Задание 34. Расчётная задача. ЕГЭ 2020 по химии

За это задание ты можешь получить 4 балла. На решение дается около 15 минут. Уровень сложности: высокий.
Средний процент выполнения: 23.8%
Ответом к заданию 34 по химии может быть развернутый ответ (полная запись решения с обоснованием выполненных действий).

Задачи для практики

Задача 1

Для проведения электролиза с графитовыми электродами использовали 425 г 20%-ного раствора нитрата серебра. Процесс прекратили после того, как концентрация соли в растворе уменьшилась до 12,7 %. К оставшемуся раствору добавили 372,5 г 10%-ного раствора хлорида калия. Определите массовые доли солей 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

1) Уравнения реакций:

$4AgNO_3 + 2H_2O = 4Ag↓ + O_2↑ + 4HNO_3$ (1)

$AgNO_3 + KCl = KNO_3 + AgCl↓$ (2)

2) Находим количество вещества реагентов:

а) $m(AgNO_3)_{чист.}$ = 0.20 ∙ 425 = 85 г

$M(AgNO_3)$ = 170 г/моль; $n(AgNO_3)$ = 85 / 170 = 0.5 моль

б) $m(KCl)_{чист.}$ = 0.1 ∙ 372.5 = 37.25 г

M(KCl) = 74.5 г/моль; n (KCl) = 37.25 / 74.5 = 0.5 моль

3) Формула для вычисления массовой доли $AgNO_3$ в растворе после электролиза:

$ω_2(AgNO_3) = m(AgNO_3)_{осталось}$ / $(m_{р-ра}(AgNO_3)_{до эл-за – m(Ag) – m(O_2)})$

4) По уравнению (1).

Пусть выделилось x моль $O_2$. тогда:

а) M($O_2$) = 32 г/моль; m($O_2$) = 32x г

б) n(Ag) = 4n($O_2$) = 4x моль

M(Ag) = 108 г/моль; m(Ag) = 4x ∙ 108 г

в) $n(AgNO_3)_{прореаг.} = 4n(O_2)$ = 4x моль

$M(AgNO_3)$ = 170 г/моль; $m(AgNO_3)_{прореаг.}$ = 4x ∙ 170 г

г) (85 – 4x ∙ 170)/(425 – 4x ∙ 108 – 32x) = 0.127

x ≈ 0.05 моль

д) m($O_2$) = 0.05 ∙ 32 = 1.6 г

m(Ag) = 0.05 ∙ 4 ∙ 108 = 21.6 г

$m(AgNO_3)_{прореаг.}$ = 0.05 ∙ 4 ∙ 170 = 34 г

$m(AgNO_3)_{ост.}$ = 85 – 34 = 51 г; $n(AgNO_3)_{ост.}$ = 51 / 170 = 0.3 моль

5) По уравнению (2):

а) имеется — 0.5 моль KCl

прореагирует — 0.3 моль KCl

останется — (0.5 – 0.3) = 0.2 моль KCl

$m(KCl)_{ост.}$ = 0.2 ∙ 74.5 = 14.9 г

б) n(AgCl) = n($AgNO_3$) = 0.3 моль

M(AgCl) = 143.5 г/моль; m(AgCl) = 0.3 ∙ 143.5 = 43.05 г

в) n($KNO_3$) = n($AgNO_3$) = 0.3 моль

$M(KNO_3)$ = 101 г/моль; $m(KNO_3)$ = 0.3 ∙ 101 = 30.3 г

6) $m_{р-ра}$ = 425 – 21.6 – 1.6 + 372.5 – 43.05 = 731.25 г

ω(KCl) = 14.9 / 731.25 ≈ 0.0204. или 2.04 %

ω($KNO_3$) = 30.3 / 731.25 ≈ 0.0414. или 4.14 %

Ответ:
Показать решение

Задача 2

Коэффициент растворимости хлорида меди(II) при 100 °С — 110 г / 100 г $Н_2О$, при 20 °С — 72,7 г. 420 г насыщенного при 100 °С раствора соли охладили до 20 °С и выделившийся осадок кристаллогидрата $CuCl_2 ∙ 2H_2O$ отделили. К оставшемуся раствору добавили 200 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю веществ 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

1) Уравнения реакций:

$CuCl_2 + 2H_2O = CuCl_2 ∙ 2H_2O$ (1)

$CuCl_2 + 2NaOH = Cu(OH)_2↓ + 2KCl$ (2)

2) Находим количество вещества и массу хлорида меди(II) и воды в исходном растворе (при 100 °С).

Пусть $m(CuCl_2)$ = x моль, тогда справедливо соотношение

${m(CuCl_2)}/{m_{p-pa}(CuCl_2)} = {110}/{110 + 100} = {x}/{420}$

x = 220 г $CuCl_2$; $m(H_2O)$ = 420 – 220 = 200 г

$M(CuCl_2)$ = 135 г/моль; $n(CuCl_2)_{100}$ = 220 / 135 ≈ 1.63 моль

3) Находим количество вещества хлорида меди(II) после кристаллизации кристаллогидрата (при 20 °С).

Пусть выделилось x моль $CuCl_2$. тогда справедливо соотношение

$m(CuCl_2)_{выделился}$ = 135x г; $m(H_2O)$ = 2 ∙ 18x = 36x г

${m(CuCl_2)_{20}}/{m_{p-pa}(CuCl_2)} = {72.7}/{72.7 + 100} = {220 – 135х}/{420 – 135х – 36х}$

x ≈ 0.69 моль $CuCl_2$

$m(CuCl_2)_{выделился}$ = 0.69 ∙ 135 = 93.15 г

$m(H_2O)$ = 0.69 ∙ 36 = 24.84 г

$n(CuCl_2)_{20 (осталось)}$ = 1.63 – 0.69 = 0.94 моль

4) По уравнению (2):

а) $m(NaOH)_{чист.}$ = 0.1 ∙ 200 = 20 г

M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 20 / 40 = 0.5 моль

б) имеется $CuCl_2$ — 0.94 моль

прореагирует $CuCl_2$ — 0.25 моль

останется $CuCl_2$ — (0.94 – 0.25) = 0.69 моль

$m(CuCl_2)_{остался}$ = 0.69 ∙ 135 = 93.15 г

в) $n(Cu(OH)_2)$ = 0.5n(NaOH) = 0.5 ∙ 0.5 = 0.25 моль

$M(Cu(OH)_2)$ = 98 г/моль; $m(Cu(OH)_2)$ = 0.25 ∙ 98 = 24.5 г

г) n(NaCl) = n(NaOH) = 0.5 моль

M(NaCl) = 58.5 г/моль; m(NaCl) = 0.5 ∙ 58.5 = 29.25 г

5) $m_{р-ра}$ = 420 – 93.15 – 24.84 + 200 – 24.5 = 477.51 г

$ω(CuCl_2)$ = 93.15 / 477.51 ≈ 0.1951. или 19.51 %

ω(NaCl) = 29.25 / 477.51 ≈ 0.0613. или 6.13 %

$ω(H_2O)$ = 100 – 19.51 – 6.13 = 74.36 %

Ответ:
Показать решение

Задача 3

Растворимость безводного сульфида натрия при определённой температуре 18,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 29,6 г насыщенного раствора сульфида натрия. Раствор разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора сульфата алюминия. Ко второй части раствора добавили 36,5 г соляной кислоты (избыток), причём объём выделившегося газа в первой порции в два раз меньше, чем во второй. Вычислите массовую долю хлорида натрия 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

1) Уравнения реакций:

$3Na_2S_{(1)} +Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O = 3Na_2SO_4 + 3H_2S_{(1)}↑ + 3Al(OH)_3↓$ (1)

$Na_2S_{(2)} + 2HCl = 2NaCl + H_2S_{(2)}$↑

2) Находим количество $Na_2S$ в исходном растворе.

