Задачи на три колбы в егэ по химии - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

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

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

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

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

[raw shortcodes=1]

Задание №1

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

Решение

3K₂O + P₂O₅ = 2K₃PO₄ (1)

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

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

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

Тогда будет верным такое соотношение:

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

Отсюда выразим одну переменную через другую:

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

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

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

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

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

Составим систему уравнений:

x= y∙ 4/9
142x+94y+306=447,4

Подставим выражение для х во второе уравнение:

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

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

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

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

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

P₂O₅ + 3Н₂О = 2H₃PO₄ (2)

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

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

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

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

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

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

2K₃PO₄ + H₃PO₄ = 3K₂НPO₄

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

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

Задание №2

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

Решение

(1) 3Na₂O + P₂O₅ = 2Na₃PO₄

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

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

N(P)/N(Na) =ν(P)/ν(Na) =7/18

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

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

2x ⋅ 18 = 2y ⋅ 7

x = y ⋅ 7/18

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

ν(Н) = 23 /1 = 23 моль

ν(Н₂О) = ν(Н)/2 = 23 /2 = 11,5 моль

m(Н₂О) = 11,5 ∙ 18 = 207 г

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

Составим систему уравнений:

x = y ⋅ 7/18
142x+62y+207=312,5

Подставим выражение для х во второе уравнение:

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

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

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

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

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

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

(2) P₂O₅ + 3Н₂О = 2H₃PO₄

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

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

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

2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂НPO₄

Na₃PO₄ + 2Na₃PO₄= 3NaН₂PO₄

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

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

(3) 2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂НPO₄

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

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

m_ост (Na₃PO₄) = 0,4 ∙ 164 = 65,6 г

Задание №3

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

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

Решение

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

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl (1)

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O (2)

Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O (3)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

0,05 / 130 = ν₂(Ba(OH)₂) / 520

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

Рассчитаем количество вещества сульфата бария, выделившегося в первой колбе:

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

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

ν₁ (BaCl₂) = ν₁ (BaSO₄) = 0,5 моль

m₁ (BaCl₂) = 0,5 ∙ 208 = 104 г

m₁ (Ba(OH)₂) = 0,2 ∙ 171 = 34,2 г

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

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

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

Задание №4

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

Решение

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

AlCl₃ + Na₃PO₄ = AlPO₄↓ + 3NaCl (1)

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

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓+ 2NaCl (3)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

0,03 / 120 = ν₂(BaCl₂) / 300

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

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

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

Общее количество фосфата натрия, добавленного в I колбу составит:

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

Тогда рассчитаем количество фосфата, прореагировавшего с хлоридом алюминия:

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

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

ν₁ (AlCl₃) = ν₁ (Na₃PO₄) = 0,05 моль

m₁ (AlCl₃) = 0,05 ∙ 133,5 = 6,675 г

m₁ (BaCl₂) = 0,075 ∙ 208 = 15,6 г

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

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

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

Задание №5

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

Решение

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

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

Вычислим массу выпавшего осадка:

ν₁ (AgCl) = 114,8 / 143,5 = 0,8 моль

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

m₁ (MgCl₂) = 0,4 ∙ 95 = 38 г

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

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

Реакции, протекающие после добавления гидроксида натрия во вторую колбу:

MgCl₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂+2NaCl (2)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ν (Mg(OH)₂) = ν₂ (MgCl₂) = 0,16 моль

m (Mg(OH)₂) = 0,16 ∙ 54 = 8,64 г

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

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

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

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

ν₂ (Al(NO₃)₃) = х = 0,1 моль

m₂ (Al(NO₃)₃) = 0,1 ∙ 213 = 21,3 г

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

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

[adsp-pro-3]

Задание №6

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

Решение

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

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

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

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

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

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

2NaOH + FeSO₄ = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄ (2)

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

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

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

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

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

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

Количество вещества гидроксида натрия в исходном растворе:

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

Массовая доля щелочи в полученном растворе составит:

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

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

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

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

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

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

ν₃ (ZnCl₂) = 0,1 моль

m₃ (ZnCl₂) = 0,1 ∙ 136 = 13,6 г

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

Задание №7

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

Решение

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

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

KBr + AgNO₃ = AgBr↓ + KNO₃ (1)

KI + AgNO₃ = AgI↓ + KNO₃ (2)

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

Найдем количество выпавшего йодида меди (I):

ν₃ (CuI) = 28,65 / 191 = 0,15 моль

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

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

m₃ (KI) = 0,3 ∙ 166 = 49,8 г

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

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

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

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

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

ν₂(AgNO₃) = ν₂(KI) = 0,25 моль

Вычислим общее количество вещества добавленного в первую колбу нитрата серебра:

m_исх(AgNO₃) = 430 ∙ 0,4 = 172 г

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

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

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

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

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

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

129,5 – 170х = 52,43 – 15,87х

154,13х = 77,07

х = 0,5

ν₁(AgNO₃) = ν₁(KBr) = 0,5 моль

m₁(KBr) = 0,5 ∙ 119 = 59,5 г

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

Задание №8

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

Решение

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

2AgNO₃+ CaBr₂= 2AgBr↓ + Ca(NO₃)₂ (1)

2AgNO₃+ CuCl₂ = 2AgCl↓ + Cu(NO₃)₂ (2)

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

4KI + 2CuСl₂= 2CuI↓ + I₂ + 4KCl (3)

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

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

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

m₃(CuCl₂) = 0,34 ∙ 135 = 45,9 г

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

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

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

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

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

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

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

m_исх(AgNO₃) = 785 ∙ 0,3 = 235,5 г

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

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

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

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

ν₁(CaBr₂) = 0,1 моль

m₁(CaBr₂) = 0,1 ∙ 200 = 20 г

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

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

Задание №9

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

Решение

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

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

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (2)

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

V(H₂) = V₁(O₂) + V₂(O₂)

ν (H₂) = ν₁(O₂) + ν₂(O₂)

2х = ν₁(O₂) + х

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

Общая масса сульфата цинка в исходном растворе составляла:

m_общ(ZnSO₄) = 520 ∙ 0,161 = 83,72 г

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

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

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

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

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

Сравним количества серной кислоты и карбоната натрия:

ν (H₂SO₄) = 2 ∙ 0,1 = 0,2 моль

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

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

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

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

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

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

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

Задание №10

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

Решение

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

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

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (2)

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

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

2 ∙ ν (H₂) = ν₁ (O₂) + ν₂ (O₂)

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

2 ∙ 2х = ν₁ (O₂) + х

ν₁ (O₂) = 3х моль

Масса нитрата железа (II) в исходном растворе составляла:

m_общ (Fe(NO₃)₂) = 400 ∙ 0,36 = 144 г

Масса, вступившего в реакцию электролиза нитрата железа:

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

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

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

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

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

Количество вещества выделившейся азотной кислоты в реакции (1) составит

ν₁ (HNO₃) = 3х ∙ 4 = 1,2 моль

Запишем уравнение реакции азотной кислоты и карбоната аммония:

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

Найдем количество вещества карбоната аммония:

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

Азотная кислота по сравнению с карбонатом аммония — в избытке.

При расчете массы конечного раствора учтем массу выделившегося углекислого газа:

m (СO₂) = 0,5 ∙ 44 = 22 г

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

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

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

[adsp-pro-3]

Задание №11

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

Решение

Электролиз водного раствора нитрата бария сводится к электролизу воды:

2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑ (1)

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

ν (O₂) = 8,4 / 22,4 = 0,375 моль

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

m_разл (H₂O) = 0,75 ∙ 18 = 13,5 г

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

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

Количество вещества нитрата бария в исходном растворе:

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

Количество вещества сульфата натрия равно количеству вещества глауберовой соли:

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

m_исх(Na₂SO₄) = 0,3 ∙ 142 = 42,6 г

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

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

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

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

а масса конечного раствора после реакции (2) составляла:

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

Масса оставшегося сульфата натрия:

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

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

ω₁(Na₂SO₄) / ω₂(Na₂SO₄) = 4,5

ω₁(Na₂SO₄) = 42,6 / (96,6 + х)

ω₂(Na₂SO₄) = 28,4 / 581,8 + х

Подставим соответствующие выражения и найдем х:

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

m_доб(H₂O) = 146 г

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

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

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

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

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

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

Задание №12

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

Решение

Электролиз водного раствора нитрата бария сводится к электролизу воды:

2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑ (1)

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

ν (H₂) = 94,08 / 22,4 = 4,2 моль

ν_разл (H₂O) = ν (H₂) = 4,2 моль

m_разл (H₂O) = 4,2 ∙ 18 = 75,6 г

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

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

Количество вещества нитрата бария в исходном растворе:

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

Количество вещества сульфата натрия равно количеству вещества глауберовой соли:

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

m_исх(CuSO₄) = 0,4 ∙ 160 = 64 г

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

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

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

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

а масса конечного раствора после реакции (2) составляла:

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

Масса оставшегося сульфата натрия:

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

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

ω₁(CuSO₄) / ω₂(CuSO₄) = 4

ω₁(CuSO₄) = 64 / (100 + х)

ω₂(CuSO₄) = 32 / 499,8 + х

Подставим соответствующие выражения и найдем х:

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

m_доб(H₂O) = 299,8 г

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

ω₁(CuSO₄) = 64 / (100 + 299,8)

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

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

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

Задание №13

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

Решение

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

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

m (S) = 32 ∙ 3 = 96 г

m (О) = (12 + х) ∙ 16 = 192 + 16х г

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

96 ∙ 5 = 192 + 16х

16х = 480 – 192

х = 18

Состав кристаллогидрата: Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O

Электролиз водного раствора этого кристаллогидрата сводится к электролизу воды:

2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑ (1)

Газ, выделившийся на аноде – кислород.

ν (O₂) = 35,84 / 22,4 = 1,6 моль

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

m_разл (H₂O) = 0,75 ∙ 18 = 57,6 г

Далее добавленный карбонат натрия вступает в реакцию с сульфатом алюминия:

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

m_исх (Na₂CO₃) = 424 ∙ 0,1 = 42,4 г

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

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

ν_{прореаг} (Na₂CO₃) = 3х моль

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

ν (Al(OH)₃) = 2х моль

m (Al(OH)₃) = 2х ∙ 78 = 156х г

ν (CO₂) = 3х моль

m (CO₂) = 3х ∙ 44 = 132х г

Тогда масса конечного раствора равна:

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

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

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

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

42,4 – 318х = 0,01 ∙ (1088,8 — 288х)

42,4 – 318х = 10,888 – 2,88х

315,12х = 31,512

х = 0,1

ν (Al₂(SO₄)₃) = 0,1 моль

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

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

Задание №14

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

Решение

Рассмотрим процессы, происходящие в первой колбе:

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ +2Ag (1)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Cu(NO₃)₂ + Zn = Cu + Zn(NO₃)₂ (2)

2AgNO₃ + Zn = 2Ag + Zn(NO₃)₂ (3)

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

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

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

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

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

Задание №15

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

Решение

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

х + 2х = 2730

х = 910

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

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

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ +2Ag (1)

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

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

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

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

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

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

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

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

(171,08 + 188у) / (910 – 152у) = 0,2

171,08 + 188у = 0,2 ∙ (910 – 152у)

218,4у = 10,92

у = 0,05

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

ν (AgNO₃) _в_I _колбе = 2у = 0,1 моль

Тогда рассчитаем исходное количество нитрита серебра во второй колбе:

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

ν (AgNO₃) _во_II _колбе = 0,2 моль

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

Cu(NO₃)₂ + Zn = Cu + Zn(NO₃)₂ (2)

2AgNO₃ + Zn = 2Ag + Zn(NO₃)₂ (3)

Масса нитрата цинка в конечном растворе во второй колбе:

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

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

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

[adsp-pro-3]

Источник

Смесь бромида кальция и хлорида меди (II) растворили в воде. Раствор разделили на 3 колбы. К 200  г раствора в первой колбе добавили 785  г 30%-го раствора нитрата серебра, в результате чего массовая доля соли понизилась в 2 раза. К 340  г раствора во второй колбе добавили избыток йодида калия, в результате в осадок выпало 64,94  г соли. Вычислите массовые доли обеих солей в третьей колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Спрятать решение

Решение.

