Экзамен по химии задание 34 на соотношение атомов и алгоритмы решения задания экзамен по химии 34 материал для подготовки к экзамену по химии (гиа) (11 класс)

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

гимназия №4 г. Канска

Методическое пособие для обучающихся 11 классов

профильного направления «Химия»

Алгоритмы решения 34 задания ЕГЭ по химии

Подготовил:

ученик 11Б класса

МАОУ гимназии №4

Ходасевич Егор

Канск, 2022 г.

Оглавление

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

Спецификация

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

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

Правильный ответ должен включать в себя:

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

Оценивание 34 задания

Типы задач

Существует несколько типов 34 задания

1. На атомы

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

2. На растворимость

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

3. На электролиз

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

4. На неполное разложение 

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

5. На пластинку

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

6. Определение типа соли

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

7. Выход реакции

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

8. На смесь 

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

9. На кристаллогидрат 

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

Что нужно знать для выполнения?

1. Формулы
2. Химические свойства веществ, чтобы записать уравнения реакций
3. Примерный алгоритм решения

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

           Пример:     m = n ∙ M

                             n = m/М

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

Химические свойства

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

• Оксиды

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

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

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

  Основные

1.Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой

              CaO + H2O → Ca(OH)2

2.Взаимодействие с кислотами

               MgO+ 2HNO3 → Mg(NO3)2+ 2H2O

3.Взаимодействие с кислотными оксидами

               BaO + SO3 → BaSO4

4. Взаимодействие с амфотерными оксидами

              Na2O + Al2O33 → NaAlO2

Кислотные

1.Взаимодействие с водой (образование кислоты)

                  SO3 + H2O → H2SO4

2. Взаимодействие с основными оксидами

                 SO3 + CuO → CuSO4

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами

                 SO3 + Al2O3 → Al2 (SO4) 3

4. Взаимодействие с основаниями

                 N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O

Амфотерные

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

               Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O  

2. Взаимодействие с кислотными оксидами

               Al2O3 + N2O5 → 2Al(NO3) 3

3.Взаимодействие с основными оксидами

              Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2

4. Взаимодействие с щелочами (раствор)

              Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH) 4]

5. Взаимодействие с щелочами (расплав)

               ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O

• Основания

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

1.Взаимодействие с кислотными оксидами

                 N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O

2. Взаимодействие с кислотами

                 Ba(OH) 2 + 2HNO3 → Ba(NO3) 2 + 2H2O

3. Взаимодействие с солями

                 KOH + MgSO4 → Mg(OH) 2↓ + K2SO4

4. Термическое разложение (только нерастворимые основания)

                 Cu(OH) 2 → CuO +H2O

5. Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами

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

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

• Соли

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

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

  Средние

1.Диссоциация

          NaCl → Na+ + Cl—

2. Термическое разложение

          CaCO3 → CaO + CO2

3. Взаимодействие солей с металлами

          Fe + CuSO4  → FeSO4 + Cu

4. Гидролиз

          Na2 CO3 + H2 O → NaOH + NaHCO3

5.Взаимодействие с кислотами

          K2 CO3 + 2HCl → 2KCl + CO2 +H2 O

6. Взаимодействие с основаниями

          Fe(NO3)3 + 3NaOH → Fe(OH)3 + 3NaNO3

7.Взаимодействие с солями

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

Кислые

1.Диссоциация.

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

2. Термическое разложение

          Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2 O

3. Взаимодействие солей со щелочью.

          Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 → 2BaCO3 + 2H2 O

Основные

1.Термическое разложение

      [Cu(OH)]2 CO3 → 2CuO + CO2 + H2 O

2.Взаимодействие с кислотами

      Sn(OH)Cl + HCl →  SnCl2 + H2 O

3. Диссоциация

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

Комплексные

1.Взаимодействие с кислотами

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

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

2.Диссоциация

      K[Al(OH)4] → K++ [Al(OH)4] — 

 3. Взаимодействие с сероводородом

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

4. Взаимодействие с кислотными оксидами

      K[Al(OH)4]+CO2 → KHCO3+Al(OH)3 ↓

5.Термическое разложение

      K[Al(OH)4] → KAlO2 +2H2 O

• Кислоты

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

 1. Диссоциация

       HNO3 → H + + NO -3

2. Разложение

       H2CO3 → H2O + CO2 ↑

3. Взаимодействие с металлами (до Н)

       Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑

4. Взаимодействие с основаниями

       H3 PO4+3NaOH →Na 3 PO4+3H2O

5. Взаимодействие с солями

       BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl↑

6. Взаимодействие с основными оксидами

       K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O

7. Взаимодействие с амфотерными оксидами

        2HNO 3 +ZnO → Zn(NO3) 2+H2O

Алгоритм решения

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

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

А) Определяем тип задачи

Б) Структурируем все данные (пишем дано)