Составляем пропорцию:

18.8 / (18.8 + 100) = x / 29.6

x = 18.8 ∙ 29.6 / 118.8 ≈ 4.68 г

M($Na_2S$) = 78 г/моль, $n(Na_2S)_{(1 + 2)}$ = 4.68 / 78 = 0.06 моль

3) Находим количество $Na_2S$, прореагировавшего по уравнению (2).

Пусть по уравнению (1) прореагировало x моль $Na_2S$, по уравнению (2) – y моль $Na_2S$, тогда:

а) x + y = 0.06

б) $n(H_2S)_{(1)} = n(Na_2S)_{(1)}$ = x моль

$n(H_2S)_{(2)} = n(Na_2S)_{(2)}$ = y моль

y = 2x

$\{\table\x + y = 0.6; \y = 2x;$ $\{\table\x = 0.02 моль H_2S_{(1)}; \y = 0.04 моль H_2S_{(2)};$

4) По уравнению (2):

а) $n(NaCl)_{(2)} = 2n(H_2S)_{(2)}$ = 2 ∙ 0.04 / 1 = 0.08 моль

M(NaCl) = 58.5 г/моль, $m(NaCl)_{(2)}$ = 0.08 ∙ 58.5 = 4.68 г

б) $n(Na_2S)_{(2)} = n(H_2S)_{(2)}$ = 0.04 моль

в) $M(H_2S)$ = 34 г/моль, $m(H_2S)$ = 0.04 ∙ 34 = 1.36 г

г) находим массу второй части раствора $Na_2S$.

Так как концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, то

0.06 / 29.6 = 0.04 / x

x = 0.04 ∙ 29.6 / 0.06 ≈ 19.73 г

5) $ω_2(NaCl)$ = 4.68 / (19.73 + 36.5 – 1.36) = 4.68 / 54.87 ≈ 0.0853, или 8.53 %

Ответ:
Показать решение

Задача 4

При электролизе 9,4 %-ного раствора нитрата меди(II) на катоде выделилось в 1,5 раза больше газа по объёму, чем на аноде. Рассчитайте массовые доли веществ 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

1) Уравнения реакций:

$2Cu(NO_3)_2 + 2H_2O = 2Cu↓ + O_2↑ + 4HNO_3$ (1)

$2H_2O = 2H_2 + O_2$ (2)

Уравнение (1) описывает электролиз раствора $Cu(NO_3)_2$. После полного осаждения меди будет происходить электролиз воды (раствора $HNO_3$) (уравнение 2).

2) Пусть в реакции (1) выделился 1 моль $O_2$. тогда рассчитываем по уравнению (1):

а) $М(O_2)$ = 32 г/моль; $m(O_2)_{(1)}$ = 1 · 32 = 32 г

б) $n(Cu(NO_3)_2$ = 2n$(O_2)$ = 2 моль

$M(Cu(NO_3)_2)$ = 188 г/моль; $m(Cu(NO_3)_2)$ = 2 · 188 = 376 г

$m_{р-ра}(Cu(NO_3)_2)$ = 376 / 0,094 = 4000 г

в) n(Cu) = 2n($O_2$) = 2 моль

M(Cu) = 64 г/моль; m(Cu) = 2 · 64 = 128 г

г) $n(HNO_3) = 4n(O_2)$ = 4 моль

$M(HNO_3)$ = 63 г/моль; $m(HNO_3)$ = 4 · 63 = 252 г

3) Пусть по реакции (2) выделилось x моль $O_2$. тогда:

а) $n(H_2) = 2n(O_2)$ = 2x моль

$V(H_2)$ = 2x · 22.4 л

б) общий объём выделившегося кислорода:

$V(O_2)$ = (1 + x) · 22.4 л

в) так как объём водорода в 1.5 раза больше суммарного объёма выделившегося кислорода, то:

2x / (1 + x) = 1.5

x = 3

$n(H_2)_{(2)}$ = 6 моль; $n(O_2)_{(2)}$ = 3 моль

г) рассчитываем массу выделившихся газов:

$M(H_2)$ = 2 г/моль; $m(H_2)$ = 6 · 2 = 12 г

$m(O_2)_{(2)}$ = 3 · 32 = 96 г

4) $ω(HNO_3) = m(HNO_3)$ / $m_{р-ра}(HNO_3)$

$m_{р-ра}(HNO_3)$ = 4000 – (128 + 32 + 12 + 96) = 3732 г

$ω(HNO_3)$ = 252 / 3732 ≈ 0.0675, или 6.75 %

$ω(H_2O)$ = 100 – 6.75 = 93.25 %

Ответ:
Показать решение

Задача 5

При обжиге образца сульфида меди(II) часть вещества прореагировала и образовался остаток массой 16,8 г. После добавления этого остатка в 182,5 г 10%-ного раствора соляной кислоты в растворе осталось 40 % хлороводорода. Рассчитайте первоначальную массу сульфида и 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).

Решение

1) Уравнения реакций:

$2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2↑$ (1)

$CuO + 2HCl = CuCl_2 + H_2O$ (2)

$CuS + HCl ≠$ (3)

2) Находим количество вещества HCl, вступившего в реакцию с CuO:

$m_1(HCl)_{чист.}$ = 0.10 ∙ 182.5 = 18.25 г

M(HCl) = 36.5 г/моль, $n(HCl)_{начальн.}$ = 18.25 / 36.5 = 0.5 моль

$n(HCl)_{прорегировало}$ = 0.5 ∙ 0.6 = 0.3 моль

3) По уравнению (2):

n(CuO) = 0.5n(HCl) = 0.5 ∙ 0.3 = 0.15 моль

M(CuO) = 80 г/моль, m(CuO) = 0.15 ∙ 80 = 12 г

4) Находим количество CuS, вступившего в реакцию окисления.

По уравнению (1):

$n(CuS)_{(1)}$ = n(CuO) = 0.15 моль

M(CuS) = 96 г/моль, $m(CuS)_{прореаг.}$ = 0.15 ∙ 96 = 14.4 г

5) Находим массу исходной смеси:

$m(CuS)_{осталось}$ = 16.8 – 12 = 4.8 г

$m(CuS)_{исходное}$ = 4.8 + 14.4 = 19.2 г

6) По уравнению (2):

$n(CuCl_2)$ = 0.5n(HCl) = 0.5 ∙ 0.3 = 0.15 моль

$M(CuCl_2)$ = 135 г/моль, $m(CuCl_2)$ = 0.15 ∙ 135 = 20.25 г

7) $ω(CuCl_2)$ = 20.25 / (182.5 + 12) = 0.1041, или 10.41 %

Ответ:
Показать решение

Задача 6

При нагревании образца гидросульфита натрия часть вещества разложилась. При этом выделилось 448 мл (н. у.) сернистого газа и образовалось 5,64 г твёрдого безводного остатка. Остаток добавили к 0,855 %-ному раствору гидроксида бария. При этом в полученном растворе не осталось ни ионов бария, ни сульфит-анионов. Определите массовую долю гидроксида 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

1) Уравнения реакций:

$2NaHSO_3 = Na_2SO_3 + H_2O + SO_2↑$ (1)

$Na_2SO_3 + Ba(OH)_2 = BaSO_3↓ + 2NaOH$ (2)

$NaHSO_3 + Ba(OH)_2 = BaSO_3↓ + NaOH + H_2O$ (3)

Формула для вычисления массовой доли KOH:

ω(NaOH) = $m(NaOH)_{(по (2) + (3))}$ / ($m(смесь)_{после нагрева} + m_{р-ра}(Ba(OH)_2) –  m(BaSO_3)$)

2) $n(SO_2)_{(1)}$ = 0.448 / 22.4 = 0.02 моль

3) По уравнению (1):

$n(Na_2SO_3) = n(SO_2)$ = 0.02 моль

$M(Na_2SO_3)$ = 138 г/моль, $m(Na_2SO_3)$ = 0.02 · 126 = 2.52 г

4) Находим количество непрореагировавшего $NaHSO_3$:

$m(NaHSO_3)_{не прореаг.}$ = 5.64 – 2.52 = 3,12 г

$M(NaHSO_3)$ = 104 г/моль, $n(NaHSO_3)$ = 3.12 / 104 = 0.03 моль

5) По уравнениям (2) и (3):

$n(Ba(OH)_2)_{(2)} = n(Na_2SO_3)$ = 0.02 моль

$n(Ba(OH)_2)_{(3)} = n(NaHSO_3)$ = 0.03 моль

$n(Ba(OH)_2)_{общее}$ = 0.02 + 0.03 = 0.05 моль

$M(Ba(OH)_2)$ = 171 г/моль; $m(Ba(OH)_2)_{общая}$ = 0.05 · 171 = 8.55 г

$m_{р-ра}(Ba(OH)_2)$ = 8.55 / 0.00855 = 1000 г

6) По уравнениям (2) и (3):

$n(BaSO_3)_{(2)} = n(Na_2SO_3)$ = 0.02 моль

$n(BaSO_3)_{(3)} = n(NaHSO_3)$ = 0.03 моль

$n(BaSO_3)_{общее}$ = 0.02 + 0.03 = 0.05 моль

$M(BaSO_3)$ = 217 г/моль; $m(BaSO_3)$ = 0.05 · 217 = 10.85 г

7) По уравнениям (2) и (3):

$n(NaOH)_{(2)} = 2n(Na_2SO_3)$ = 2 ∙ 0.02 = 0.04 моль

$n(NaOH)_{(3)} = n(NaHSO_3)$ = 0.03 моль

$n(NaOH)_{общее}$ = 0.04 + 0.03 = 0.07 моль

M(NaOH) = 40 г/моль, m(NaOH) = 0.07 · 40 = 2.8 г

8) $m_{р-ра}(NaOH)$ = 5.64 + 1000 – 10.85 = 994.79 г

9) ω(NaOH) = 2.8 / 994.79 ≈ 0.0028. или 0.28 %

Ответ:
Показать решение

Задача 7

Определите массовую долю карбоната калия в растворе, полученном кипячением 150 г 15 %-ного раствора гидрокарбоната калия. Какой объём 15,6 %-ного раствора хлорида бария (плотностью 1,11 г/мл) прореагирует с полученным карбонатом калия? Испарением воды можно пренебречь. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических вели- чин).

Решение

1) Уравнения реакций:

$2KHCO_3 = K_2CO_3 + H_2O + CO_2↑$ (1)

$K_2CO_3 + BaCl_2 = BaCO_3↓ + 2KCl$ (2)

2) Количество вещества гидрокарбоната калия $KHCO_3$:

$m(KHCO_3)_{чист.}$ = 0.15 · 150 = 22.5 г

$M(KHCO_3)$ = 100 г/моль; $n(KHCO_3)$ = 22.5 / 100 = 0.225 моль

3) По уравнению (1):

$n(K_2CO_3) = 0.5n(KHCO_3)$ = 0.225 / 2 = 0.1125 моль

$M(K_2CO_3)$ = 138 г/моль; $m(K_2CO_3)$ = 0.1125 · 138 = 15.525 г

4) По уравнению (1):

$n(CO_2) = 0.5n(KHCO_3)$ = 0.1125 моль

$M(CO_2)$ = 44 г/моль; $m(CO_2)$ = 0.1125 · 44 = 4.95 г

5) Массовая доля $K_2CO_3$:

$m_{р-ра}(K_2CO_3) = m_{р-ра}(KHCO_3) – m(CO_2)$ = 150 – 4.95 = 145.05 г

$ω(K_2CO_3)$ = 15.525 / 145.05 ≈ 0.107, или 10.7 %

6) По уравнению (2):

$n(BaCl_2) = n(K_2CO_3)$ = 0.1125 моль

$M(BaCl_2)$ = 208 г/моль; $m(BaCl_2)_{чист.}$ = 0.1125 · 208 = 23.4 г

$m_{р-ра}(BaCl_2)$ = 23.4 / 0.156 ≈ 150 г

$V_{р-ра}(BaCl_2)$ = 150 / 1.11 ≈ 135.14 мл

Ответ:
Показать решение

Задача 8

Железный купорос ($FeSO_4 · 7H_2O$) массой 55,6 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10 %. К этому раствору добавили 39 г цинка. После завершения реакции добавили 250 г 29,2 %-ного раствора соляной кислоты. Определите массовые доли веществ 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

1) Уравнения реакций:

$FeSO_4 · 7H_2O = FeSO_4 + 7H_2O$ (1)

$FeSO_4 + Zn = Fe↓ + ZnSO_4$ (2)

$Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2↑$ (3)

$Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2↑$ (4)

2) Находим количество вещества $FeSO_4$ и массу раствора:

а) $M(FeSO_4 · 7H_2O)$ = 278 г/моль, $n(FeSO_4 · 7H_2O)$ = 55.6 / 278 = 0.2 моль

б) По уравнению (1):

$n(FeSO_4) = n(FeSO_4 · 7H_2O)$ = 0.2 моль

$M(FeSO_4)$ = 152 г/моль, $m(FeSO_4)$ = 0.2 · 152 = 30.4 г

$m_{р-ра}(FeSO_4) = m_{в-ва} / ω$; $m_{р-ра}$ = 30.4 / 0.1 = 304 г

3) По уравнению (2):

а) M(Zn) = 65 г/моль; n(Zn) = 39 / 65 = 0.6 моль

б) имеется — 0.6 моль Zn

прореагирует — 0.2 моль Zn

останется — (0.6 – 0.2) = 0.4 моль Zn (избыток)

в) n(Fe) = $n(FeSO_4)$ = 0.2 моль

г) $n(ZnSO_4)$ = n(Fe) = 0.2 моль

$M(ZnSO_4)$ = 161 г/моль, $m(ZnSO_4)$ = 0.2 · 161 = 32.2 г

4) По уравнению (3):

а) $m(HCl)_{чист.}$ = 0.292 · 250 = 73 г

M(HCl) = 36.5 г/моль; n(HCl) = 73 / 36.5 = 2 моль (избыток)

б) $n(FeCl_2)$ = n(Fe) = 0.2 моль

$M(FeCl_2)$ = 127 г/моль, $m(FeCl_2)$ = 0.2 · 127 = 25.4 г

в) $n(H_2)_{(3)}$ = n(Fe) = 0.2 моль

$M(H_2)$ = 2 г/моль; $m(H_2)_{(3)}$ = 0.2 · 2 = 0.4 г

г) $n(HCl)_{(3)}$ = 2n(Fe) = 0.4 моль

5) По уравнению (4):

а) $n(ZnCl_2)$ = n(Zn) = 0.4 моль

$M(ZnCl_2)$ = 136 г/моль, $m(ZnCl_2)$ = 0.4 · 136 = 54.4 г

б) $n(H_2)_{(4)}$ = n(Zn) = 0.4 моль

$m(H_2)_{(4)}$ = 0.4 · 2 = 0.8 г

в) $n(HCl)_{(4)}$ = 2n(Zn) = 0.8 моль

6) Рассчитываем массовые доли веществ в растворе:

а) $m_{р-ра} = m_{р-ра}(FeSO_4) + m(Zn) + m_{р-ра}(HCl) — m(H2)_{(3) + (4)}$ = 304 + 39 + 250 – 0.4 – 0.8 = 591.8 г