1.  Запишем уравнения реакций:

2.  Массовую долю солей необходимо рассчитывать исходя из прореагировавших количеств соответствующих солей . Обозначим количество вещества CaBr_2$ за x, а количество прореагировавшего CuCl_2$ за y. Нитрата серебра в растворе избыток, так как после добавления солей его массовая доля уменьшилась в 2 раза. Тогда в первой колбе:

3.  Рассчитаем массу раствора в первой колбе:

4.  Тогда:

5.  Во второй колбе:

В каждой колбе массовые доли солей одинаковые, соответственно,

6.  Найдем массовую доли бромида кальция из уравнения, полученного в пункте 4.

7.  Найдём массовую долю бромида кальция в первой колбе:

В каждой колбе массовые доли солей одинаковые, соответственно,

Спрятать критерии

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Ответ правильный и полный: • в ответе 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 которых проводятся расчёты; • в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина	4
Правильно записаны три элемента ответа	3
Правильно записаны три элемента ответа	2
Правильно записан один элемент ответа	1
Все элементы ответа записаны неверно	0
Максимальный балл	4

Источник: ЕГЭ по химии 2021. Основная волна. Вариант 1

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

Задание № 3401
Раствор нитрата меди (II) массой 2 кг 730 г с массовой долей нитрата меди (II) 18,8%, содержащий в качестве примеси нитрат серебра (I), разлили на 2 колбы в отношении 1:2. В первую колбу, содержащую меньшую часть раствора, опустили медную проволоку. После завершения реакции проволоку извлекли из раствора. При этом массовая доля нитрата меди (II) оказалась равной 20% (возможной реакцией меди с нитратом меди (II) пренебречь). В раствор во второй колбе внесли порошок цинка, в результате чего получили бесцветный раствор. Определите массовую долю соли в конечном растворе.

1) m_{р-ра колб 1} = m_р-ра / 3 = 2730/3 = 910 г
m_{р-ра колб 2} = m_р-ра – m_{р-ра колб 1} = 1820 г

2) Колба №1
m(Cu(NO₃)₂)_колб ₁ = ω(Cu(NO₃)₂) • m_р_—_ра _колб ₁ = 0.188 • 910 = 171.08 г
M(Cu(NO₃)₂) = 188 г/моль
n(Cu(NO₃)₂)_колб ₁ = m(Cu(NO₃)₂)_колб ₁ / M(Cu(NO₃)₂) = 171.08 / 188 = 0.91 моль

При опускании в раствор медной проволоки пойдет реакция:
[1] 2AgNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Пусть в результате реакции №1 образовалось x моль Cu(NO₃)₂
n(Cu(NO₃)₂)_обр = х моль
m(Cu(NO₃)₂)_обр = 188x г
n(Ag)_{колб 1} = 2 • n(Cu(NO₃)₂)_обр = 2x моль
M(Ag) = 108 г/моль
m(Ag)_{колб 1} = n(Ag) • M(Ag) = 216x г
n(Cu) = n(Cu(NO₃)₂)_обр = x моль
M(Cu) = 64 г/моль
m(Cu) = n(Cu) • M(Cu) = 64x г

Масса образующегося раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок серебра

ω(Cu(NO₃)₂)_обр = (m(Cu(NO₃)₂)_{колб 1} + m(Cu(NO₃)₂)_обр) / (m_{р-ра колб 1} + m(Cu) – m(Ag)_{колб 1}) = (171.08 + 188x) / (910 + 64x – 216x) = 0.2
x = 0.05 моль
n(Cu(NO₃)₂)_обр = 0.05 моль

В реакции №1 AgNO₃ взят в недостатке, т.к. после окончании реакции медная проволока сохранилась
n(AgNO₃)_{колб 1} = 2 • n(Cu(NO₃)₂)_обр = 2 • 0.05 = 0.1 моль
M(AgNO₃) = 170 г/моль
m(AgNO₃)_колб ₁ = n(AgNO₃)_колб ₁ • M(AgNO₃) = 0.1 • 170 = 17 г
ω(AgNO₃) = m(AgNO₃)_колб ₁ / m_р_—_ра _колб ₁ = 17 / 910 = 0.0187 → 1.87%

3) При добавлении порошка цинка в раствор пойдут реакции:
[2] Cu(NO₃)₂ + Zn → Zn(NO₃)₂ + Cu
[3] 2AgNO₃ + Zn → Zn(NO₃)₂ + 2Ag

m(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ = ω(Cu(NO₃)₂) • m_р_—_ра _колб ₂ = 0.188 • 1820 = 342.16 г
n(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ = m(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ / M(Cu(NO₃)₂) = 342.16 / 188 = 1.82 моль

m(AgNO₃)_{колб 2} = ω(AgNO₃) • m_{р-ра колб 2} = 0.0187 • 1820 = 34 г
n(AgNO₃)_{колб 2} = m(AgNO₃)_{колб 2} / M(AgNO₃) = 34 / 170 = 0.2 моль

n(Zn(NO₃)₂ = n(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ + 0.5 • n(AgNO₃)_колб ₂ = 1.82 + 0.5 • 0.2 = 1.92 моль
M(Zn(NO₃)₂ = 189 г/моль
m(Zn(NO₃)₂ = n(Zn(NO₃)₂ • M(Zn(NO₃)₂ = 1.92 • 189 = 362.88 г

n(Zn) = n(Cu(NO₃)₂)_{колб 2} + 0.5 • n(AgNO₃)_{колб 2} = 1.82 + 0.5 • 0.2 = 1.92 моль
M(Zn) = 65 г/моль
m(Zn) = n(Zn) • M(Zn) = 1.92 • 65 = 124.8 г

n(Ag)_{колб 2} = n(AgNO₃)_{колб 2} = 0.2 моль
m(Ag)_{колб 2} = n(Ag)_{колб 2} • M(Ag) = 0.2 • 108 = 21.6 г

n(Cu)_{колб 2} = n(Cu(NO₃)₂) _{колб 2} = 1.82 моль
m(Cu)_{колб 2} = n(Cu)_{колб 2} • M(Cu) = 1.82 • 64 = 116.48 г

Масса образующегося раствора уменьшится за счет выпавших в осадок серебра и меди
ω(Zn(NO₃)₂) = m(Zn(NO₃)₂ / (m_{р-ра колб 2} + m(Zn) – m(Cu)_{колб 2} – m(Ag)_{колб 2}) = 362.88 / (1820 + 124.8 – 116.48 – 21.6) = 0.2 → 20%

Ответ: массовая доля Zn(NO₃)₂ в конечном растворе 20%

Задание № 3402
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 газа (н.у.). К образовавшемуся раствору добавили 424 г 10%-го раствора карбоната натрия, после чего его массовая доля в итогом растворе уменьшилась в 10 раз. Определите массу растворенного кристаллогидрата сульфата алюминия.

1) Пусть в кристаллогидрате сульфата алюминия на 1 моль Al₂(SO₄)₃ приходится x моль воды. Допустим, имеем 1 моль Al₂(SO₄)₃•xH₂O, тогда:
M(Al₂(SO₄)₃•xH₂O) = 342 + 18x г/моль
ω(S) = 3M(S) / M(Al₂(SO₄)₃•xH₂O) = 96 / (342 + 18x)
ω(O) = (12+x)M(S) / M(Al₂(SO₄)₃•xH₂O) = ((12+x) • 16) / (342 + 18x)
ω(S)/ω(O) = 96/((12+x) • 16) = 1/5
x = 18

т.о., формула кристаллогидрата Al₂(SO₄)₃•18H₂O
M(Al₂(SO₄)₃•18H₂O) = 666 г/моль

2) При электролизе раствора сульфата алюминия на катоде выделяется водород, а на аноде выделяется кислород. Таким образом, фактически протекает электролиз воды
[1] 2H₂O → 2H₂ + O₂

n(O₂) = V(O₂) / 22.4 = 35.84/22.4 = 1.6 моль
n(H₂O) = 2n(H₂) = 3.2 моль
M(H₂O) = 18 г/моль
m(H₂O) = 3.2 • 18 = 57.6 г
m_{р-ра после электролиза} = m_р-ра(Al₂(SO₄)₃) – m(H₂O) = 722.4 – 57.6 = 664.8 г

3) m(Na₂CO₃) = m_р_—_ра(Na₂CO₃) • ω(Na₂CO₃) = 424 • 0.1 = 42.4 г
M(Na₂CO₃) = 106 г/моль
n(Na₂CO₃) = 42.4/106 = 0.4 моль

при добавлении к раствору Al₂(SO₄)₃ раствора Na₂CO₃ пойдет реакция:
[2] Al₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄

т.к. по условию массовая доля Na₂CO₃ уменьшилась в 10 раз, то он взят в избытке
пусть в реакцию №2 вступит y моль Al₂(SO₄)₃, тогда:

n(Na₂CO₃)_{прореаг} = 3n(Al₂(SO₄)₃) = 3y
m(Na₂CO₃)_{прореаг} = n(Na₂CO₃)_{прореаг} • M(Na₂CO₃) = 3y • 106 = 318y
m(Na₂CO₃)_ост = m(Na₂CO₃) – m(Na₂CO₃)_{прореаг} = 42.4 – 318y

масса итогового раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок Al(OH)₃ и выделившегося CO₂
n(Al(OH)₃) = 2n(Al₂(SO₄)₃) = 2y
M(Al(OH)₃) = 78 г/моль
m(Al(OH)₃) = n(Al(OH)₃) • M(Al(OH)₃) = 2y • 78 = 156y

n(CO₂) = 3n(Al₂(SO₄)₃) = 3y
M(CO₂) = 44 г/моль
m(CO₂) = n(CO₂) • M(CO₂) = 3y • 44 = 132y

m_итог _р_—_ра = m_р_—_ра _после _{электролиза} + m_р_—_ра(Na₂CO₃) – m(Al(OH)₃) – m(CO₂) = 664.8 + 424 – 156y – 132 y
ω(Na₂CO₃)_итог = m(Na₂CO₃)_ост / m_итог _р_—_ра = (42.4 – 318y) / (664.8 + 424 – 156y – 132 y)
ω(Na₂CO₃)_итог = ω(Na₂CO₃) / 10 = 0.1 / 10 = 0.01
(42.4 – 318y) / (664.8 + 424 – 156y – 132 y) = 0.01
y = 0.1

n(Al₂(SO₄)₃•18H₂O) = n(Al₂(SO₄)₃) = 0.1
m(Al₂(SO₄)₃•18H₂O) = n(Al₂(SO₄)₃•18H₂O) • M(Al₂(SO₄)₃•18H₂O) = 0.1 • 666 = 66.6 г

Ответ: растворили 66.6 г Al₂(SO₄)₃•18H₂O

Задание № 3403
Смесь оксида фосфора (V) и оксида калия, в которой отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно 14,5:4, расплавили. Образовавшуюся твердую смесь растворили в воде и получили 447,4 г раствора с массовой долей водорода 7,6%. Определите массу фосфата калия в полученном растворе.