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

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

Д)Решаем задачу

Задача на электролиз

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

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

А) Определяем тип задачи

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

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

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

• NaCl + H2O → H2 + Cl2 + NaOH

• CuSO4 + H2O → Cu + O2 + H2SO4

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

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

           AlCl3 → Al + Cl2

           LiBr → Li + Br2

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

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

В данном случае будет составлено 3 уравнения реакций:

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

Б) Структурируем все данные (пишем дано)

  m (р-ра)(CuSO4)=640г

  w (CuSO4)=15%

  m (р-ра)(NaOH)=400г

  w (NaOH)=20%

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

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

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

2) H2SO4 + 2 NaOH → 2 H2O+ Na2SO4

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

3) CuSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2

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

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

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

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

W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

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

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

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

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

Д)Решаем задачу

 1.m(ч-в)(CuSO4)= 640г*15%/100% = 96г

2.n(CuSO4)= m/Mr = 96г/160 = 0,6 моль

3.m(ч-в)(NaOH)= 400г*20%/100% = 80г

4.n(NaOH)= m/Mr = 80г/40 = 2 моль

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

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

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

n(NaOH)=0,4 моль (в 3 реакции)

7.m(NaOH)=0,4 моль*40г/моль=16г

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

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

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

              n (2ур.) (NaOH)=0,8 моль

11.n(изр)(NaOH)=0,8+0,4=1,2 моль

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

13.m(ост)(NaOH)=0,8*40=32г

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

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

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

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

Ответ: w(NaOH)= 3,24%

Задача на кристаллогидрат

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

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

А) Определяем тип задачи

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

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

При расчёте молярной массы нельзя забывать про воду.

Пример: ZnSO4 · 7H2O

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

Часто встречающиеся кристаллогидраты в ЕГЭ

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m(NaOH)=160г

V(H2)=2,24л

m(кон.раств.)=172,04г

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

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

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

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

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

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовые доли солей в полученном растворе

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

    W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

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

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

Д)Решаем задачу

1.n(H2)=2,24л/22,4л/моль=0,1 моль

2.m(H2)=0,1 моль*2 г/моль=0,2 г

3. n(Zn)= n(H2)=0,1 моль

4. m(Zn)= 0,1 моль* 65г/моль=6,5г

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

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

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

7.n(Na2SO4)=n(ZnSO4)= 0,02 моль

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

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

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

11.w(Na2SO4)=2,84г/172,04г*100%=1,65%

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

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

Задача на пластинку

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

А) Определяем тип задачи

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

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m(CuO)=12,0г

m(H2SO4)=200г

w(H2SO4)=9,8%

Ar(Cu)=64

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

1) CuO+ H2SO4→ CuSO4+ H2O

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

2) CuSO4+Fe→FeSO4+Cu

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

3) H2SO4+ Fe→ FeSO4+ H2

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

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовую долю соли в полученном растворе

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

W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

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

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

4.Серная кислота связана с оксидом меди – равны

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

Д)Решаем задачу

1)n(CuO)=12/80=0,15 моль

2) m(H2SO4)=200*9,8%/100%=19,6г

3) n(H2SO4)=200*0,098/98=0,2 моль

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

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

6) n(H2SO4)= n(CuO)=0,15 моль

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

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

9)m(FeSO4)=(0,15+0,05)*152=30,4г

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

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

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

Ответ: w(FeSO4)= 14,2%

Задача на выход реакции

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

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

А) Определяем тип задачи

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

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

m (MnO2)=17,4г

m (KBr)=58г

η=77%=0,77

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

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

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

2)C3H6+Br2→C3H6Br2

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

Г) Устанавливаем логические связи

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

V=n • 22.4 (л/моль)

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

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

Д)Решаем задачу

1) n(MnO2)=17,4/81=0,2 моль

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

        KBr – избыток

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

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

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

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

Ответ: V(C3H6)= 3,450 л

Задача на расстворимость

Растворимость карбоната аммония составляет 96 г на 100 г воды. Приготовили насыщенный раствор с 250 мл воды, разделили его на две колбы. В первую колбу добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели, а во вторую — 250 г соляной кислоты (тоже в избытке). При этом из второй колбы выделилось в три раза меньше газа (при одинаковых условиях), чем из первой. Определите массовую долю соли во второй пробирке. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

А) Определяем тип задачи

Данная задача относится к типу задач на растворимость.