б) $ω(ZnSO_4) = m(ZnSO_4)$ / $m_{р-ра}$ = 32.2 / 591.8 ≈ 0.0544. или 5.44 %

в) $ω(FeCl_2) = m(FeCl_2)$ / $m_{р-ра}$ = 25.4 / 591.8 ≈ 0.0429. или 4.29 %

г) $ω(ZnCl_2) = m(ZnCl_2)$ / $m_{р-ра}$ = 54.4 / 591.8 ≈ 0.0919. или 9.19 %

д) $n(HCl)_{изб.}$ = 2 – 0.4 – 0.8 = 0.8 моль

$m(HCl)_{изб.}$ = 0.8 · 36.5 = 29.2 г

ω(HCl) = m(HCl) / $m_{р-ра}$ = 29.2 / 591.8 ≈ 0.0493. или 4.93 %

е) $ω(H_2O)$ = 100 – 5.44 – 4.29 – 9.19 – 4.93 = 76.15 %

Ответ:
Показать решение

Задача 9

При растворении сплава магния и цинка в бромоводородной кислоте выделяется 11,2 л газа (н. у.). При обработке такого же количества сплава раствором гидроксида калия выделяется 6,72 л (н. у.) газа. Рассчитайте массовую долю цинка в сплаве. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакций:

$\{\table\ Mg + 2HBr = MgBr_2 + H2↑ (1); \ Zn + 2HBr = ZnBr_2 + H_2↑ (2);$

$\{\table\ Mg + KOH ≠ (3); \ Zn + 2KOH + 2H_2O = K_2[Zn(OH)_4] + H_2↑ (4);$

2) Рассчитываем количество вещества водорода:

$n(H_2)_{по ур-ям (1) + (2)}$ = 11.2 / 22.4 = 0.5 моль

$n(H_2)_{по ур-ям (3) + (4)}$ = 6.72 / 22.4 = 0.3 моль

3) Пусть в смеси (сплаве) x моль Mg и y моль Zn, тогда:

а) по уравнениям (1) и (2):

$n(H_2)_{Mg}$ = x моль

$n(H_2)_{Zn}$ = y моль

x + y = 0.5

б) по уравнениям (3) и (4):

$n(H_2)_{Mg}$ = 0 моль

$n(H_2)_{Zn}$ = y моль

0 + y = 0.3

4) Составляем и решаем систему уравнений:

$\{\table\x + y = 0.5; \ 0 + y = 0.3;$ $\{\table\x = 0.2; \y = 0.3;$ $\table\ m(Mg) = 0.2 · 24 = 4.8 г; \m(Zn) = 0.3 · 65 = 19.5 г;$

5) Рассчитываем массовую долю цинка в смеси:

ω(Zn) = 19.5 / (4.8 + 19.5) = 19.5 / 24.3 ≈ 0.8025, или 80.25 %

Ответ:
Показать решение

Задача 10

Через 120 г 10%-ного раствора едкого натра пропустили электрический ток, в результате выделилось 134,4 л (н. у.) газов. Часть полученного раствора, 12,8 г, использовали для полного осаждения меди из 32 г раствора сульфата меди(II). Вычислите массовую долю сульфата меди(II) в растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакций:

$2H_2O = 2H_2 + O_2$ (1)

$CuSO_4 + 2NaOH = Cu(OH)↓ + Na_2SO_4$ (2)

2) Количество вещества реагентов:

$m(NaOH)_{чист.}$ = 0.1 ‧ 120 = 12 г

M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 12 / 40 = 0.3 моль

3) По уравнению (1).

Пусть выделилось x моль $O_2$. тогда:

а) $V(O_2)$ = 22.4x л

б) $n(H_2)$ = 2x моль, $V(H_2)$ = 2x ‧ 22.4 л

в) 2x ‧ 22.4 + 22.4x = 134.4

x = 2

г) $M(H_2)$ = 2 г/моль, $n(H_2)$ = 2 ∙ 2 = 4 моль, $m(H_2)$ = 4 ‧ 2 = 8 г

$M(O_2)$ = 32 г/моль, $n(O_2)$ = 2 моль, $m(O_2)$ = 2 ‧ 32 = 64 г

4) Находим количество NaOH в отобранной порции раствора:

а) масса раствора после электролиза

$m_{р-ра}(NaOH)_{после электролиза}$ = 120 – 8 – 64 = 48 г

б) так как концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, то

0.3 / 48 = x / 12.8

x = 0.3 ∙ 12.8 / 48 = 0.08 моль NaOH

5) Находим массовую долю $CuSO_4$ в растворе:

а) по уравнению (2):

$n(CuSO_4)$ = 0.5n(NaOH) = 1 ∙ 0.08 / 2 = 0.04 моль

$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.04 ∙ 160 = 6.4 г

б) $ω(CuSO_4)$ = 6.4 / 32 = 0.2. или 20 %

Ответ:
Показать решение

Задача 11

Железную пластинку массой 11,2 г погрузили в 10%-ный раствор нитрата меди(II) массой 200 г. Через некоторое время концентрация нитрата меди в растворе уменьшилась в 5 раз. После этого пластинку перенесли в 125 г 75,6%-ного раствора азотной кислоты. Рассчитайте концентрацию кислоты в растворе после окончания реакции. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакции:

$Fe + Cu(NO_3)_2 = Fe(NO_3)_2 + Cu$ (1)

$Fe + HNO_{3(конц.)} ≠$ (2)

$Cu + 4HNO_{3(конц.)} = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2↑ + 2H_2O$ (3)

2) Находим количество вещества реагентов:

а) $m(Cu(NO_3)_2 )_{чист.}$ = 0.1 ‧ 200 = 20 г

$M(Cu(NO_3)_2)$ = 188 г/моль, $n(Cu(NO_3)_2)$ = 20 / 188 ≈ 0.106 моль

б) $ω_2(Cu(NO_3)_2) = ω_1(Cu(NO_3)_2)$ / 5 = 0.106 / 5 ≈ 0.02

в) $m(HNO_3)_{чист.}$ = 0.756 ‧ 125 = 94.5 г

$M(HNO_3)$ = 63 г/моль, $n(HNO_3)$ = 94.5 / 63 = 1.5 моль

3) По уравнению (1).

Пусть прореагировало x моль Fe, тогда:

а) M(Fe) = 56 г/моль, m(Fe)растворилось = 56x г

б) n(Cu) = n(Fe) = x моль

M(Cu) = 64 г/моль, m(Cu)выделилось = 64x г

в) $n(Cu(NO_3)_2)$ = n(Fe) = x моль

$m(Cu(NO_3)_2)_{прореагировало}$ = 188x г

г) составляем уравнение материального баланса для изменения концентрации нитрата меди(II) в растворе:

0.02 = (20 – 188x) / (200 + 56x – 64x)

x ≈ 0.085

д) n(Cu)выделилось = 0.085 моль, m(Cu)выделилось = 0.085 ‧ 64 = 5.44 г

4) По уравнению (3):

а) имеется — 1.5 моль $HNO_3$

прореагирует — (0.085 ‧ 4) = 0.34 моль $HNO_3$

останется — (1.5 – 0.34) = 1.16 моль $HNO_3$ (в избытке)

$m(HNO_3)_{осталось}$ = 1.16 ‧ 63 = 73.08 г

б) $n(NO_2)$ = 2n(Cu) = 2 ‧ 0.085 = 0.17 моль

$M(NO_2)$ = 46 г/моль, $m(NO_2)$ = 0.17 ‧ 46 = 7.82 г

в) $m_{р-ра}$ = 125 + 5.44 – 7.82 = 122.62 г

$ω_2(HNO_3)$ = 73.08 / 122.62 ≈ 0.596, или 59.6 %

Ответ:
Показать решение

Задача 12

При растворении 37,5 г медного купороса ($CuSO_4 · 5H_2O$) в воде был получен 15%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате поджигания смеси порошка алюминия массой 4,32 г с железной окалиной массой 13,92 г. Определите массовые доли веществ 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

1) Уравнения реакций:

$CuSO_4 ‧ 5H_2O = CuSO_4 + 5H_2O$ (1)

$3Fe_3O_4 + 8Al = 9Fe + 4Al_2O_3$ (2)

$CuSO_4 + Fe = FeSO_4 + Cu$ (3)

2) Находим количество вещества реагентов.