1) Пусть исходная смесь оксидов содержит x моль K₂O и y моль P₂O₅
n(K₂O) = x моль
n(P₂O₅) = y моль

Т.к. 1 молекула K₂O содержит 1 атом O, то x моль K₂O содержит x моль O. Т.к. 1 молекула P₂O₅ содержит 5 атомов O, то y моль P₂O₅ содержит 5y моль O
n(O) = n(K₂O) + 5 • n(P₂O₅) = x + 5y

Т.к. 1 молекула P₂O₅ содержит 2 атома P, то y моль P₂O₅ содержит 2y моль P
n(P) = 2 • n(P₂O₅) = 2y

После нагревания смеси оксидов пойдет реакция:
[1] P₂O₅ + 3K₂O → 2K₃PO₄

n(O) / n(P) = (x+5y) / 2y = 14.5 / 4
4x = 9y

2) Т.к. в исходной смеси нет атомов H, источников атомов H в финальном растворе является добавленная вода
m(H) = ω(H) • m_р-ра = 0.076 • 447.4 = 34 г
n(H) = m(H) / M(H) = 34 / 1 = 34 моль
n(H₂O)_добавл = 0.5 • n(H) = 0.5 • 4 = 17 моль
M(H₂O) = 18 г/моль
m(H₂O)_добавл = n(H₂O)_добавл • M(H₂O) = 17 • 18 = 306 г

3) M(K₂O) = 94 г/моль
m(K₂O) = 94x г
M(P₂O₅) = 142 г/моль
m(P₂O₅) = 142y г
m_{р-ра финал} = m(H₂O)_добавл + m(K₂O) + m(P₂O₅) = 306 + 94x + 142y = 447.4 г

Получаем систему из 2 уравнений:
306 + 94x + 142y = 447.4
4x = 9y

x = 0.9 → n(K₂O) = 0.9 моль
y = 0.4 → n(P₂O₅) = 0.4 моль

4) n(K₂O) / 3 = 0.9/3 = 0.3
n(P₂O₅) / 1 = 0.4/1 = 0.4
т.о. P₂O₅ взят в избытке

n(P₂O₅)_{прореаг} = n(K₂O) / 3 = 0.9/3 = 0.3 моль
n(P₂O₅)_ост = n(P₂O₅) – n(P₂O₅)_{прореаг} = 0.4 – 0.3 = 0.1 моль

n(K₃PO₄)_{реацк 1} = 2 • n(P₂O₅)_{прореаг} = 2 • 0.3 = 0.6 моль

5) Т.к. P₂O₅ взят в избытке, то после добавления воды к смеси P₂O₅ и K₃PO₄ пойдет реакция:
[2] P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

n(H₃PO₄) = 2 • n(P₂O₅)_ост = 2 • 0.1 = 0.2 моль

Т.к. n(K₃PO₄) > n(H₃PO₄), то пойдет реакция:
[3] 2K₃PO₄ + H₃PO₄ → 3K₂HPO₄

n(K₃PO₄)_{прореаг} = 2 • n(H₃PO₄) = 2 • 0.2 = 0.4 моль
n(K₃PO₄)_ост = n(K₃PO₄) – n(K₃PO₄)_{прореаг} = 0.6 – 0.4 = 0.2 моль
M(K₃PO₄) = 212 г/моль
m(K₃PO₄)_ост = n(K₃PO₄)_ост • M(K₃PO₄) = 0.2 • 212 = 42.4 г

Ответ: масса K₃PO₄ в полученном растворе 42.4 г

Задание № 3404
Через 522 г 5%-го раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,4л газа (н.у.). Полученный раствор смешали с насыщенным при комнатной температуре раствором сульфата натрия, приготовленным при добавлении воды к 96,6 г глауберовой соли. После окончания всех реакций массовая доля сульфата натрия уменьшилась в 4,5 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата натрия при комнатной температуре (в г на 100 г воды).

При электролизе раствора нитрата бария на катоде выделяется водород, а на аноде выделяется кислород. Таким образом, фактически протекает электролиз воды
[1] 2H₂O → 2H₂ + O₂

1) n(O₂) = V(O₂) / 22.4 = 8.4/22.4 = 0.375 моль
n(H₂O) = 2n(O₂) = 2 • 0.375 = 0.75 моль
M(H₂O) = 18 г/моль
m(H₂O) = 0.75 • 18 = 13.5 г
m_{р-ра после электролиза} = m_р-ра(Ba(NO₃)₂) – m(H₂O) = 522 – 13.5 = 508.5 г

M(Ba(NO₃)₂) = 261 г/моль
m(Ba(NO₃)₂) = m_р_—_ра(Ba(NO₃)₂) • ω(Ba(NO₃)₂) = 522 • 0.05 = 26.1 г
n(Ba(NO₃)₂) = m(Ba(NO₃)₂) / M((Ba(NO₃)₂) = 26.1/261 = 0.1 моль

2) M(Na₂SO₄•10H₂O) = 322 г/моль
n(Na₂SO₄•10H₂O) = m(Na₂SO₄•10H₂O)/M(Na₂SO₄•10H₂O) = 96.6/322 = 0.3 моль
n(Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄•10H₂O) = 0.3 моль
M(Na₂SO₄) = 142 г/моль
m(Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄) • M(Na₂SO₄) = 0.3 • 142 = 42.6 г

При добавлении раствора глауберовой соли к раствору нитрата бария пойдет реакция:
[2] Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaNO₃

n(Ba(NO₃)₂) = 0.1 моль
n(Na₂SO₄) = 0.3 моль
Т.о., сульфат натрия взят в избытке

Масса итогового раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок сульфата бария
n(BaSO₄) = n(Ba(NO₃)₂) = 0.1 моль
M(BaSO₄) = 233 г/моль
m(BaSO₄) = n(BaSO₄) • M(BaSO₄) = 0.1 • 233 = 23.3 г/моль

n(Na₂SO₄)_{прореаг} = n(Ba(NO₃)₂) = 0.1
n(Na₂SO₄)_ост = n(Na₂SO₄) – n(Na₂SO₄)_{прореаг} = 0.3 – 0.1 = 0.2 моль
m(Na₂SO₄)_ост = n(Na₂SO₄)_ост • M(Na₂SO₄) = 0.2 • 142 = 28.4 г

3) пусть х – масса воды, необходимая для приготовления насыщенного раствора глауберовой соли
ω(Na₂SO₄)_и_c_х = m(Na₂SO₄) / (m(Na₂SO₄•10H₂O) + х) = 42.6 / (96.6 + х)

m_{итог р-ра}= m_{р-ра после электролиза} + m(Na₂SO₄•10H₂O) + x – m(BaSO₄) = 508.5 + 96.6 + х – 23.3
ω(Na₂SO₄)_итог = m(Na₂SO₄)_ост/m_{итог р-ра} = 28.4 / (508.5 + 96.6 + х – 23.3)

4.5 • ω(Na₂SO₄)_итог = ω(Na₂SO₄)_и_c_х
(4.5 • 28.4) / (508.5 + 96.6 + х – 23.3) = 42.6 / (96.6 + х)
х = 146 г

m(H₂O)_{в кристаллогидрате} = m(Na₂SO₄•10H₂O) – m(Na₂SO₄) = 96.6 – 42.6 = 54 г
m(H₂O)_{в насыщ р-ре} = m(H₂O)_{в кристаллогидрате} + х = 54 + 146 = 200 г

Если в 200 г воды содержится 42.6 г соли, то в 100 г – y г:
200 –– 42.6
100 –– y
→ 200 • y = 42.6 • 100
y = 21.3 г

Ответ: растворимость безводного Na₂SO₄ при комнатной температуре – 21.3 г / 100 г воды

Задание № 3405
Смесь, состоящую из нитрата цинка, нитрата меди (II) и нитрата серебра, растворили в воде. При этом получился 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) составила 25,5%. Во вторую колбу налили 200 г этого раствора и добавили избыток порошка цинка. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

1) При внесении медной проволоки в колбу №1 пойдет реакция

[1] 2AgNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

m(Cu(NO₃)₂)_колб ₁ = m_колб ₁ • ω(Cu(NO₃)₂) = 500 • 0.094 = 47 г
M(Cu(NO₃)₂) = 188 г/моль
n(Cu(NO₃)₂) = m(Cu(NO₃)₂) / M(Cu(NO₃)₂) = 47 / 188 = 0.25 моль

Пусть в реакции №1 образуется x моль Cu(NO₃)₂
n(Cu(NO₃)₂)_обр = x
m(Cu(NO₃)₂)_обр = n(Cu(NO₃)₂)_обр • M(Cu(NO₃)₂) = 188x г

n(Cu) = n(Cu(NO₃)₂)_обр = x моль
M(Cu) = 64 г/моль
m(Cu) = n(Cu) • M(Cu) = 64x г

n(Ag)_{колб 1} = 2 • n(Cu(NO₃)₂)_обр = 2x моль
M(Ag) = 108 г/моль
m(Ag)_{колб 1} = n(Ag)_{колб 1} • M(Ag) = 216x г

После окончания реакции №1 масса раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок серебра

ω(Cu(NO₃)₂) = (m(Cu(NO₃)₂)_{колб 1} + m(Cu(NO₃)₂)_обр) / (m_{колб 1} + m(Cu) – m(Ag)_колб1) = (47 + 188x) / (500 + 64x – 216x) = 0.255
x = 0.355
n(Cu(NO₃)₂)_обр = 0.355 моль

Т.к. после окончании реакции медная проволока осталась, то AgNO₃ находится в недостатке
n(AgNO₃)_{колб 1} = 2 • n(Cu(NO₃)₂)_обр = 2 • 0.355 = 0.71 моль
M(AgNO₃) = 170 г/моль
m(AgNO₃)_{колб 1} = n(AgNO₃)_{колб 1} • M(AgNO₃) = 0.71 • 170 = 120.7 г
ω(AgNO₃) = m(AgNO₃)_{колб 1} / m_{колб 1} = 120.7 / 500 = 0.2414 → 24.14%

2) При добавлении избытка порошка Zn во вторую колбу пойдут реакции
[2] 2AgNO₃ + Zn → Zn(NO₃)₂ + 2Ag
[3] Cu(NO₃)₂ + Zn → Zn(NO₃)₂ + Cu

m(Zn(NO₃)₂)_исх = ω(Zn(NO₃)₂) • m_колб ₂ = 0.189 • 200 = 37.8 г
M(Zn(NO₃)₂) = 189 г/моль
n(Zn(NO₃)₂)_исх = m(Zn(NO₃)₂)_исх / M(Zn(NO₃)₂) = 37.8 / 189 = 0.2 моль

m(AgNO₃)_{колб 2} = ω(AgNO₃) • m_{колб 2} = 0.2414 • 200 = 48.28 г
n(AgNO₃)_{колб 2} = m(AgNO₃)_{колб 2} / M(AgNO₃) = 48.28 / 170 = 0.284 моль

m(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ = ω(Cu(NO₃)₂) • m_колб ₂ = 0.094 • 200 = 18.8 г
n(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ = m(Cu(NO₃)₂)_колб ₂ / M(Cu(NO₃)₂) = 18.8 / 188 = 0.1 моль

n(Zn) = n(Zn)_{реакц 2} + n(Zn)_{реакц 3} = 0.5 • n(AgNO₃)_{колб 2} + n(Cu(NO₃)₂)_{колб 2} = 0.142 + 0.1 = 0.242
M(Zn) = 65 г/моль
m(Zn) = n(Zn) • M(Zn) = 0.242 • 65 = 15.73 г

После окончания реакций №2 и 3 масса раствора уменьшиться за счет выпавших в осадок меди и серебра
n(Ag)_{колб 2} = n(AgNO₃)_{колб 2} = 0.284 моль
m(Ag)_{колб 2} = n(Ag)_{колб 2} • M(Ag) = 0.284 • 108 = 30.67 г

n(Cu)_{колб 2} = n(Cu(NO₃)₂)_{колб 2} = 0.1 моль
m(Cu)_{колб 2} = n(Cu)_{колб 2} • M(Cu) = 0.1 • 64 = 6.4 г

n(Zn(NO₃)₂)_итог = n(Zn(NO₃)₂)_исх + n(Zn(NO₃)₂)_{реакц 2} + n(Zn(NO₃)₂)_{реакц 3} = n(Zn(NO₃)₂)_исх + 0.5 • n(AgNO₃)_{колб 2} + n(Cu(NO₃)₂)_{колб 2} = 0.2 + 0.142 + 0.1 = 0.442
m(Zn(NO₃)₂)_итог = n(Zn(NO₃)₂)_итог • M(Zn(NO₃)₂) = 0.442 • 189 = 83.54 г

ω(Zn(NO₃)₂)_итог = m(Zn(NO₃)₂)_итог / (m_колб ₂ + m(Zn) – m(Ag)_колб ₂ – m(Cu)_колб ₂) = 83.54 / (200 + 15.73 – 30.67 – 6.4) = 0.4676 → 46.76%

Ответ: массовая доля Zn(NO₃)₂ в конечном растворе 46.76%

Задание № 3406
Электролиз 522 г 10%-го раствора нитрата бария проводили до тех пор, пока на катоде не выделилось 94,08 л газа (н.у.). К образовавшемуся раствору прилили насыщенный раствор сульфата меди (II), полученный при добавлении воды к медному купоросу массой 100 г. Определите растворимость безводного сульфата меди (II), если известно, что массовая доля сульфата меди (II) в конченом растворе уменьшилась в 4 раза.