Б) Пишем «дано» исходя из условия задачи

    m(H2O)=250г

m(HCl)=250г

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

1) (NH4)2CO3+2NaOH→Na2CO3+NH3+2H2O

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

2) (NH4)2CO3+2HCl→2NH4Cl+H2O+CO2

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

Г) Устанавливаем логические связи

Требуется найти массовую долю соли во 2 пробирке

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

    W=m(ч.в.)/m(р-ра)*100%

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

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

Д)Решаем задачу

1) m((NH4)2CO3)= 96г – m(H2O)=100г

    m((NH4)2CO3)=x г — m(H2O)=250г

   m((NH4)2CO3)=96г*250г/100г=240г

2)n((NH4)2CO3)=240г/96г/моль=2,5 моль

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

х+1,5х=2,5

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

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

5) m раств((NH4)2CO3)=196г

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

7) m(CO2)=1 моль *44г/ моль =44г

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

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

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

Ответ: w(NH4Cl)= 26,6%

Здесь вы можете все задания 34 из ЕГЭ по химии 26 мая 2023 года.

Задание 1. Смешали раствор карбоната натрия и раствор иодида алюминия в массовом соотношении 1:2. При этом образовалось 435,6 г раствора, содержащего только одно растворенное вещество. Полученный раствор может без остатка прореагировать с 800 г бромной воды с массовой долей брома 3%. Вычислите массовую долю соли в растворе карбоната натрия. (10,6%)

Задание 2. Смешали карбонат натрия, сульфат алюминия и воду в массовом соотношении 10,6 : 5,7 : 100. К полученному раствору добавили раствор хлорида бария. При этом образовался раствор, масса которого составила 1 кг, а массовая доля единственного растворенного вещества составила 7,02%. Вычислите массовую долю соли в добавленном растворе хлорида бария.

Задание 3. Смешали сульфид натрия, нитрат алюминия и воду в массовом соотношении 5,2 : 7,1 : 60 и нагрели. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом образовался раствор, масса которого составила 680 г, а массовая доля единственного растворенного вещества составила 10%. Вычислите массовую долю соли в добавленном растворе нитрата серебра. (Растворимостью малорастворимых веществ пренебречь.)

Задание 4. Цинк смешали с иодом в массовом соотношении 1 : 2,54. После завершения реакции полученную смесь растворили в 200 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. При этом выделилось 1,568 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе.

Задание 5. Алюминий смешали с железной окалиной в массовом соотношении 1 : 2,32 и нагрели. После завершения реакции полученную смесь внесли в 400 г 20%-ного горячего раствора гидроксида натрия. При этом выделилось 9,408 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе.

Задание 6. В замкнутом сосуде смешали железо с иодом в массовом соотношении 1 : 2,54 и нагрели. Полученную в результате реакции смесь внесли в 337,5 г раствора хлорида меди(II). После завершения всех реакций из образовавшейся смеси выделили нерастворимые и малорастворимые вещества. При этом оставшийся раствор содержал только одно растворённое вещество. Известно, что выделенные вещества не притягивались к магниту, а масса содержащегося в выделенных веществах металла составила 14,08 г. Определите массовую долю растворённого вещества в конечном растворе.

Задание 7. Газовую смесь, состоящую из аммиака и углекислого газа, взятых в массовом соотношении 0,85 : 1, пропустили через воду, масса которой в 5 раз больше массы газовой смеси. К образовавшемуся раствору добавили соляную кислоту. При этом получилось 107 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 11%. Вычислите массовую долю хлороводорода в добавленной соляной кислоте.

Задание 8. В воде последовательно растворили аммиак и бромоводород. При этом соотношение масс указанных веществ составило соответственно 17 : 3,4 : 9. Полученный раствор добавили к раствору бромида меди(II). В результате образовался 1 кг раствора, содержащего только одно растворенное вещество, массовая доля которого составила 35,28%. Определите массовую долю бромида меди (II) в исходном растворе. (Возможным образованием основных и комплексных солей пренебречь.)

Задание 8. Смесь оксида азота(IV) и кислорода, в которой соотношение масс указанных газов составляет 11,5 : 16, пропустили через воду, масса которой равна массе смеси газов. К полученному раствору добавили раствор карбоната натрия. При этом образовалось 100 г раствора, содержащего только одно растворенное вещество, массовая доля которого составила 17%. Определите массовую долю карбоната натрия в добавленном растворе.

Задание 9. Смешали воду, дигидрофосфат натрия и гидроксид натрия в массовом соотношении 4,5 : 0,9 : 1 соответственно. К образовавшемуся раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом получили 442 г раствора, содержащего только одно растворенное вещество, массовая доля которого составила 25%, Определите массовую долю нитрата серебра в добавленном растворе.