а) $M(CuSO_4 ‧ 5H_2O)$ = 250 г/моль, $n(CuSO_4 ‧ 5H_2O)$ = 37.5 / 250 = 0.15 моль

б) M(Al) = 27 г/моль, n(Al) = 4.32 / 27 = 0.16 моль

в) $M(Fe_3O_4)$ = 232 г/моль, $n(Fe_3O_4)$ = 13.92 / 232 = 0.06 моль

3) По уравнению (1):

$n(CuSO_4) = n(CuSO_4 ‧ 5H_2O)$ = 0.15 моль

$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.15 ‧ 160 = 24 г

$m_{р-ра}(CuSO_4)$ = 24 / 0.15 = 160 г

4) По уравнению (2):

а) имеется — 0.16 моль Al

прореагирует — 0.16 моль Al

останется — (0.16 – 0.16) = 0 моль Al, т. е. вещества прореагируют

полностью, без остатка

б) $n(Fe) = 3n(Fe_3O_4)$ = 3 ‧ 0.06 = 0.18 моль

M(Fe) = 56 г/моль, m(Fe) = 0.18 ‧ 56 = 10.08 г

5) По уравнению (3):

а) имеется — 0.18 моль Fe

прореагирует — 0.15 моль Fe

останется — (0.18 – 0.15) = 0.03 моль Fe

$m(Fe)_{прореагирует}$ = 0.15 ‧ 56 = 8.4 г

б) n(Cu) = $n(CuSO_4)$ = 0.15 моль

$m(Cu)_{выделилось}$ = 0.15 ‧ 64 = 9.6 г

в) $n(FeSO_4) = n(CuSO_4)$ = 0.15 моль

$M(FeSO_4)$ = 152 г/моль, $m(FeSO_4)_{образовался}$ = 0.15 ‧ 152 = 22.8 г

6) $m_{р-ра}$ = 160 + 8.4 – 9.6 = 158.8 г

$ω(FeSO_4) = m(FeSO_4) / m_{р-ра}(FeSO_4)$ = 22.8 / 158.8 ≈ 0.1436, или 14.36 %

$ω(H_2O)$ = 100 – 14.36 = 85.64 %

Ответ:
Показать решение

Задача 13

Цинковую пластинку массой 50 г поместили в 120 г раствора, содержащего 6% сульфата магния и нитрат серебра. После завершения реакции пластинку вынули, промыли водой, высушили и взвесили. К оставшемуся раствору добавили 135, 14 мл 11,2%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,11 г/мл). Осадок отделили и взвесили; масса осадка 10,41 г. Вычислите массу пластинки после реакции. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакций.

$Zn + MgSO_4 ≠$ (1)

$Zn + 2AgNO_3 = Zn(NO_3)_2 + 2Ag↓$ (2)

$MgSO_4 + 2KOH = Mg(OH)_2↓ + K_2SO_4$ (3)

$Zn(NO_3)_2 + 2KOH = Zn(OH)_2↓ + 2KNO_3$ (4)

$Zn(OH)_2 + 2KOH_{(изб.)} = K_2[Zn(OH)_4]$ (5)

2) Находим количество реагирующих веществ:

а) $m(MgSO_4)_{чист.}$ = 0.06 ∙ 120 = 7.2 г

$M(MgSO_4)$ = 120 г/моль, $n(MgSO_4)$ = 7.2 / 120 = 0.06 моль

б) $m_{р-ра}(KOH)$ = 1.11 ∙ 135.14 ≈ 150.0054 г

$m(KOH)_{чист.}$ = 0.112 ∙ 150 = 16.8 г

M(KOH) = 56 г/моль, n(KOH) = 16.8 / 56 = 0.3 моль

3) По уравнению (3):

а) $n(Mg(OH)_2) = n(MgSO_4)$ = 0.06 моль

$M(Mg(OH)_2)$ = 58 г/моль, $m(Mg(OH)_2)$ = 0.06 ∙ 58 = 3.48 г

б) $n(КOH)_{(2)} = 2n(MgSO_4)$ = 2 ∙ 0.06 = 0.12 моль

4) По уравнению (4):

а) $m(Zn(OH)_2)$ = 10.41 – 3.48 = 6.93 г

$M(Zn(OH)_2)$ = 99 г/моль, $n(Zn(OH)_2)_{(4)}$ = 6.93 / 99 = 0.07 моль

б) $n(КOH)_{(4)} = 2n(Zn(OH)_2)_4$ = 2 ∙ 0.07 = 0.14 моль

в) $n(Zn)_{(4)} = n(Zn(NO_3)_2)_{(4)} = n(Zn(OH)_2)_{(4)}$ = 0.07 моль

5) По уравнению (5):

а) $n(KOH)_{(4)}$ = 0.3 – (0.12 + 0.14) = 0.04 моль

б) $n(Zn) = n(Zn(OH)_2)_{(4)} = 0.5n(KOH)_{(4)}$ = 0.5 ∙ 0.04 = 0.02 моль

6) Находим массу пластинки после реакции:

а) $n(Zn)_{(3) + (4)}$ = 0.07 + 0.02 = 0.09 моль

M(Zn) = 65 г/моль, $m(Zn)_{(3) + (4)}$ = 0.09 ∙ 65 = 5.85 г

б) по уравнению (2):

$n(Ag) = 2n(Zn)_{(3) + (4)}$ = 2 ∙ 0.09 = 0.18 моль

M(Ag) = 108 г/моль, $m(Ag)_{(2)}$ = 0.18 ∙ 108 = 19.44 г

m(пластинки после реакции) = 50 – 5.85 + 19.44 = 63.59 г

Ответ:
Показать решение

Задача 14

Газ, полученный при сжигании 6,4 г серы, без остатка прореагировал с 138 мл 8%-ного раствора NaOH (плотностью 1,087 г/мл). Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических вели- чин).

Решение

1) Уравнения реакций:

$S + O_2 = SO_2$ (1)

$2NaOH_{(изб.)} + SO_2 = Na_2SO_3 + H_2O$ (2)

и если $SO_2$ в избытке, то

$SO_2 + H_2O + Na_2SO_3 = 2NaHSO_3$ (3)

2) Количество вещества S и NaOH:

а) M(S) = 32 г/моль; n(S) = 6.4 / 32 = 0.2 моль

б) $m_{р-ра}$(NaOH) = 138 · 1.087 = 150 г

$m_{в-ва}$(NaOH) = 0.08 · 150 = 12 г

M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 12 / 40 = 0.3 моль

3) По уравнению (1):

n($SO_2$) = n(S) = 0.2 моль

M($SO_2$) = 64 г/моль; m($SO_2$) = 0.2 · 64 = 12.8 г

4) По уравнению (2):

а) имеется $SO_2$ — 0.2 моль

прореагирует $SO_2$ — 0.15 моль

избыток $SO_2$ — (0.2 – 0.15) = 0.05 моль

б) $n(Na_2SO_3)$ = 0.5n(NaOH) = 0.5 · 0.3 = 0.15 моль

5) По уравнению (3):

а) имеется $Na_2SO_3$ — 0.15 моль

прореагирует $Na_2SO_3$ — 0.05 моль

избыток $Na_2SO_3$ = (0.15 – 0.05) = 0.1 моль

M($Na_2SO_3$) = 126 г/моль; $m(Na_2SO_3)_{изб.}$ = 0.1 · 126 = 12.6 г

б) n($NaHSO_3$) = 2n($SO_2$) = 2 · 0.05 = 0.1 моль

M($NaHSO_3$) = 104 г/моль; m($NaHSO_3$) = 0.1 · 104 = 10.4 г

6) Массовые доли веществ в растворе:

а) $m_{р-ра} = m_{р-ра}(NaOH) + m(SO_2)$ = 150 + 12.8 = 162.8 г

б) ω($Na_2SO_3$) = 12.6 / 162.8 ≈ 0.0774. или 7.74 %

в) ω($NaHSO_3$) = 10.4 / 162.8 ≈ 0.0639, или 6.39 %

г) ω($H_2O$) = 100 – (7.74 + 6.39) = 85.87 %

Ответ:
Показать решение

Задача 15

При растворении 69,5 г железного купороса ($FeSO_4 ‧ 7H_2O$) в воде был получен раствор с массовой долей соли 9,5 %. В этот раствор добавили смесь калия и оксида калия, содержащую 92,34 % оксида. Смесь растворилась, при этом выделилось 560 мл (н. у.) газа. Найдите массовые доли веществ в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакций:

$FeSO_4 ‧ 7H_2O = FeSO_4 + 7H_2O$ (1)

$2K + 2H_2O = 2KOH + H_2↑$ (2)

$K_2O + H_2O = 2KOH$ (3)

$FeSO_4 + 2KOH = Fe(OH)_2↓ + K_2SO_4$ (4)

2) Количество реагирующих веществ:

а) $M(FeSO_4 ‧ 7H_2O)$ = 278 г/моль; $n(FeSO_4 ‧ 7H_2O)$ = 69.5 / 278 = 0.25 моль

б) n($H_2$) = 0.56 / 22.4 = 0.025 моль; m($H_2$) = 0.025 ‧ 2 = 0.05 г

3) По уравнению (1):

$n(FeSO_4) = n(FeSO_4 ‧ 7H_2O)$ = 0.25 моль

$M(FeSO_4)$ = 152 г/моль; $m(FeSO_4)$ = 0.25 ‧ 152 = 38 г

$m_{р-ра}(FeSO_4)$ = 38 / 0.095 = 400 г

4) По уравнению (2):

а) n(K) = 2n($H_2$) = 2 ‧ 0.025 = 0.05 моль

M(K) = 39 г/моль; n(K) = 0.05 моль; m(K) = 1.95 г

ω = $m_{в-ва}$ / $m_{смеси}$; $m_{смеси} = m_{в-ва}$ / ω

$m_{смеси}(K + K_2O)$ = 1.95 / (1 – 0.9234) = 1.95 / 0.0766 ≈ 25.46 г

б) $m(K_2O)$ = 25.46 – 1.95 = 23.51 г

$M(K_2O)$ = 94 г/моль; $n(K_2O)$ = 23.51 / 94 ≈ 0.25 моль

в) n(KOH)(2) = n(K) = 0.05 моль

5) По уравнению (3):

а) $n(KOH)_{(3)} = 2n(K_2O)$ = 2 ‧ 0.25 = 0.5 моль

б) $n(KOH)_{общее}$ = 0.05 + 0.5 = 0.55 моль

6) По уравнению (4):

а) имеется KOH — 0.55 моль

прореагирует KOH — 0.5 моль

останется KOH — (0.55 – 0.5) = 0.05 моль

M(KOH) = 56 г/моль; $m(KOH)_{останется}$ = 0.05 ‧ 56 = 2.8 г

б) $n(Fe(OH)_2) = n(FeSO_4)$ = 0.25 моль

$M(Fe(OH)_2)$ = 90 г/моль; $m(Fe(OH)_2)$ = 0.25 ‧ 90 = 22.5 г

в) $n(K_2SO_4) = n(FeSO_4)$ = 0.25 моль

$M(K_2SO_4)$ = 174 г/моль; $m(K_2SO_4)$ = 0.25 ‧ 174 = 43.5 г

7) а) $m_{р-ра}$ = 400 + 25.46 – 0.05 – 22.5 = 402.91 г

б) ω(KOH) = 2.8 / 402.91 ≈ 0.0069, или 0.69 %

в) $ω(K_2SO_4)$ = 43.5 / 402.91 ≈ 0.1080. или 10.8 %

г) $ω(H_2O)$ = 100 – (0.69 + 10.8) = 88.51 %

Ответ:
Показать решение

Задача 16

Насыщенный раствор хлорида алюминия (растворимость 46 г в 100 г воды при 20 °С) массой 50,85 г разлили в две колбы: в первую добавили избыток раствора $Na_2CO_3$, во вторую 20,4 г 25%-ного раствора аммиака. Во второй колбе осадок в 2 раза тяжелее, чем в первой. Найдите концентрацию аммиака во второй колбе после окончания реакции. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакций.

$2AlCl_{3(1-я часть)} + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al(OH)_3↓ + 3CO_2↑ + 6NaCl$ (1)

$AlCl_{3(2-я часть)} + 3NH_3 + 3H_2O = Al(OH)_3↓ + 3NH_4Cl$ (1)

2) Находим количество $AlCl_3$ в исходном растворе.

Составляем пропорцию:

46 / (46 + 100) = x / 50.85

x = 46 ∙ 50.85 / 146 ≈ 16.02 г

M($AlCl_3$) = 133.5 г/моль, $n(AlCl_3)_{(1 + 2)}$ = 16.02 / 133.5 = 0.12 моль

3) Находим количество $AlCl_3$, прореагировавшего по уравнению (2).

Пусть по уравнению (1) прореагировало x моль $AlCl_3$,

по уравнению (2) — y моль $AlCl_3$, тогда:

а) x + y = 0.12

б) $n(Al(OH)_3)_{(1)} = n(AlCl_3)_{(1)}$ = x моль

$n(Al(OH)_3)_{(2)} = n(AlCl_3)_{(2)}$ = y моль

y = 2x

в) $\{\table\ x + y = 0.12; \y = 2x;$ $\{\table\ x = 0.04 моль AlCl_3(1); \y = 0.08 моль AlCl_3 (2);$

4) По уравнению (2):

а) $m(NH_3)_{чист.}$ = 0.25 ∙ 20.4 = 5.1 г

$M(NH_3)$ = 17 г/моль, $n(NH_3)$ = 5.1 / 17 = 0.3 моль

б) имеется 0.3 моль $NH_3$

прореагирует (0.08 ∙ 3/1) = 0.24 моль $NH_3$

останется (0.3 – 0.24) = 0.06 моль $NH_3$ (избыток)

$m(NH_3)_{изб.}$ = 0.06 ∙ 17 = 1.02 г

в) $n(Al(OH)_3)_{(2)} = n(AlCl_3)_{(2)}$ = 0.08 моль

$M(Al(OH)_3)$ = 78 г/моль, $m(Al(OH)_3)_{(2)}$ = 0.08 ∙ 78 = 6.24 г

г) находим массу 2-й части раствора $AlCl_3$.

Концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, следовательно

0.12 / 50.85 = 0.08 / x

x = 0.08 ∙ 50.85 / 0.12 = 33.9 г

5) $ω_2(NH_3)$ = 1.02 / (33.9 + 20.4 – 6.24) = 1.02 / 48.06 ≈ 0.0212, или 2.12 %

Ответ:
Показать решение

Задача 17

В 250 мл воды растворили 13,8 г натрия, затем добавили 10%-ный раствор сульфата меди(II), полученный растворением в воде 62,5 г медного купороса. Определите массовую долю соли в полученном растворе и укажите характер среды. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

1) Уравнения реакций:

$2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2↑$ (1)

$CuSO_4 ∙ 5H_2O = CuSO_4 + 5H_2O$ (2)

$2NaOH + CuSO_4 = Na_2SO_4 + Cu(OH)_2↓$ (3)

2) Рассчитываем количество реагирующих веществ:

а) M(Na) = 23 г/моль, n(Na) = 13.8 / 23 = 0.6 моль

б) $M(H_2O)$ = 18 г/моль, $n(H_2O)$ = 1 · 250 / 18 ≈ 13.9 моль

3) По уравнению (1):

n(Na) = $n(H_2O)$, следовательно,

$H_2O$ — в избытке в количестве (13.9 – 0.6) = 13.3 моль

n(NaOH) = n(Na) = 0.6 моль

n($H_2$) = 0.5n(Na) = 0.5 · 0.6 = 0.3 моль

M($H_2$) = 2 г/моль, m($H_2$) = 0.3 · 2 = 0.6 г

4) По уравнению (2):