1) n(H₂) = V(H₂) / 22.4 = 94.08/22.4 = 4.2 моль
n(H₂O) = n(H₂) = 4.2 моль
M(H₂O) = 18 г/моль
m(H₂O) = 4.2 • 18 = 75.6 г
m_{р-ра после электролиза} = m_р-ра(Ba(NO₃)₂) – m(H₂O) = 522 – 75.6 = 446.4 г
M(Ba(NO₃)₂) = 261 г/моль
m(Ba(NO₃)₂) = m_р_—_ра(Ba(NO₃)₂) • ω(Ba(NO₃)₂) = 522 • 0.1 = 52.2 г
n(Ba(NO₃)₂) = m(Ba(NO₃)₂) / M((Ba(NO₃)₂) = 52.2/261 = 0.2 моль

2) M(CuSO₄•5H₂O) = 250 г/моль
n(CuSO₄•5H₂O) = m(CuSO₄•5H₂O)/M(CuSO₄•5H₂O) = 100/250 = 0.4 моль
n(CuSO₄) = n(CuSO₄•5H₂O) = 0.4 моль
M(CuSO₄) = 160 г/моль
m(CuSO₄) = n(CuSO₄) • M(CuSO₄) = 0.4 • 160 = 64 г

При добавлении раствора медного купороса к раствору нитрата бария пойдет реакция:
[2] Ba(NO₃)₂ + CuSO₄ → BaSO₄ + Cu(NO₃)₂

n(Ba(NO₃)₂) = 0.2 моль
n(CuSO₄) = 0.4 моль
Т.о., сульфат меди (II) взят в избытке

Масса итогового раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок сульфата бария
n(BaSO₄) = n(Ba(NO₃)₂) = 0.2 моль
M(BaSO₄) = 233 г/моль
m(BaSO₄) = n(BaSO₄) • M(BaSO₄) = 0.2 • 233 = 46.6 г/моль

n(CuSO₄)_{прореаг} = n(Ba(NO₃)₂) = 0.2
n(CuSO₄)_ост = n(CuSO₄) – n(CuSO₄)_{прореаг} = 0.4 – 0.2 = 0.2 моль

m(CuSO₄)_ост = n(CuSO₄)_ост • M(CuSO₄) = 0.2 • 160 = 32 г

3) пусть х – масса воды, необходимая для приготовления насыщенного раствора медного купороса
ω(CuSO₄)_и_c_х = m(CuSO₄) / (m(CuSO₄•5H₂O) + х) = 64 / (100 + х)

m_{итог р-ра}= m_{р-ра после электролиза} + m(CuSO₄•5H₂O) + x – m(BaSO₄) =446.4 + 100 + х – 46.6
ω(CuSO₄)_итог = m(CuSO₄)_ост/m_{итог р-ра} = 32 / (446.4 + 100 + х – 46.6)

4 • ω(CuSO₄)_итог = ω(CuSO₄)_и_c_х
(4 • 32) / (446.4 + 100 + х – 46.6) = 64 / (100 + х)
х = 299.8 г

m(H₂O)_{в кристаллогидрате} = m(CuSO₄•5H₂O) – m(CuSO₄) = 100 – 64 = 36 г
m(H₂O)_{в насыщ р-ре} = m(H₂O)_{в кристаллогидрате} + х = 36 + 299.8 = 335.8 г

Если в 335.8 г воды содержится 64 г соли, то в 100 г – y г:
335.8 –– 64
100 –– y
→ 335.8 • y = 64 • 100
y = 19.06 г

Ответ: растворимость безводного CuSO₄ – 19.06 г / 100 г воды

Задание № 3407
Смесь хлорида цинка и сульфата железа (II) растворили в воде и разделили раствор на три пробирки. К 800 г полученного раствора в первой пробирке добавили избыток нитрата бария, при этом выпал осадок массой 116,5 г. К 320 г раствора во второй пробирке добавили 462 г 40%-го раствора гидроксида натрия без доступа воздуха. После всех реакций массовая доля щелочи уменьшилась вдвое. Найдите массовые доли растворенных солей в третьей пробирке.

Так как исходный раствор разделили по трем пробиркам, массовые доли солей будут равны во всех трех пробирках

1) В первой пробирке пойдет реакция:
[1] FeSO₄ + Ba(NO₃)₂ → BaSO₄ + Fe(NO₃)₂

M(BaSO₄) = 233 г/моль
n(BaSO₄) = 116.5 / 233 = 0.5 моль

n(FeSO₄)_проб ₁ = n(BaSO₄) = 0.5 моль
M(FeSO₄) = 152 г/моль
m(FeSO₄)_{проб 1} = n(FeSO₄)_{проб 1} • M(FeSO₄) = 0.5 • 152 = 76 г
ω(FeSO₄) = m(FeSO₄)_{проб 1} / m_{р-ра 1} = 76 / 800 = 0.095 → 9.5 %

2) Во второй пробирке пойдут реакции:
[2] ZnCl₂ + 4NaOH → 2NaCl + Na₂[Zn(OH)₄]
[3] FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄

m(NaOH) = m_р_—_ра(NaOH) • ω_р_—_ра(NaOH) = 462 • 0.4 = 184.8 г
M(NaOH) = 40 г/моль
n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 184.8/40 = 4.62 моль

m(FeSO₄)_{проб 2} = m_{р-ра 2} • ω(FeSO₄) = 320 • 0.095 = 30.4 г
n(FeSO₄)_{проб 2} = m(FeSO₄)_{проб 2} / M(FeSO₄) = 30.4 / 152 = 0.2 моль

Масса конечного раствора в пробирке №2 уменьшится за счет выпавшего в осадок Fe(OH)₂
n(Fe(OH)₂) = n(FeSO₄) = 0.2 моль
M(Fe(OH)₂) = 90 г/моль
m(Fe(OH)₂) = n(Fe(OH)₂) • M(Fe(OH)₂) = 0.2 • 90 = 18 г

Пусть в реакцию №2 вступит x моль ZnCl₂
M(ZnCl₂) = 136 г/моль
m(ZnCl₂) = n(ZnCl₂) • M(ZnCl₂) = 136x г

Т.к. в результате реакции остается NaOH, то ZnCl₂ и FeSO₄ в реакциях №2 и 3 находятся в недостатке
n(NaOH)_{реакц 2} = 4 • n(ZnCl₂) = 4x моль
n(NaOH)_реакц ₃ = 2 • n(FeSO₄) _проб ₂ = 2 • 0.2 = 0.4 моль
n(NaOH)_{прореаг} = n(NaOH)_{реакц 2} + n(NaOH)_{реакц 3} = 4x + 0.4 моль
m(NaOH)_{прореаг} = n(NaOH)_{прореаг} • M(NaOH) = 40 • (4x + 0.4) = 160x + 16 г

ω(NaOH)_конечн = m(NaOH)_конечн / m_{р-ра конечн} = (m(NaOH) – m(NaOH)_{прореаг}) / (m_{р-ра 2} + m_р-ра(NaOH) – m(Fe(OH)₂)) = (184.8 – (160x + 16)) / (320 + 462 – 18)
ω(NaOH)_конечн = ω(NaOH) / 2 = 0.4 / 2 = 0.2
(184.8 – (160x + 16)) / (320 + 462 – 18) = 0.2
x = 0.1 моль
n(ZnCl₂) = 0.1 моль
m(ZnCl₂) = n(ZnCl₂) • M(ZnCl₂) = 0.1 • 136 = 13.6 г
ω(ZnCl₂) = m(ZnCl₂) / m_{р-ра 2} = 13.6 / 320 = 0.0425 → 4.25 %

Ответ: массовая доля FeSO₄ в третьей пробирке 9.5%, массовая доля ZnCl₂ в третьей пробирке 4.25%

Задание № 3408
Смесь бромида калия и йодида калия разбавили водой. Получившийся раствор разлили в три колбы. В первую колбу к 285 г раствора добавили 400 г 40%-го раствора нитрата серебра (I). После прекращения реакции массовая доля нитрата серебра (I) в растворе стала равна 8,44%. Во второй колбе к 300 г раствора добавили избыток нитрата меди (I), в результате чего в осадок выпало 26,8 г соли. Найдите массовые доли солей в третьей колбе.

Так как исходный раствор разделили по трем колбам, массовые доли солей будут равны во всех трех колбах

1) Во второй колбе пойдет реакция:
[1] 4KI + 2Cu(NO₃)₂ → 2CuI + I₂ + 4KNO₃

M(CuI) = 191 г/моль
n(CuI) = m(CuI)/M(CuI) = 26.8/191 = 0.14 моль

n(KI) = 2n(CuI) = 2 • 0.14 = 0.28 моль
M(KI) = 166 г/моль
m(KI) = n(KI) • M(KI) = 0.28 • 166 = 46.48 г
ω(KI) = m(KI)/m_{р-ра 2} = 46.48/300 = 0.1549 → 15.49%

2) В первой колбе пойдут реакции:
[2] KBr + AgNO₃ → KNO₃ + AgBr
[3] KI + AgNO₃ → KNO₃ + AgI

m(AgNO₃) = m_р_—_ра(AgNO₃) • ω_р_—_ра(AgNO₃) = 400 • 0.4 = 160 г
M(AgNO₃) = 170 г/моль
n(AgNO₃) = m(AgNO3)/M(AgNO3) = 160/170 = 0.94 моль

m(KI)_{колб 1} = ω(KI) • m_{р-ра 1} = 0.1549 • 285 = 44.15 г
n(KI)_{колб 1} = m(KI)_{колб 1}/M(KI) = 44.15 / 166 = 0.27 моль
n(AgI) = n(KI)_{колб 1} = 0.27 моль
M(AgI) = 235 г/моль
m(AgI) = n(AgI) • M(AgI) = 0.27 • 235 = 63.45 г

3) Пусть в первой колбе содержится x моль KBr
n(AgBr) = n_колб1(KBr) = x
M(AgBr) = 188 г/моль
m(AgBr) = n(AgBr) • M(AgBr) = 188х г/моль

n(AgNO₃)_{реакц 2} = n(AgBr) = x моль
n(AgNO₃)_{реакц 3} = n(AgI) = 0.27 моль
n(AgNO₃)_{прореаг} = n(AgNO₃)_{реакц 2} + n(AgNO₃)_{реакц 3} = 0.27 + x моль
m(AgNO₃)_{прореаг} = n(AgNO₃)_{прореаг} • AgNO₃ = 170(0.27 + x) = 45.9 + 170x

масса конечного раствора уменьшится за счет выпавших в осадок AgBr и AgI
ω_конечн(AgNO₃) = (m(AgNO₃) – m(AgNO₃)_{прореаг}) / (m_{р-ра 1} + m_р-ра(AgNO₃) – m(AgI) – m(AgBr)) = (160 – 45.9 – 170x) / (285 + 400 – 63.45 – 188x) = 0.0844
x = 0.4 моль

M(KBr) = 119 г/моль
m_{колб 1}(KBr) = n_{колб 1}(KBr) • M(KBr) = 0.4 • 119 = 47.6 г
ω(KBr) = m_{колб 1}(KBr)/m_{р-ра 1} = 47.6 / 285 = 0.167 → 16.7%

Ответ: массовая доля KBr в третьей колбе 16.7%; массовая доля KI в третьей колбе 15.49%

Задание № 3409
Через 520 г 16,1%-го раствора сульфата цинка пропускали электрический ток до тех пор, пока объем газа, выделившейся на катоде, не стал равен объему газа, выделившемуся на аноде. При этом массовая доля сульфата цинка понизилась до 10,3%. К полученному раствору прилили 212 г 10%-го раствора карбоната натрия. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.