Задание 10. Гидроксид натрия смешали в водой в массовом соотношении 1 : 9. К полученному раствору прилили соляную кислоту, масса которой в 4 раза меньше массы раствора щёлочи, а массовая доля хлороводорода в ней составляет 21,9%. В полученную смесь добавили раствор хлорида меди (II). При этом образовалось 750 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 7,8%. Вычислите массовую долю хлорида меди(II) в добавленном растворе. (Возможным образованием основных солей пренебречь.)

Задание 11. Газовую смесь, состоящую из водорода и угарного газа, взятых в массовом соотношении 5 : 7, сожгли в избытке кислорода. Продукты горения полностью поглотили раствором гидроксида натрия. При этом образовалось 600 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 7%. Известно, что это вещество может прореагировать с раствором гидроксида калия. Вычислите массовую долю исходного раствора гидроксида натрия.

Задание 12. Газовую смесь, состоящую из водорода и угарного газа, взятых в массовом соотношении 8 : 7 сожгли в избытке кислорода. Продукты горения полностью поглотили раствором гидроксида натрия. При этом образовалось 265 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 10%. Известно, что это вещество не реагирует с раствором гидроксида калия. Вычислите массовую долю исходного раствора гидроксида натрия.

Задание 13. Хлорид фосфора(V) смешали в водой в массовом соотношении 1 : 10. К полученному раствору добавили раствор гидроксида лития. При этом образовалось 850 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 5%. Вычислите массовую долю гидроксида лития в добавленном растворе.

Задание 14. Бромид фосфора(V) смешали в раствором гидроксида натрия в массовом соотношении 1 : 10. При этом оба вещества прореагировали полностью. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. В результате образовалось 680 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 10%. Вычислите массовую долю серебра в добавленном растворе.

Задание 15. 20,16 л (н.у.) смеси водорода с хлором нагрели до завершения реакции. Образовавшуюся смесь газов полностью поглотили 300 г горячего раствора гидроксида натрия, взятого в избытке. При этом масса раствора увеличилась на 43,2 г. Вычислите массовую долю хлорида натрия в образовавшемся растворе.

Задание 16. Водой объемом 100 мл полностью поглотили 11,2 л (н.у.) смеси аммиака и углекислого газа. К образовавшемуся раствору добавили раствор хлорида железа(II). При этом образовалось 214 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 10%. Вычислите массовую долю хлорида железа(II) в добавленном растворе.

Задачи на атомистику — это задачи на соотношения частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.)  в  гомогенных и гетерогенных системах (растворах, твердых и газообразных смесях). Это могут быть массовые соотношения (например, массовая доля элемента в смеси), мольные соотношения (например, соотношение числа атомов водорода и кислорода или мольная доля), объемные соотношения (объемная доля и др.).

Ниже я выкладываю задачи на атомистику из реального ЕГЭ по химии 16 июля 2020 года.

Для решения задач на атомистику используются довольно простые идеи. Во-первых, понятие массовой доли. Во-вторых, умение выражать число атомов через число молекул или других структурных единиц.

Например, в молекуле триоксида серы SO₃ на 1 молекулу приходится один атом серы и три атома кислорода:

1 молекула SO₃ — 1 атом серы, 3 атома кислорода

Несложно пропорцией определить, что на две молекулы триоксида серы будет приходиться два атома серы и шесть атомов кислорода:

2 молекулы SO₃ — 2 атома S, 6 атомов О

На 20 молекул триоксида:

20 молекул SO₃ — 20 атомов S, 60 атомов О

А вот сколько атомов приходится на х молекуле триоксида? Это также легко определить через пропорцию:

х молекул SO₃ — х атомов S, 3х атомов О

Иначе говоря, количество атомов кислорода в молекуле SO₃ в три раза больше, чем количество молекул. А количество атомов серы равно количеству молекул триоксида серы. Это простая, но не всегда очевидная идея. То есть индексы в формуле вещества показывают не только, как соотносится количество атомов между собой, но и какое число атомов приходится на 1 молекулу или другую структурную единицу вещества.

Если так соотносится число атомов и молекул, то также будет соотноситься и количество вещества атомов и молекул, выраженное в молях. Потому что 1 моль — это не что иное, как порция, состоящая из одинакового числа данных частиц.

То есть на х моль триоксида серы приходится:

х моль SO₃ — х моль атомов S, 3х моль атомов О

 Представьте себе, что атомы — это элементы изделия, а молекула состоит из некоторого числа таких деталей. Таким образом, число деталей разного типа всегда больше или равно числа изделий. Получается, в молекуле число атомов всегда больше или равно, чем количество молекул.

