_разл.) = 2n(H₂) = 0,56 моль
n(NaCl_ост.) = 0,7 — 0,56 = 0,14 моль

5) Вычислим массовые доли веществ в осадке.
n(Ag₂O) = 0,5n(NaOH) = 0,28 моль
m(Ag₂O) = 0,28 ⋅ 232 = 64,96 г
n(AgCl) = n(NaCl_ост.) = 0,14 моль
m(AgCl) = 0,14 ⋅ 143,5 = 20,09 г
ω(Ag₂O) = 64,96 : (64,96 + 20,09) ⋅ 100% = 76,4%
ω(AgCl) = 20,09 : (64,96 + 20,09) ⋅ 100% = 23,6%

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7060.

7025. В результате электролиза 116,4 г 32%-го раствора хлорида калия на аноде выделилось 4,928 л (н. у.) газа. Определите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

1) Уравнение реакции:
2KCl + 2H₂O = 2KOH + H₂ + Cl₂

2) Рассчитаем количество хлорида калия и хлора
m(KCl) = 116,4 ⋅ 0,32 = 37,25 г
n(KCl) = 37,25 : 74,5 = 0,5 моль
n(Cl₂) = 4,928 : 22,4 = 0,22 моль

3) Если бы хлорид калия полностью подвергся электролизу, то количество выделившегося хлора составило бы 0,5 : 2 = 0,25 моль. По условию n(Cl₂) = 0,22 моль, то есть прореагировал не весь хлорид калия. Расчет по уравнению ведем по хлору.

4) Рассчитаем массы гидроксида калия и хлорид калия
n(KOH) = 2n(Cl₂) = 0,44 моль
m(KOH) = 0,44 ⋅ 56 = 24,64 г
n(KCl_разл.) = 2n(Cl₂) = 0,44 моль
n(KCl_ост.) = 0,5 — 0,44 = 0,06 моль
m(KCl_ост.) = 0,06 ⋅ 74,5 = 4,47 г
m_р-ра = m_р-ра(KCl) — m(Cl₂) — m(H₂) = 116,4 — 0,22 ⋅ 71 — 0,22 ⋅ 2 = 100,34 г

5) Рассчитаем массовые доли гидроксида калия и хлорида калия
ω(KOH) = 24,64 : 100,34 ⋅ 100% = 24,56 %
ω(KCl) = 4,47 : 100,34 ⋅ 100% = 4,45 %

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке
При обращении указывайте id этого вопроса — 7025.

Для вас приятно генерировать тесты, создавайте их почаще

Источник

Задачи 34 (2018). Расчет массовой доли химического соединения в смеси.

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

ВНИМАНИЕ — в ЕГЭ 2022 года это будет задание 33

Задачи на электролиз + система уравнений

Задачи на электролиз + кристаллогидраты + растворимость

Задачи на атомистику + вывод формул + электролиз + кристаллогидраты

Задачи на атомистику (на соотношение атомов) + система уравнений + кислые/средние соли

Задачи на разделение раствора на несколько колб (частей):

Ответы:

Реальный ЕГЭ по химии 2021. Задание 34