Т.к. цинк – металл средней активности, то вместе с электролизом сульфата цинка будет протекать электролиз воды

[1] 2ZnSO₄ + 2H₂O → 2Zn + O₂ + 2H₂SO₄ (электролиз)
[2] 2H₂O → 2H₂ + O₂ (электролиз)

1) m_исх(ZnSO₄) = m_р_—_ра(ZnSO₄) х ω_р_—_ра(ZnSO₄) = 520•0.161 = 83.72 г

M(ZnSO₄) = 161 г/моль
n_исх(ZnSO₄) = m_исх(ZnSO₄) / M(ZnSO₄) = 83.72 / 161 = 0.52 моль

2) пусть в реакции №1 выделяется х моль кислорода (n₁O₂), а в реакции №2 выделяется y моль кислорода (n₂O₂)

nH₂ = 2n₂O₂ = 2y

По условию задачи объемы газов на катоде и аноде равны, поэтому будут равны и их числа моль; водород выделяется на катоде; кислород выделяется на аноде. Тогда имеем:

nH₂ = nO₂
2y = x + y
x = y

3) n_проеаг(ZnSO₄) = 2n₁O₂ = 2x
m_{прореаг}(ZnSO₄) = 161•2х = 322х

после окончания электролиза масса раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок Zn и выделившихся H₂ и O₂

M(Zn) = 65 г/моль
n(Zn) = 2n₁O₂ = 2х
m_{прореаг}(Zn) = 65•2х = 130х

M(O₂) = 32 г/моль
nO₂ = n₁O₂ + n₂O₂ = 2x
mO₂ = 32•2х = 64х

M(H₂) = 2 г/моль
nH₂ = 2х
mH₂ = 2•2х = 4х

m_{р-ра ост} = 520 – 130х – 64х – 4х = 520 – 198х

4) ω_х = m_x / M_x
Тогда после окончания электролиза имеем:
0.103 = [m_исх(ZnSO₄) – m_{прореаг}(ZnSO₄)] / m_{р-ра ост} = [83.72 – 322х] / 520 – 198х
х = 0.1 моль

5) m_ост(ZnSO₄) = 83.72 – 322•0.1 = 51.52 г
n_ост(ZnSO₄) = 51.52 / 161 = 0.32 моль
m_{р-ра ост} = 520 – 198•0.1 = 500.2 г

n(H₂SO₄) = 2n₁O₂ = 2x = 0.2 моль

6) m(Na₂CO₃) = m_р_—_ра(Na₂CO₃) х ω(Na₂CO₃) = 212•0.1 = 21.2 г
M(Na₂CO₃) = 106 г/моль
n(Na₂CO₃) = 21.2 / 106 = 0.2 моль

7) т.к. Na₂CO₃ и H₂SO₄ взяты в соотношении 1:1, то пойдет реакция:

[3] Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

масса образовавшегося раствора уменьшится за счет выделившегося CO₂

n(CO₂) = n(H₂SO₄) = n(Na₂CO₃) = 0.2 моль
M(CO₂) = 44 г/моль
m(CO₂) = 0.2 х 44 = 8.8 г

ω_конечн(ZnSO₄) = m_ост(ZnSO₄) / (m_{р-ра ост} + m_р-ра(Na₂CO₃) – m(CO₂) = 51.52 / (500.2 + 212 – 8.8) = 0.0732 или 7.32%

Ответ: ω(ZnSO₄) в конечном растворе 7.32%

Задание № 3410
Смесь хлорида бария и хлорида алюминия растворили в воде. Раствор разделили на три колбы. К 300 г раствора в первой колбе добавили 164 г 10% раствора фосфата натрия, все исходные вещества прореагировали. К 120 г раствора во второй колбе добавили 155,61 г 20%-го раствора сульфата натрия. После окончания реакции массовая доля сульфата натрия в полученном растворе оказалась в два раза меньше, чем в исходном. Найдите массовые доли солей в третьей колбе.

Так как исходный раствор разделили по трем колбам, массовые доли солей будут равны во всех трех колбах

1) Во второй колбе пойдет реакция:
[1] BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

m(Na₂SO₄) = m_р_—_ра(Na₂SO₄) • ω_р_—_ра(Na₂SO₄) = 155.61 • 0.2 = 31.122 г
M(Na₂SO₄) = 142 г/моль
n(Na₂SO₄) = m(Na₂SO₄)/M(Na₂SO₄) = 31.122/142 = 0.22 моль

Пусть в реакцию №1 вступит x моль BaCl₂
n(BaCl₂)_{прореаг колб 2} = n(Na₂SO₄)_{прореаг} = n(BaSO₄) = x моль

M(BaCl₂) = 208 г/моль
m(BaCl₂)_{прореаг колб 2} = 208x г
m(Na₂SO₄)_{прореаг} = 142x г
M(BaSO₄) = 233 г/моль
m(BaSO₄) = 233x г

Масса конечного раствора в колбе №2 уменьшится за счет выпавшего в осадок BaSO₄
ω(Na₂SO₄)_конечн = m(Na₂SO₄)_конечн / m_{р-ра 2 конечн} = (m(Na₂SO₄) – m(Na₂SO₄)_{прореаг})/(m_{р-ра 2} + m_р-ра(Na₂SO₄) – m(BaSO₄)) = (32.122 – 142x) / (120 + 155.61 – 233x)
ω(Na₂SO₄)_конечн = ω_р_—_ра(Na₂SO₄) / 2 = 0.2 / 2 = 0.1
(32.122 – 142x) / (120 + 155.61 – 233x) = 0.1
x = 0.04 моль

Т.к. в результате реакции остается Na₂SO₄, то весь находящийся в колбе BaCl₂ вступит в реакцию
m(BaCl₂)_{прореаг колб 2} = 208x = 208 • 0.04 = 8.32 г
ω(BaCl₂) = m(BaCl₂)_{прореаг колб 2} / m_{р-ра 2} = 8.32 / 120 =0.0693 → 6.93%

2) В первой колбе пойдут реакции:
[2] 3BaCl₂ + 2Na₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6NaCl
[3] AlCl₃ + Na₃PO₄ → AlPO₄ + 3NaCl

m(Na₃PO₄) = m_р_—_ра(Na₃PO₄) • ω_р_—_ра(Na₃PO₄) = 164 • 0.1 = 16.4 г
M(Na₃PO₄) = 164 г/моль
n(Na₃PO₄) = m(Na₃PO₄)/M(Na₃PO₄) = 16.4/164 = 0.1 моль

m(BaCl₂)_колб ₁ = m_р_—_ра ₁ • ω(BaCl₂) = 300 • 0.0693 = 20.79 г
n(BaCl₂)_{колб 1} = m(BaCl₂)_{колб 1} / M(BaCl₂) = 20.79 / 208 = 0.1 моль

n(Na₃PO₄)_реакц2 = 2/3 • n(BaCl₂)_{колб 1}
n(Na₃PO₄)_реакц2 = 2/3 • 0.1 = 0.07 моль

n(Na₃PO₄)_реакц3 = n(Na₃PO₄) – n(Na₃PO₄)_реакц2 = 0.1 – 0.07 = 0.03 моль
n(AlCl₃) = n(Na₃PO₄)_реакц₃ = 0.03
M(AlCl₃) = 133.5 г/моль
m(AlCl₃) = n(AlCl₃) • M(AlCl₃) = 0.03 • 133.5 = 4 г
ω(AlCl₃) = m(AlCl₃) / m_{р-ра 1} = 4/300 = 0.0133 → 1.33 %

Ответ: массовая доля BaCl₂ в третьей колбе 6.93%, массовая доля AlCl₃ в третьей колбе 1.33%

Задание № 3411
Смесь хлорида бария и гидроксида бария растворили в воде. Полученный раствор разлили в три колбы. В первую колбу, масса раствора в которой 520 г, добавили избыток серной кислоты, в результате чего выпало 163,1 г осадка. Во вторую колбу с массой раствора 130 г добавили 166,5 г 20%-го раствора соляной кислоты. По окончании реакции массовая доля соляной кислоты уменьшилась вдвое. Вычислите массовую долю хлорида бария и гидроксида бария в третьей колбе.

Так как исходный раствор разделили по трем колбам, массовые доли веществ будут равны во всех трех колбах

1) Во второй колбе пойдет реакция:
[1] Ba(OH)₂ + 2HCl → BaCl₂ + 2H₂O

m(HCl) = m_р_—_ра(HCl) • ω_р_—_ра(HCl) = 166.5 • 0.2 = 33.3 г
M(HCl) = 36.5 г/моль
n(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 33.3/36.5 = 0.91

Пусть в реакцию №1 вступит x моль HCl
m(HCl)_{прореаг}= M(HCl) • n(HCl)_{прореаг} = 36.5x г
Т.к., в результате реакции остается HCl, то весь находящийся в колбе Ba(OH)₂ вступит в реакцию
n(Ba(OH)₂) = 0.5 • n(HCl)_{прореаг} = 0.5x моль

ω_конечн(HCl) = (m(HCl) – m(HCl)_{прореаг})/(m_р_—_ра ₂ + m_р_—_ра(HCl)) = (33.3 – 36.5x) / (130 + 166.5)
ω_конечн(HCl) = ω_р_—_ра(HCl) / 2 = 0.2 / 2 = 0.1
(33.3 – 36.5x) / (130 + 166.5) = 0.1
x = 0.1
n(HCl)_{прореаг} = 0.1 моль
n(Ba(OH)₂) = 0.5 • n(HCl) = 0.05 моль
M(Ba(OH)₂) = 171 г/моль
m(Ba(OH)₂) = n(Ba(OH)₂) • M(Ba(OH)₂) = 0.05 • 171 = 8.55 г
ω(Ba(OH)₂) = m(Ba(OH)₂) / m_{р-ра 2} = 8.55 / 130 = 0.0658 → 6.58%

2) В первой колбе пойдут реакции:
[2] BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HCl
[3] Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2H₂O

m(Ba(OH)₂)_колб ₁ = m_р_—_ра ₁ • ω(Ba(OH)₂) = 520 • 0.0658 = 34.22 г
n(Ba(OH)₂)_{колб 1} = m(Ba(OH)₂)_{колб 1} / M(Ba(OH)₂) = 34.22 / 171 = 0.2 моль
M(BaSO₄) = 233 г/моль
n(BaSO₄) = m(BaSO₄) / M(BaSO₄) = 163.1 / 233 = 0.7 моль

n(BaSO₄)_{реакц 3} = n(Ba(OH)₂)_{колб 1} = 0.2 моль
n(BaCl₂)_{колб 1} = n(BaSO₄)_{реакц 2} = (BaSO₄) – n(BaSO₄)_{реакц 3} = 0.7 – 0.2 = 0.5 моль
M(BaCl₂) = 208 г/моль
m(BaCl₂)_{колб 1} = n(BaCl₂)_{колб 1} • M(BaCl₂) = 0.5 • 208 = 104 г
ω(BaCl₂) = m(BaCl₂)_{колб 1} / m_{р-ра 1} = 104 / 520 = 0.2 → 20%

Ответ: массовая доля BaCl₂ в третьей колбе 20%, массовая доля Ba(OH)₂ в третьей колбе 6.58%

Задание № 3412
Смесь хлорида магния и нитрата алюминия растворили в воде и разделили раствор на три неравные порции. К 750 г полученного раствора в первой порции добавили избыток нитрата серебра. Масса образовавшегося осадка составила 114,8 г. К 300 г раствора во второй порции добавили 868,54 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 20%. После окончания реакции массовая доля щелочи уменьшилась в 1,6 раз. Найдите массовые доли солей в третьей порции.