а) $M(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 250 г/моль, $n(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 62.5 / 250 = 0.25 моль

б) $n(CuSO_4) = n(CuSO_4 ∙ 5H_2O)$ = 0.25 моль

$M(CuSO_4)$ = 160 г/моль, $m(CuSO_4)$ = 0.25 ∙ 160 = 40 г

в) $m_{р-ра}(CuSO_4)$ = 40 / 0.1 = 400 г

5) По уравнению (3):

а) имеется NaOH — 0.6 моль

прореагирует NaOH — 0.5 моль

избыток NaOH = (0.6 – 0.5) = 0.1 моль, щелочная среда

б) $n(Na_2SO_4) = n(CuSO_4)$ = 0.25 моль

$M(Na_2SO_4)$ = 142 г/моль, $m(Na_2SO_4)$ = 0.25 · 142 = 35.5 г

в) $n(Cu(OH)_2) = n(CuSO_4)$ = 0.25 моль

$M(Cu(OH)_2)$ = 98 г/моль, $m(Cu(OH)_2)$ = 0.25 · 98 = 24.5 г

6) Рассчитываем массовую долю соли в растворе:

$ω(Na_2SO_4) = m(Na_2SO_4) / m_{(р-ра)}$

$m_{(р-ра)} = m(H_2O) + m(Na) – m(H_2) + m_{р-ра}(CuSO_4) – m(Cu(OH)_2)$ = 250 · 1 + 13.8 – 0.6 + 400 – 24.5 = 638.7 г

$ω(Na_2SO_4)$ = 35.5 / 638.7 ≈ 0.0556, или 5.56 %

Ответ:
Показать решение

Задача 18

При прокаливании нитрата алюминия часть вещества разложилась и выделилось 6,72 л газа (н. у.). Твёрдый остаток массой 25,38 г растворили в минимально возможном количестве 20%-ного раствора гидроксида калия. Рассчитайте массовую долю нитрата калия 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

Вариант ответа:

Составлены уравнения реакций:

$4Al(NO_3)_3 = 2Al_2O_3 + 12NO_2↑ + 3O_2↑$ (1)

$Al_2O_3 + 2KOH + 3H_2O = 2K[Al(OH)_4]$ (2)

$Al(NO_3)_3 + 4KOH = K[Al(OH)_4] + 3KNO_3$ (3)

Рассчитан количественный состав твёрдого остатка, образовавшегося при прокаливании $Al(NO_3)_3$:

а) по уравнению (1):

V($O_2$) = 3 · 6.72 / 15 = 1.344 л

n($O_2$) = 1.344 / 22.4 = 0.06 моль

V($NO_2$) = 12 · 6.72 / 15 = 5.376 л

n($NO_2$) = 5.376 / 22.4 = 0.24 моль

б) по уравнению (1):

n($Al_2O_3$) = 2 / 3n($O_2$) = 2 · 0.06 / 3 = 0.04 моль

M($Al_2O_3$) = 102 г/моль; m($Al_2O_3$) = 0.04 · 102 = 4.08 г

в) m($Al(NO_3)_3$)осталось = 25.38 – 4.08 = 21.3 г

M($Al(NO_3))3$) = 213 г/моль

n($Al(NO_3)_3$) = 21.3 / 213 = 0.1 моль

Рассчитана масса раствора KOH, израсходованного на растворение остатка:

а) по уравнению (2):

n(KOH) = 2n($Al_2O_3$) = 2 · 0.04 = 0.08 моль

б) по уравнению (3):

n(KOH) = 4n($Al(NO_3)_3$)осталось = 4 · 0.1 = 0.4 моль

в) n(KOH)по ур-ям 2 и 3 = 0.08 + 0.4 = 0.48 моль

M(KOH) = 56 г/моль; m(KOH) = 0.48 · 56 = 26.88 г

$m_{р-ра}$(KOH) = 26.88 / 0.2 = 134.4 г

Рассчитана массовая доля $KNO_3$:

а) по уравнению (3):

n($KNO_3$) = 3n($Al(NO_3)_3$)осталось = 3 · 0.1 = 0.3 моль

M($KNO_3$) = 101 г/моль; m($KNO_3$) = 0.3 · 101 = 30.3 г

б) $m_{р-ра}(KNO_3) = m_{(твёрдого остатка)} + m_{р-ра}(KOH)$ = 25.38 + 134.4 = 159.78 г

в) $ω(KNO_3)$ = 30.3 / 159.78 ≈ 0.1896, или 18.96 %

Ответ:
Показать решение

Задача 19

При электролизе с графитовыми электродами 72,8 г 10%-ного раствора ацетата меди(II) выделилось 672 мл (н. у.) газа. К 23,66 г оставшегося раствора добавили 40 г 5%-ного раствора едкого натра. Определите концентрации веществ в полученном растворе (растворимостью газов пренебречь). В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение

Вариант ответа:

Уравнения реакций:

$Cu(CH_3COO)_2 = Cu↓ + 2CO_2↑ + CH_3–CH_3$ (1)

$Cu(CH_3COO)_2 + 2NaOH = Cu(OH)_2↓ + 2CH_3COONa$ (2)

Находим количество вещества реагентов:

а) $m(Cu(CH_3COO)_2)_{чист.}$ = 0.1 · 72.8 = 7.28 г

$M(Cu(CH_3COO)_2)$ = 182 г/моль; $n(Cu(CH_3COO)_2)$ = 7.28 / 182 = 0.04 моль

б) пусть выделилось x моль $CH_3–CH_3$, тогда (по уравнению 1):

n($CO_2$) = 2x моль и

$V(CH_3–CH_3)$ = 22.4x л, $V(CO_2)$ = 22.4 · 2x л

22.4x + 22.4 · 2x = 0.672

x = 0.01

M($CO_2$) = 44 г/моль; m($CO_2$) = 0.02 · 44 = 0.88 г

M($C_2H_6$) = 30 г/моль; m($C_2H_6$) = 0.01 · 30 = 0.3 г

в) $m(NaOH)_{чист.}$ = 0.05 · 40 = 2 г

M(NaOH) = 40 г/моль; n(NaOH) = 2 / 40 = 0.05 моль

По уравнению (1):

а) n(Cu) = n($C_2H_6$) = 0.01 моль

M(Cu) = 64 г/моль; m(Cu) = 0.1 · 64 = 0.64 г

б) $n(Cu(CH_3COO)_2)_{прореаг.}$ = $n(C_2H_6)$ = 0.01 моль

имеется $Cu(CH_3COO)_2$ — 0.04 моль

прореагировало $Cu(CH_3COO)_2$ — 0.01 моль

осталось $Cu(CH_3COO)_2$ — (0.04 – 0.01) = 0.03 моль

Находим количество $Cu(CH_3COO)_2$ в отобранной порции раствора.

а) $m_{р-ра}$ после электролиза = 72.8 – 0.64 – 0.88 – 0.3 = 70.98 г

б) Так как концентрация вещества в растворе и его части одинакова, то можно найти количество вещества с помощью пропорции:

0.03 : 70.98 = x : 23.66

x = 0.01 моль $Cu(CH_3COO)_2$

По уравнению (2):

а) имеется NaOH — 0.05 моль

прореагирует NaOH — 0.02 моль

останется NaOH — (0.05 – 0.2) = 0.03 моль (избыток)

$m(NaOH)_{избыток}$ = 0.03 · 40 = 1.2 г

б) $n(Cu(OH)_2) = n(Cu(CH_3COO)_2)$ = 0.01 моль

$M(Cu(OH)_2)$ = 98 г/моль; $m(Cu(OH)_2)$ = 0.01 · 98 = 0.98 г

в) $n(CH_3СOONa) = 2n(Cu(CH_3COO)_2)$ = 0.01 · 2 = 0.02 моль

$M(CH_3СOONa)$ = 82 г/моль; $m(CH_3СOONa)$ = 0.02 · 82 = 1.64 г

$m_{р-ра}$ = 23.66 + 40 – 0.98 = 62.68 г

$ω(CH_3СOONa)$ = 1.64 / 62.68 ≈ 0.0262, или 2.62 %

ω(NaOH) = 1.2 / 62.68 ≈ 0.0191, или 1.91 %

$ω(H_2O)$ = 100 – 2.62 – 1.91 = 95.47 %

Ответ:
Показать решение

Задача 20

Растворимость безводного карбоната калия при некоторой температуре составляет 117,7 г в 100 г воды. Приготовленный насыщенный раствор карбоната калия массой 306,3 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора хлорида бария. При этом образовалось 157,6 г осадка. Вторую часть раствора использовали для нейтрализации 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в образовавшемся растворе.