Так как исходный раствор разделили на три порции, массовые доли солей будут равны во всех трех порциях

1) В первой порции пойдет реакция:
[1] MgCl₂ + 2AgNO₃ → Mg(NO₃)₂ + 2AgCl

M(AgCl) = 143.5 г/моль
n(AgCl) = m(AgCl) / M(AgCl) = 114.8 / 143.5 = 0.8 моль

n(MgCl₂)_{порц 1} = 0.5 • n(AgCl) = 0.4 моль
M(MgCl₂) = 95 г/моль
m(MgCl₂)_{порц 1} = n(MgCl2)_{порц 1} • M(MgCl2) = 0.4 • 95 = 38 г
ω(MgCl₂) = m(MgCl₂)_{порц 1} / m_{р-ра 1} = 38 / 750 = 0.0507 → 5.07%

2) Во второй пробирке пойдут реакции:
[2] Al(NO₃)₃ + 4NaOH → Na[Al(OH)₄] + 3NaNO₃
[3] MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaCl

m(NaOH) = m_р_—_ра(NaOH) • ω_р_—_ра(NaOH) = 868.54 • 0.2 = 173.71 г
M(NaOH) = 40 г/моль
n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 173.71/40 = 4.34 моль

m(MgCl₂)_порц ₂ = m_р_—_ра ₂ • ω(MgCl₂) = 300 • 0.0507 = 15.21 г
n(MgCl₂)_порц ₂ = m(MgCl₂)_порц ₂ / M(MgCl₂) = 15.21 / 95 = 0.16 моль

Масса конечного раствора в порции №2 уменьшится за счет выпавшего в осадок Mg(OH)₂
n(Mg(OH)₂) = n(MgCl₂) = 0.16 моль
M(Mg(OH)₂) = 58 г/моль
m(Mg(OH)₂) = n(Mg(OH)₂) • M(Mg(OH)₂) = 0.16 • 58 = 9.28 г

Пусть в реакцию №2 вступит x моль Al(NO₃)₃
M(Al(NO₃)₃) = 213 г/моль
m(Al(NO₃)₃) = n(Al(NO₃)₃) • M(Al(NO₃)₃) = 213x г

Т.к. в результате реакции остается NaOH, то Al(NO₃)₃ и MgCl₂ в реакциях №2 и 3 находятся в недостатке
n(NaOH)_реакц ₂ = 4 • n(Al(NO₃)₃) = 4x моль
n(NaOH)_реакц ₃ = 2 • n(MgCl₂)_порц ₂ = 2 • 0.16 = 0.32 моль
n(NaOH)_{прореаг} = n(NaOH)_реакц ₂ + n(NaOH)_реакц ₃ = 4x + 0.32 моль
m(NaOH)_{прореаг} = n(NaOH)_{прореаг} • M(NaOH) = 40 • (4x + 0.32) = 160x + 12.8 г

ω(NaOH)_конечн = m(NaOH)_конечн / m_р_—_ра _конечн = (m(NaOH) – m(NaOH)_{прореаг}) / (m_р_—_ра ₂ + m_р_—_ра(NaOH) – m(Mg(OH)₂)) = (173.71 – (160x + 12.8)) / (300 + 868.54 – 9.28)
ω(NaOH)_конечн = ω(NaOH) / 2 = 0.2 / 1.6 = 0.125
(173.71 – (160x + 12.8)) / (300 + 868.54 – 9.28) = 0.125
x = 0.1 моль
n(Al(NO₃)₃) = 0.1 моль
m(Al(NO₃)₃) = n(Al(NO₃)₃) • M(Al(NO₃)₃) = 0.1 • 213 = 21.3 г
ω(Al(NO₃)₃) = m(Al(NO₃)₃) / m_р_—_ра ₂ = 21.3 / 300 = 0.071 → 7.1%

Ответ: массовая доля MgCl₂ в третьей порции 5.07%, массовая доля Al(NO3)3 в третьей порции 7.1%

Задание № 3413
Смесь оксида фосфора (V) и оксида натрия, в которой отношение атомов фосфора к числу атомов натрия равно 7:18, нагрели и растворили в горячей воде. Получили раствор массой 512,5 г с массовой долей водорода 7,36%. Найдите массовую долю фосфата натрия в полученном растворе.

1) Пусть исходная смесь оксидов содержит x моль Na₂O и y моль P₂O₅
n(Na₂O) = x моль
n(P₂O₅) = y моль

Т.к. 1 молекула Na₂O содержит 2 атома Na, то x моль Na₂O содержит 2x моль Na
n(Na) = 2 • n(Na₂O) = 2x

Т.к. 1 молекула P₂O₅ содержит 2 атома P, то y моль P₂O₅ содержит 2y моль P
n(P) = 2 • n(P₂O₅) = 2y

После нагревания смеси оксидов пойдет реакция:
[1] P₂O₅ + 3Na₂O → 2Na₃PO₄

n(P) / n(Na) = 2y / 2x = y/x = 7/18
18y = 7x
В реакции №1 n(P) / n(Na) = 1/3

7/18 → 1.17 / 3
Поэтому 7/18 > 1/3 → P₂O₅ взят в избытке и после завершения реакции №1 смесь будет состоят из Na₃PO₄ и P₂O₅

2) Т.к. в смеси Na₃PO₄ и P₂O₅ нет атомов H, источников атомов H в финальном растворе является добавленная вода
m(H) = ω(H) • m_р-ра = 0.0736 • 512.5 = 37.72 г
n(H) = m(H) / M(H) = 37.72 / 1 = 37.72 моль
n(H₂O)_добавл = 0.5 • n(H) = 0.5 • 37.72 = 18.86 моль
M(H₂O) = 18 г/моль
m(H₂O)_добавл = n(H₂O)_добавл • M(H₂O) = 18.86 • 18 = 339.48 г

3) M(Na₂O) = 62 г/моль
m(Na₂O) = 62x г
M(P₂O₅) = 142 г/моль
m(P₂O₅) = 142y г
m_{р-ра финал} = m(H₂O)_добавл + m(Na₂O) + m(P₂O₅) = 339.48 + 62x + 142y = 512.5 г

Получаем систему из 2 уравнений:
339.48 + 62x + 142y = 512.5
18y = 7x

x = 1.48 → n(Na₂O) = 1.48 моль
y = 0.57 → n(P₂O₅) = 0.57 моль

4) Найдем кол-во P₂O₅, оставшееся после протекания реакции №1
n(P₂O₅)_{прореаг} = n(Na₂O) / 3 = 1.48/3 = 0.49 моль
n(P₂O₅)_ост = n(P₂O₅) – n(P₂O₅)_{прореаг} = 0.57 – 0.49 = 0.08 моль
n(Na₃PO₄)_{реацк 1} = 2 • n(P₂O₅)_{прореаг} = 2 • 0.49 = 0.98 моль

5) После добавления воды к смеси P₂O₅ и Na₃PO₄ пойдет реакция:
[2] P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

n(H₃PO₄) = 2 • n(P₂O₅)_ост = 2 • 0.08 = 0.16 моль

Т.к. n(Na₃PO₄) > n(H₃PO₄), то пойдет реакция:
[3] 2Na₃PO₄ + H₃PO₄ → 3Na₂HPO₄

n(Na₃PO₄)_{прореаг} = 2 • n(H₃PO₄) = 2 • 0.16 = 0.32 моль
n(Na₃PO₄)_ост = n(Na₃PO₄) – n(Na₃PO₄)_{прореаг} = 0.98 – 0.32 = 0.66 моль
M(Na₃PO₄) = 164 г/моль
m(Na₃PO₄)_ост = n(Na₃PO₄)_ост • M(Na₃PO₄) = 0.66 • 164 = 108.24
ω(Na₃PO₄) = m(Na₃PO₄)_ост / m_р_—_ра = 108.24 / 512.5 = 0.2112 → 21.12%

Ответ: массовая доля Na₃PO₄ в полученном растворе 21.12%

Задание № 3414
Через 400 г 36%-го раствора нитрата железа (II) пропустили электрический ток. Объем выделившегося на катоде газа оказался в два раза меньше объема газа, который выделился на аноде, а массовая доля соли в растворе понизилась до 10,19%. К полученному раствору добавили 120 г 40%-го раствора карбоната аммония. Вычислите массовую долю нитрата железа (II) в конечном растворе.

Т.к. железо – металл средней активности, то вместе с электролизом нитрата железа (II) будет протекать электролиз воды

[1] 2Fe(NO₃)₂ + 2H₂O → 2Fe + O₂ + 4HNO₃ (электролиз)
[2] 2H₂O → 2H₂ + O₂ (электролиз)

1) m_исх(Fe(NO₃)₂) = m_р_—_ра(Fe(NO₃)₂) х ω_р_—_ра(Fe(NO₃)₂) = 400•0.36 = 144 г
M(Fe(NO₃)₂) = 180 г/моль
n_исх(Fe(NO₃)₂) = m_исх(Fe(NO₃)₂) / M(Fe(NO₃)₂) = 144 / 180 = 0.8 моль

2) пусть в реакции №1 выделяется х моль кислорода (n₁O₂), а в реакции №2 выделяется y моль кислорода (n₂O₂)

nH₂ = 2n₂O₂ = 2y

По условию задачи на катоде выделилось в два раза меньше газа, чем на аноде; водород выделяется на катоде; кислород выделяется на аноде. Тогда имеем:

2nH₂ = nO₂
2•2y = x + y
y = x/3

3) n_проеаг(Fe(NO₃)₂) = 2n₁O₂ = 2x
m_{прореаг}(Fe(NO₃)₂) = 180•2х = 360х

после окончания электролиза масса раствора уменьшится за счет выпавшего в осадок Fe и выделившихся H₂ и O₂

M(Fe) = 56 г/моль
n(Fe) = 2n₁O₂ = 2х
m_{прореаг}(Fe) = 56•2х = 112х

M(O₂) = 32 г/моль
nO₂ = n₁O₂ + n₂O₂ = х + х/3 = 4х/3
mO₂ = 32•4х/3 = 128х/3

M(H₂) = 2 г/моль
nH₂ = 2х/3
mH₂ = 2•2х/3 = 4х/3

m_{р-ра ост} = 400 – 112х – 128х/3 – 4х/3 = 400 – 156х

4) ω_х = m_x / M_x
Тогда после окончания электролиза имеем:
0.1019 = [m_исх(Fe(NO₃)₂) – m_{прореаг}(Fe(NO₃)₂)]/ m_{р-ра ост} = [144 – 360х] / 400 – 156х
х = 0.3 моль

5) m_ост(Fe(NO₃)₂) = 144 – 360•0.3 = 36 г
n_ост(Fe(NO₃)₂) = 36 / 180 = 0.2 моль

m_{р-ра ост} = 400 – 156•0.3 = 353.2 г

n(HNO₃) = 4n₁O₂ = 4x = 1.2 моль
6) m((NH₄)₂CO₃) = m_р_—_ра((NH₄)₂CO₃) х ω((NH₄)₂CO₃) = 120•0.4 = 48 г
M((NH₄)₂CO₃) = 96 г/моль
n((NH₄)₂CO₃) = 48 / 96 = 0.5 моль

7) т.к. (NH₄)₂CO₃ и HNO₃ взяты в соотношении 1 : 2.4, то пойдет реакция:
[3] (NH₄)₂CO₃ + 2HNO₃→ 2NH₄NO₃ + CO₂ + H₂O

масса образовавшегося раствора уменьшится за счет выделившегося CO₂

(NH₄)₂CO₃ находится в недостатке, поэтому:
n(CO₂) = n((NH₄)₂CO₃) = 0.5 моль
M(CO₂) = 44 г/моль
m(CO₂) = 0.5 х 44 = 22 г

ω_конечн(Fe(NO3)2) = m_ост(Fe(NO3)2) / (m_р_—_ра _ост + m_р_—_ра((NH₄)₂CO₃) – m(CO₂)) = 36 / (353.2 + 120 – 22) = 0.0798 или 7.98%

Ответ: ω(Fe(NO₃)₂) в конечном растворе 7.98%

Источник

В этой статье разберем расчетные задачи из реального ЕГЭ по химии 30 мая 2021 года.

Задачи 34 из реальных КИМ ЕГЭ 2021 по химии и их подробные решения (основная волна 31.05.2021 и резервные дни).

Задача на смесь оксидов фосфора (V) и натрия / калия встречалась, судя по всему, преимущественно в вариантах реального ЕГЭ в Москве. Мне также попалась эта задача. Скажу честно, приятно удивлен, даже пришлось подумать при решении.

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

Решение.

P₂O₅ + 3Na₂O = 2Na₃PO₄

Масса и количество атомов водорода в конечном растворе:

m(H) =447,4*0,076 = 34 г, n(H)= 34 моль

«Источник» всех атомов водорода в конечном растворе – добавленная вода. Найдем количество вещества добавленной воды:

m(H) = 312,5*0,0736 = 23 г, n(H)= 23 моль

Отсюда:

n(H₂O) = ½*n(H)= 11,5 моль, m(H₂O) = 11,5*18 = 207 г

m_{(исх.смеси)} = 312,5 – 207 = 105,5 г

Пусть n(P₂O₅) = x моль, тогда n(P) = 2x моль, m(P₂O₅) = 142x г

n(Na₂O) = y моль, тогда n(Na) = 2y моль, m(Na₂O) = 62у г

2x/2y = 7/18, x/y = 7/18, x = 7/18*y

62у + 7/18*142у = 105,5

у = 0,9, х = 0,3 моль

P₂O₅ + 3Na₂O = 2Na₃PO₄

Было: 0,35 0,9

Изм.: -0,3 -0,9 +0,6

Ост.: 0,05 0 0,6

Остаток оксида фосфора: n(P₂O₅) = 0,05 моль, n(Na₃PO₄) = 0,6 моль

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

n(H₃PO₄) = 2*0,05 = 0,1 моль

2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂HPO₄

Было: 0,6 0,1

Изм.: -0,2 -0,1 +0,3

Ост.: 0,4 0 0,3

m(Na₃PO₄) = 0,4*164 = 65,6 г

Ответ: m(Na₃PO₄) = 0,4*164 = 65,6 г

2. Через 400 г 36%-ного раствора нитрата железа(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока объём газа, выделившийся на катоде, не оказался в 2 раза меньше объёма газа, выделившегося на аноде. При этом получили раствор, в котором массовая доля нитрата железа(II) составила 10,19%. К полученному раствору добавили 120 г 40%-ного раствора карбоната аммония. Вычислите массовую долю нитрата железа(II) в конечном растворе.

Решение.

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

2H₂O = 2H₂ + O₂ (2)

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

m(Fe(NO₃)₂) =400*0,36 = 144 г,

n(Fe(NO₃)₂) = 144/180 = 0,8 моль

Пусть количество воды, которая вступила в электролиз, равно х моль. Тогда в реакции 2 выделилось:

n₂(H₂) = х моль, n₂(О₂) = х/2 моль

n₂(H₂O) = х моль, m₂(H₂O) = 18х г

Тогда в реакции 1 образовался кислород:

n₁(О₂) = 2х — х/2 = 3/2х моль, m₁(О₂) = 32*3/2х = 48х г

n₁(Fe(NO₃)₂) = 3х моль, m₁(Fe(NO₃)₂) = 180*3х = 540х г

n₁(Fe) = 3х моль, m₁(Fe) = 56*3х = 168x г

Масса нитрата железа (II) в растворе после электролиза:

m(Fe(NO₃)₂) = 144 — 540х г,

Получаем уравнение:

(144 — 540х)/( 400 — 18х — 48х — 168х) = 0,1019

х = 0,2 моль

n₁(HNO₃) = 6*0,2 = 1,2 моль, m₁(HNO₃) =75,6 г

m((NH₄)₂CO₃) = 120*0,4 = 48 г, n((NH₄)₂CO₃) = 48/96 = 0,5 моль

В реакции (3) образуется:

n(CO₂) = 0,25 моль, m(CO₂) = 0,25*44 = 11 г,

Масса конечного раствора:

m_р-ра = 400 — 234*0,2 + 120 — 11 = 462,2 г

m(Fe(NO₃)₂) = 144 — 540*0,2 = 36 г

ω(Fe(NO₃)₂) = 36/462,2 = 0,0779 или 7,79%

Ответ: ω(Fe(NO₃)₂) = 7,79%

3. Смесь бромида кальция и хлорида меди(II) растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 200 г раствора в первой колбе добавили 785 г 30%-ного раствора нитрата серебра. При этом массовая доля нитрата серебра в растворе уменьшилась вдвое. К 340 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора иодида калия, в результате чего в осадок выпало 64,94 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.

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

Решение.

Уравнения реакций:

3BaCl₂ + 2Na₃PO₄ = 6NaCl + Ba₃(PO₄)₂ (1)

AlCl₃ + Na₃PO₄ = 3NaCl + AlPO₄ (2)

BaCl₂ + Na₂PO₄ = 2NaCl + BaSO₄ (3)

Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:

m(Na₃PO₄) = 164 · 0,1 = 16,4 г

n(Na₃PO₄) = 16,4 / 164 = 0,1 моль

mисх.(Na₃PO₄) = 155,61 · 0,2 = 31,122 г

Пусть в растворе во второй колбе было

n(BaCl₂) = x моль, тогда

m_{прореаг.}(NaSO₄ ) = 142х г

m_{(обр. р-ра)} = 120 + 155,61 — 233х = 275,61 — 233х г

(31,122 — 142х) / (275,61 — 233х) = 0,1

х = 0,03 моль

m(BaCl)₂ = 0,03 · 208 = 6,24 г

ω(BaCl)₂ = 6,24 / 120 = 0,052 или 5,2%

В растворе в первой колбе было:

n(BaCl₂) = 0,3 · 300 / 120 = 0,075 моль

n₁(Na₃PO₄) = 0,075 · 2 / 3 = 0,05 моль

n₂(Na₃PO₄) = 0,1 — 0,05 = 0,05 моль

n(AlCl₃) = n₂(NaPO₄) = 0,05 моль

m(AlCl₃) = 0,05 ·133,5 = 6,675 г

ω(AlCl₃) = 6,675 / 300 = 0,022 или 2,2%

Ответ: ω(BaCl₂) = 5,2%; ω(AlCl₃) = 2,2%

5. Через 522 г 5%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,4 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 96,6 г глауберовой соли (Na₂SO₄ ∙ 10H₂O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата натрия в растворе уменьшилась в 4,5 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата натрия при комнатной температуре (в г на 100 г воды).

6. Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля атомов серы меньше массовой доли атомов кислорода в 5 раз, растворили в воде. При этом образовался раствор массой 722,4 г. Через образовавшийся раствор пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 35,84 л (н.у.) газа. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 424 г 10%-ного раствора карбоната натрия. При этом массовая доля карбоната натрия в растворе уменьшилась в 10 раз. Вычислите массу растворенного кристаллогидрата сульфата алюминия.

Al₂(SO₄)₃·xH₂O

В одной частице кристаллогидрата содержатся атомы серы и кислорода:

N(S) = 3, N(O) = 12 + x

Масса атомов серы и кислорода:

m(S) = 32·3 = 96 г,

m(O) = 16·(12 + x) = (192 + 16x) г

m(O)/m(S) = 5

(192 + 16x)/96 = 5

х = 18

Al₂(SO₄)₃·18H₂O

При электролизе раствора сульфата алюминия протекает реакция:

2H₂O = 2H₂ + O₂

На аноде образуется кислород:

n(O₂) = V/V_m = 35,84/22,4 = 1,6 моль

n(H₂O) = 2n(O₂) = 1,6⋅2 = 3,2 моль

m(H₂O) = n⋅M = 3,2⋅18 = 57,6 г

Al₂(SO₄)₃+ 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 6NaCl

m(Na₂CO₃) = m_р-ра⋅ω(Na₂CO₃) = 424⋅0,1 = 42,4 г

n(Na₂CO₃) = m/M = 42,4/106 = 0,4 моль

Пусть n(Al₂(SO₄)₃) = x моль, тогда:

m(Al₂(SO₄)₃) = 342x

Масса исходного кристаллогидрата:

m(Al₂(SO₄)₃·18H₂O) = 666x г

В реакцию вступило:

n_{прореаг.}(Na₂CO₃) = 3х моль,

осталось:

n_ост.(Na₂CO₃) = 0,4 — 3х моль

m_ост.(Na₂CO₃) = 106⋅(0,4 — 3х) г

n(Al(OH)₃) = 2х моль, m(Al(OH)₃) = 78⋅2x = 156x г

n(CO₂) = 3х моль, m(CO₂) = 44⋅3x = 132x г

m_р-ра = 722,4 — 57,6 + 424 — 156x — 132x = (1088,8 — 288х) г

Получаем уравнение:

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

х = 0,1 моль

n(Al₂(SO₄)₃·18H₂O) = 0,1 моль

m(Al₂(SO₄)₃·18H₂O) = 0,1⋅666 = 66 г

Ответ: m(Al₂(SO₄)₃·18H₂O) = 66 г

7. Через 522 г 10%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 94,08 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 100 г медного купороса (CuSO₄ ∙ 5H₂O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата меди(II) в растворе уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата меди(II) при комнатной температуре (в г на 100 г воды).

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.

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

Решение.

Уравнения реакций:

BaCl₂ + H₂SO₄ = 2HCl + BaSO₄(1)

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = 2H₂O + BaSO₄ (2)

Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O (3)

Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:

n(BaSO₄) = 163,1 / 233 = 0,7 моль

mисх.(HCl) = 166,5 · 0,2 = 33,3 г

n_исх.(HCl) = 0,91 моль

m _{р-ра 2} = 130 + 166,5 = 296,5 г

mост.(HCl) = 0,1 · 296,5 = 29,65 г

nост.(HCl) = 29,65 / 36,5 = 0,81 моль

nпрореаг.(HCl) = 0,91 — 0,81 = 0,1 моль

n(Ba(OH)₂) = 0,05 моль

m(Ba(OH)₂) = 0,05 · 171 = 8,55 г

ω(Ba(OH)₂) = 8,55 / 130 = 0,066 или 6,6%

В растворе и в первой колбе было:

n(Ba(OH)₂) = 0,05 · 520 / 130 = 0,2 моль

n(BaCl₂) = n(BaSO₄) — n(Ba(OH)₂) = 0,7 — 0,2 = 0,5 моль

m(BaCl₂) = 0,5 · 208 = 104 г

ω(BaCl₂) = 104 / 520 = 0,2 или 20%

Ответ:ω(Ba(OH)₂) = 6,6%; ω(BaCl₂) = 20%

[/su_expand]

10. Смесь сульфата железа(II) и хлорида цинка растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 800 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора нитрата бария. При этом образовалось 116,5 г осадка. К 320 г раствора во второй колбе добавили 462 г 40%-ного раствора гидроксида натрия без доступа воздуха. При этом массовая доля щелочи в растворе уменьшилась в 2 раза. Вычислите массовую долю каждой из солей в растворе в третьей колбе.

11. Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44%. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди(II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.

12. Смесь, содержащую оксид фосфора(V) и оксид калия, в которой соотношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно 14,5 : 4, сплавили, затем растворили в горячей воде. В результате получили 447,4 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода составляет 7,6%. Вычислите массу фосфата калия в полученном растворе.

Решение:

Записаны уравнения реакций:

3K₂O + P₂O₅ = 2K₃PO₄ (1)

3H₂O + P₂O₅ = 2H₃PO₄ (2)

2K₃PO₄ + H₃PO₄ = 2K₂HPO₄ (3)

Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:

m(H) = 447,4 · 0,076 = 34 г

n(H) = 34 моль

n(H₂O) = 0,5n(H) = 17 моль

m(H₂O) = 17 · 18 = 306 г

m(сплава) = 447,4 — 306 = 141,4 г

Пусть взяли х моль К₂О и у моль P₂O₅, тогда

m(смеси) = 94х + 142у = 141,4 г

(х+ 5у) : 2у = 14,5 : 4

х = 0,9 моль; у = 0,4 моль

P₂O₅ — избыток

n_{прореаг., 1}(P₂O₅) = 0,3

nизб.(P₂O₅) = 0,1 моль

n(H₃PO₄) = 0,2 моль

n₁(K₃PO₄) = 0,6 моль

nпрореаг.(K₃PO₄) = 0,4 моль

nост.(K₃PO₄) = 0,2 моль

mост.(K₃PO₄) = 0,2 · 212 = 42,4 г

Ответ: mост.(K₃PO₄) = 42,4 г

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

Решение:

Уравнения реакций:

MgCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl + Mg(NO₃)₂ (1)

Al(NO₃)₃ + 4NaOH = 3NaNO₃ + Na[Al(OH)₄] (2)

MgCl₂ + 2NaOH = 2NaCl + Mg(OH)₂ (3)

Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:

n(AgCl) = 114,8 / 143,5 = 0,8 моль

n₁(MgCl₂) = 0,5n(AgCl) = 0,4 моль

m(MgCl₂) = 0,4 · 95 = 38 г

ω(MgCl₂) = 38 / 750 = 0,05 или 5%

n₃(MgCl₂) = 0,4 · 300 / 750 = 0,16 моль

n(Mg(OH)₂) = 0,16 моль

m(Mg(OH)₂) = 58 · 0,16 = 9,28 г

m_исх.(NaOH) = 868,54 · 0,2 = 173,708 г

ω_конеч.(NaOH) = 0,2 / 1,6 = 0,125

Пусть в растворе во второй колбе было

n(Al(NO₃)₃) = x моль, тогда

m_{прореаг.}(NaOH ) = 40 · (4х + 0,32) = 160х + 12,8 г

m_{обр. остатка}= 300 + 868,54 — 9,28 = 1159,26 г

(173,708 — 160х — 12,8) / 1159,26 = 0,125

х = 0,1 моль

m(Al(NO₃)₃) = 0,1 · 213 = 21,3 г

ω(Al(NO₃)₃) = 21,3 / 300 = 0,071 или 7,1%

ω(MgCl₂) = 5%; ω(Al(NO₃)₃) = 7,1%

Ответ: ω(MgCl₂) = 5%; ω(Al(NO₃)₃) = 7,1%

14. Через 520 г 16,1%-ного раствора сульфата цинка пропускали электрический ток до тех пор, пока объём газа, выделившегося на катоде, не оказался равным объёму газа, выделившегося на аноде. При этом получили раствор, в котором массовая доля сульфата цинка составила 10,3%. К полученному раствору добавили 212 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.