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

Решение

Вариант ответа:

Составлены уравнения реакций:

$K_2CO_{3(1-я часть)} + BaCl_2 = 2KCl + BaCO_3↓$ (1)

$K_2CO_{3(2-я часть)} + H_2SO_4 = K_2SO_4 + CO_2↑ + H_2O$ (2)

Рассчитано количество $K_2CO_3$ в исходном растворе.

Составляем пропорцию:

117.7/(117.7 + 100) = x/306.3

x = 117.7 ∙ 306.3/217.7 ≈ 165.6 г

M($K_2CO_3$) = 138 г/моль, n($K_2CO_3$)(1 + 2) = 165.6/138 = 1.2 моль

Рассчитано количество $K_2CO_3$, вступившего в реакцию с $H_2SO_4$:

а) M($BaCO_3$) = 197 г/моль, n($BaCO_3$) = 157.6/197 = 0.8 моль

б) n($K_2CO_3)_{(1-я часть)}$ = n($BaCO_3$) = 0.8 моль

Рассчитана масса образовавшегося $K_2SO_4$:

а) n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = n($K_2CO_3)_{(1 + 2)} – n(K_2CO_3)_{(1-я часть)}$ = 1.2 – 0.8 = 0.4 моль

б) n($K_2SO4$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль

M($K_2SO_4$) = 174 г/моль, m($K_2SO_4$) = 0.4 ∙ 174 = 69.6 г

Рассчитана массовая доля $K_2SO_4$:

а) n($H_2SO_4$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль

M($H_2SO_4$) = 98 г/моль, m($H_2SO_4$) = 0.4 ∙ 98 = 39.2 г

$m_{р-ра}(H_2SO_4$) = 39.2/0.098 = 400 г

б) n($CO_2$) = n($K_2CO_3)_{(2-я часть)}$ = 0.4 моль

M($CO_2$) = 44 г/моль, m($CO_2$) = 0.4 ∙ 44 = 17.6 г

в) находим массу 2-й части раствора $K_2CO_3$.

Концентрация вещества в растворе и в любой его части одинакова, следовательно

1.2/306.3= 0.4/x

x = 0.4 ∙ 306.3/1.2 = 102.1 г

г) $ω_2(K_2SO4)$ = 69.6/(102.1 + 400 – 17.6) = 69.6/484.5 ≈ 0.1436, или 14.36 %

Ответ:
Показать решение
Показать еще

Типы задач, встречающиеся в 34 задании:

  1. Вычисление массовой доли реагентов в исходном растворе или смеси веществ
  2. Вычисление массовой доли продуктов в полученном после цепочки реакций растворе (реакции могут быть разные: как обменные, так и окислительно-восстановительные)
  3. Задача, в которой требуется составить материальный баланс (чаще всего там встречаются реакции на электролиз и вытеснение металлов из растворов солей (так называемые задачи «на пластинку»))
  4. Задача на растворимость (появилась в КИМах ЕГЭ в 2019 году)

По факту, для решения этих задач достаточно уметь пользоваться лишь четырьмя формулами: нахождение количества вещества, плотности, массовой доли и выхода реакции.

Формулы для задания 13 егэ по химии
Основные формулы для решения задания 13

Самое сложное — это понять логику задачи, построить верный ход решения и только потом применить нужные формулы.

За полностью верное решение задачи можно получить 4 первичных балла. Правильный и полный ответ должен содержать следующие элементы, каждый из которых оценивается в 1 первичный балл:

  • 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.

Поэтому на экзамене, даже если не удается решить задачу полностью, стоит попытаться хотя бы составить уравнения реакций и найти количества вещества реагентов. Уже это может принести несколько баллов в общую копилку.

Отношения молей реагирующих веществ и продуктов следует включать в ход решения задачи, даже если они кажутся очевидными и понятными просто по уравнению реакции. За это эксперт может также добавить дополнительный балл, даже если задача не решена полностью.

В качестве примеров рассмотрим задачи из пробных вариантов ЕГЭ:

Имеется смесь нитрата алюминия и кристаллогидрата нитрата хрома (III) Cr(NO3)3•9H2O. Образец этой смеси массой 22,35 г растворили в воде и добавили гидроксид натрия и избыток бромной воды. К полученному раствору прилили избыток раствора гидроксида бария. Образовался осадок массой 5,06 г. Определите массовые доли солей в исходной смеси.

В этом типе задач на смеси на одной из стадий, как правило, в реакцию вступает только один из реагентов, благодаря чему по разнице можно вычислить количество вещества другого реагента, не вступившего в реакцию.

Так и здесь: с гидроксидом натрия прореагируют обе исходные соли
Al(NO3)3 + 4NaOH = 3NaNO3 + Na[Al(OH)4] (1)
Cr(NO3)3 + 6NaOH = 3NaNO3 + Na3[Cr(OH)6] (2)

Добавляемый в реакционную смесь бром вступит в реакцию только с одним из образовавшихся веществ — комплексом хрома
4NaOH + 2Na3[Cr(OH)6] + 3Br2 = 6NaBr + 2Na2CrO4 + 8H2O (3)

Из присутствующих в растворе веществ только хромат натрия прореагирует с гидроксидом бария:
Na2CrO4 + Ba(OH)2 = BaCrO4 + 2NaOH (4)

Зная массу образовавшегося хромата бария (осадка), можно вычислить его количество вещества. Затем по уравнению реакции (4) можно определить количество вещества полученного хромата натрия, а значит по уравнениям (2 и 3) и нитрата хрома. Находим массу кристаллогидрата нитрата хрома и по разнице с массой смеси легко вычисляется масса нитрата алюминия, благодаря чему можно получить ответ на поставленный в задаче вопрос.

Второй тип задач: на вычисление массовой доли соли в полученном после цепочки реакций растворе.

При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) углекислого газа. Масса твёрдого остатка составила 41,2 г. Этот остаток добавили к 465,5 г раствора соляной кислоты, взятой в избытке. Определите 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).

Это самый легкий тип задач. По количеству образовавшего в реакции (1) углекислого газа можно вычислить количество образовавшегося оксида кальция:
CaCO3 = CaO + CO2 (1)
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O (2)
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O (3)

Вычислив массу оксида кальция в реакции (1), по разности с массой твердого остатка вычисляем массу и количество вещества не прореагировавшего карбоната, который вступает в реакцию (2). Зная количество вещества карбоната и оксида кальция в твердом остатке, несложно получить массу полученной в реакциях (2) и (3) соли. Вычислив массу полученного раствора, учитывая массу улетевшего углекислого газа, достаточно просто определить массовую долю соли в конечном растворе, что и требуется по условию задачи.

Чтобы научиться решать 34 задание необходимо иметь не только глубокие и уверенные знания в области неорганической химии, но и много практиковаться, так как только практика и упорная работа могут научить выстраивать логику решения задачи и получать верный ответ.

Готовим к ЕГЭ на 85+ баллов и побеждаем лень

Каждый месяц 12 онлайн-занятий в дружелюбной атмосфере + 16 домашних работ с жесткими сроками.
Не готовишься — вылетаешь.

Подробнее о курсе