Решение.

2ZnSO₄ + 2H₂O = 2Zn + O₂ + 2H₂SO₄ (1)

2H₂O = 2H₂ + O₂ (2)

Na₂CO₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄ + H₂O + CO₂ (3)

m(ZnSO₄) = 520*0,161 = 83,72 г,

n(ZnSO₄) = 83,72/161 = 0,52 моль

Пусть количество воды, которая вступила в электролиз, равно х моль. Тогда в реакции 2 выделилось:

n₂(H₂) = х моль, n₂(О₂) = х/2 моль

n₂(H₂O) = х моль, m₂(H₂O) = 18х г

Тогда в реакции 1 образовался кислород:

n₁(О₂) = х/2 моль, m₁(О₂) = 32*х/2 = 16х г

n₁(ZnSO₄) = х моль, m₁(ZnSO₄) = 161х г

n₁(Zn) = х моль, m₁(Zn) = 65х г

Масса нитрата железа (II) в растворе после электролиза:

m(ZnSO₄) = 83,72 — 161х г,

Получаем уравнение:

(83,72 — 161х)/(520 — 16х — 65х — 18x) = 0,103

х = 0,2 моль

n₁(H₂SO₄) = 0,2 моль, m₁(H₂SO₄) = 19,6 г

m(Na₂CO₃) = 212*0,1 = 21,2 г, n(Na₂CO₃) = 21,2/106 = 0,2 моль

В реакции (3) образуется:

n(CO₂) = 0,2 моль, m(CO₂) = 0,2*44 = 8,8 г,

Масса конечного раствора:

m_р-ра = 520 — 19,8 + 212 — 8,8 = 703,4 г

m(ZnSO₄) = 83,72 — 161*0,2 = 51,52 г

ω(ZnSO₄) = 51,52/703,4 = 0,0732 или 7,32%

Ответ: 7,32%

15. Раствор нитрата меди(II) массой 2 кг 730 г с массовой долей нитрата меди(II) 18,8%, содержащий в качестве примеси нитрат серебра, разлили на две колбы в соотношении 1 : 2. В первую колбу, содержащую меньшую часть раствора, внесли медную проволоку. После окончания реакции массовая доля нитрата меди(II) в колбе составила 20%. (Возможной реакцией избытка меди с нитратом меди(II) пренебречь.) В раствор во второй колбе внесли порошок цинка, в результате получили бесцветный раствор. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

Источник

Все типы задачи 34

id68712
	Из 108 г насыщенного раствора гидрокарбоната калия и воды приготовили 20%-ный раствор соли. К нему добавили 47,88 г гидроксида бария, выпавший осадок отфильтровали, в фильтрат поместили цинковую пластинку и выдерживали ее до тех пор, пока масса раствора не изменилась на 5,04 г. Вычислите массовые доли веществ в конечном растворе. Коэффициент растворимости гидрокарбоната калия в условиях эксперимента равен 35. Ответить
id45761
	Через насыщенный раствор нитрата меди, приготовленный из 53,28 г Cu(NO₃)₂ · 6H₂O, пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 1,344 л (н.у.) газа. К полученному раствору добавили 35 г воды и 13,8 г карбоната калия. Вычислите массовую долю нитрата калия в итоговом растворе. Примите, что растворимость безводного нитрата меди в условиях эксперимента равна 141 г/100 г воды, а при проведении электролиза соль в осадок не выпадает. Ответить
id45762
	При частичном термическом разложении нитрата серебра было получено 6,048 л (при н.у.) газовой смеси и твердый остаток массой 46,64 г. Этот остаток внесли в 53,48 г насыщенного раствора хлороводорода. Известно, что в условиях эксперимента в 1 л воды растворяется 425,6 л (приведено к н. у.) хлороводорода. Вычислите массовую долю соляной кислоты в итоговом растворе. Ответить
id68818
	66,1 г смеси медного купороса (CuSO₄ • 5H₂O) и десятиводного сульфата натрия, содержащую 2,0408 • 10²⁵ протонов, внесли в дистиллированную воду и получили раствор, в котором массовая концентрация ионов меди равна 4%. От этого раствора отобрали порцию массой 64 г и добавили к ней 3,92 г железных опилок. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе после окончания реакций. Ответить
id68824
	186,25 г 16%-го раствора хлорида калия подвергли электролизу (с инертными электродами). Процесс прекратили, когда на катоде выделилось 13,44 л (при н. у.) газа. Через оставшийся раствор пропустили сероводород, при этом в конечном растворе общее число атомов калия и серы оказалось равным 3,311 • 10²³. Вычислите массовые доли веществ в конечном растворе. Ответить
id53493
	Сухую смесь шестиводного нитрата меди (II) и девятиводного сульфида натрия массой 136,8 г, в которой массовая доля натрия равна 6,725%, залили избытком воды. Выпавший осадок отфильтровали, фильтрат выпарили, остаток прокалили. Вычислите, сколько атомов кислорода приходится на один атом меди в смеси, полученной после прокаливания. Ответить
id68828
	Через 21%-ный раствор сульфата хрома (III) массой 280 г пропускали электрический ток до тех пор, пока его масса не стала равна 267 г. Газообразные продукты, выделившиеся на катоде и аноде, смешали. В полученной смеси содержится 2,528 • 10²⁴ протонов. Вычислите массовые доли веществ в растворе, образовавшемся после прекращения электролиза. Ответить
id59370
	Порцию нитрата меди (II) разделили на две равные части. Первую часть внесли в 75 г 16%-го раствора гидроксида натрия, в результате массовая доля щелочи понизилась до 2,8%. Вторую часть смешали с нитратом железа (II) и нагревали до окончания реакций. В полученной газовой смеси объем кислорода оказался в 7 раз меньше объема второго газа (при одинаковых условиях). Вычислите массу полученного твердого остатка. Ответить
id68725
	Смесь оксида железа (III) и гидроксида калия массой 66,4 г содержит 7,224 · 10²³ атомов кислорода. Смесь сплавили, весь плав растворили в необходимом для полного протекания реакций количестве 25%-ной соляной кислоты. Вычислите массу образовавшегося при этом осадка, если растворимость хлорида калия в условиях эксперимента составляет 36 г/100 г воды, а хлорида железа (III) – 99 г/100 г воды. Ответить
id55173
	Два стакана одинаковой массы, в одном из которых находится 200 г 5,13%-го раствора гидроксида бария, а во втором – 200 г 10,95%-ной соляной кислоты, поставили на весы. Через первый стакан пропускали углекислый газ до прекращения выпадения осадка. Ко второму стакану добавили такое количество фосфида магния, что весы уравновесились. Вычислите массовые доли веществ в итоговом растворе во втором стакане. Ответить
id51719
	В 132,23 мл раствора нитрата серебра (ρ = 1,21 г/мл) погрузили медную проволочку и выдерживали до тех пор, пока ее масса не увеличилась на 6,08 г. Раствор, оставшийся после удаления проволочки, выпарили, твердый остаток прокалили до прекращения изменения массы и получили смесь газов объемом 7,62 л (при н. у.). Вычислите массовую долю нитрата серебра в растворе, полученном после удаления проволочки. Ответить
id50936
	Через фильтр со смесью меди и оксида меди (II) массой 50 г быстро пролили 172,17 мл 12%-го раствора соляной кислоты (ρ = 1,06 г/мл), при этом массовая доля оксида в смеси понизилась с 30% до 12,5%. К фильтрату добавили 42,9 г кристаллической соды (Na₂CO₃ • 10H₂O). Вычислите массовую долю хлорида меди в полученном растворе. Водой, задержавшейся на фильтре, пренебрегите. Ответить
id52786
	Электролиз 80 г 22,35%–го раствора хлорида калия продолжали до тех пор, пока на катоде не выделилось 8,96 л (при н.у.) газа. К оставшемуся раствору добавили при небольшом нагревании 8,52 г оксида фосфора (V), полученный раствор охладили. Вычислите массу безводной соли калия, выпавшей в осадок, если ее растворимость в холодном растворе равна 25 г/100 г воды. Ответить
id68812
	39,4 г смеси хлорида натрия и безводного сульфата меди (II), содержащей 8,428 · 10²³ атомов, растворили в воде. Через полученный раствор массой 200 г пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 3,36 л (при н. у.) газа. К оставшемуся после электролиза раствору прилили 5%-ный раствор гидроксида бария в количестве, необходимом для полного связывания сульфат-ионов. Вычислите массовую долю щелочи в конечном растворе. Ответить
id68707
	Пероксид натрия массой 4,68 г внесли в горячую воду. Через полученный после прекращения выделения газа охлажденный 10%-ный раствор пропускали углекислый газ до тех пор, пока он не перестал поглощаться. Затем к раствору добавили при тщательном перемешивании навеску безводного сульфата алюминия, содержащую 1,5351 · 10²⁴ протонов. Вычислите массовые доли веществ в конечном растворе. Растворимостью углекислого газа в воде и обратимым гидролизом солей пренебречь. Ответить
id65154
	447 г 20%-го раствора хлорида калия подвергли электролизу (с инертными электродами). Процесс остановили, когда на аноде выделилось 26,88 л (при н.у.) газов. К полученному после электролиза раствору добавили 25,65 г смеси оксида и нитрата цинка, в которой на 5 атомов металла приходится 12 атомов неметаллов. Вычислите массовую долю гидроксида калия в конечном растворе. Ответить
id48062
	400 г раствора, содержащего нитрат железа (III) и 5,34% по массе хлорида алюминия, разлили на два сосуда. При добавлении к первому сосуду избытка раствора нитрата серебра выпадает 51,66 г осадка, а при добавлении ко второму сосуду избытка фосфата калия образуется 15,45 г осадка. Вычислите массовую долю нитрата железа (III) в исходном растворе. Ответить
id76212
	Кристаллогидрат нитрата меди (II) содержит 51,01% по массе протонов. Порцию такого кристаллогидрата массой 44,4 г прокалили до прекращения изменения массы, твердый остаток растворили в избытке иодоводородной кислоты. Вычислите массу полученной соли. Ответить

Задания ЕГЭ прошлых лет

id74546
	Через 400 г 36 % -ного раствора нитрата железа (II) пропустили электрический ток. При этом объем газа, выделившегося на катоде, оказался в 2 раза меньше объема газа, выделившегося на аноде, а массовая доля нитрата железа (II) уменьшилась до 10,19 %. К полученному раствору добавили 120 г 40 % -ного раствора карбоната аммония. Вычислите массовую долю нитрата железа (II) в конечном растворе. Возможными процессами окисления ионов Fe²⁺ и их осаждения из околокатодного пространства пренебречь. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин). Ответить
id74549
	Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40 % -ного раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44 %. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди (II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычислении (указывайте единицы измерения искомых физических величин). Ответить
id74553
	Железную пластинку полностью растворили в 500 г раствора азотной кислоты. При этом выделилась смесь оксида азота (II) и оксида азота (IV), в которой число молекул составляет 5,418 • 10²³. В полученной смеси оксидов азота соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота равно 5 : 3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин). Ответить

Источник

Постила

Внешность
Дети
Еда и напитки
Знаменитости
Маникюр
Причёски
Разное
Сад и огород
Спорт и фитнес

Вязание
Диеты и похудение
Животные
Компьютеры и телефоны
Музыка
Психология
Ремонт
Саморазвитие
Фотография и искусство
Кусочек Постилы

Гороскопы и эзотерика
Дом и уют
Здоровье
Литература
Покупки
Путешествия
Рукоделие
Свадьба
Цветы
Блог Постилы

Русский

English (US)

Espanol

Вход / Регистрация
- Кнопка Пост!
- Правила

- Встроить
- Пожаловаться

zoom_in

zen.yandex.ru

23.06.2021, 19:32:09

Отголоски ЕГЭ по химии -2021: 34 задача на «3 колбы» | Елена Шаврак | Яндекс Дзен

Сохранено в ЕГЭ химия.В работе

Саморазвитие

елена

ольга майорова

2277 подписчиков

Нет комментариев

Источник