И наоборот, число молекуле триоксида серы в 3 раза меньше, чем число атомов кислорода в составе SO₃. И число молекул равно количеству атомов серы. 

Например, на х моль атомов серы приходится х моль молекул SO₃.

Еще одно понятие, которое пригодится при решении задач на атомистику — молярное соотношение веществ.

Молярное соотношение — это отношение количества одного вещества к количеству другого вещества.

Например, молярное соотношение хлорида натрия и воды в растворе составляет 1 к 20, или 0,05:

n(NaCl)/ n(H₂O) = 1/20 = 0,5

Молярное соотношение можно задавать отдельным числом, а можно соотношением:

n(NaCl) : n(H₂O) = 1:20 

А вот выражать молярное соотношение через проценты нельзя. Это безразмерная величина. 

Научиться решать задачи на атомистику не очень сложно. В ЕГЭ по химии атомистика станет, скорее всего, лишь частью более сложной комплексной задачи 34. Но я бы рекомендовал не пытаться сразу решать задачи на атомистику уровня ЕГЭ по химии. Занимаясь в спортзале, вы же не пытаетесь на первой тренировке поднять сразу тяжелую штангу. Точнее, попытаться вы можете, но последствия будут плачевными.

Для начала сделайте разминку возьмите простые задачи, чтобы освоить основные приемы и понять логику решения таких заданий. А после легких задач можно постепенно перейти к более сложным. Именно в таком порядке и расположены задачи в данной подборке «Атомистика», которые позволяют понять, как именно удобно работать с такими заданиями. 

Публикую подборку задач, в которых используются идеи атомистики. Все задачи взяты из сборника С.А. Пузакова, В.А. Попкова «Пособие по химии. Вопросы. Упражнения. Задачи». В скобках я привожу нумерацию этих задач в задачнике.

1. (66) В смеси оксида меди (I) и оксида меди (II) на 4 атома меди приходится 3 атома кислорода. Вычислите массовые доли ве­ществ в такой смеси.

Пусть n (количество вещества) (Cu₂O) = х моль, n(CuO) = y моль, тогда:

количество вещества атомов меди в первом оксиде n₁(Cu) = 2х моль, во втором оксиде: n₂(Cu) = у моль

количество вещества атомов кислорода в первом оксиде n₁(О) = х моль, во втором оксиде: n₂(О) = у моль

общее количество вещества атомов меди: n(Cu) = (2x + y) моль, атомов кислорода: n(O) = (x + y) моль.

По условию задачи их отношение равно как 4 : 3, т. е. (2x + y) / (x + y) = 4 / 3.

Преобразуем приведённое выше равенство, получаем y = 2x.

Выразим через х массы соединений:

m(Cu₂O) = n(Cu₂O) * M(Cu₂O) = (144x) г;

m(CuO) = n(CuO) * M(CuO) = 80 * у = 80 * 2x = (160x) г

Масса смеси двух оксидов будет равна:

m(смеси) = (144x + 160x) г = (304x) г

Теперь рассчитываем массовую долю оксидов в смеси:

ω(Cu₂O) = m(Cu₂O) / m(смеси) = 144x / 304x = 0.4737 (47.37%)

ω(CuO) = m(CuO) / m(смеси) = 160x / 304x = 0.5263 (52.63%)

Ответ: ω(CuO) = 52,6%, ω(Cu₂O) = 47,4%

2. (67) В смеси двух хлоридов железа на 5 атомов железа приходится 13 атомов хлора. Вычислите массовые доли веществ в та­кой смеси.

Железо образует два устойчивых хлорида: FeCl₂ и FeCl₃.

Пусть n(FeCl₂) = х моль, n(FeCl₃) = y моль, тогда:

количество вещества атомов железа в первом хлориде n₁(Fe) = х моль, во втором хлориде: n₂(Fe) = у моль,

количество вещества атомов хлора в первом хлориде n₁(Cl) = 2х моль, во втором хлориде: n₂(Сl) = 3у моль,

общее количество вещества атомов железа: n(Fe) = (x + y) моль, атомов хлора: n(Cl) = (2x + 3y) моль.

По условию задачи их отношение равно как 5 : 13, т. е. (x + y) / (2x + 3y) = 5 / 13.

Преобразуя приведённое выше равенство, получаем y = 1,5x.

Выразим через х массы соединений:

m(FeCl₂) = n(FeCl₂) * M(FeCl₂) = (127x) г;

m(FeCl₃) = n(FeCl₃) * M(FeCl₃) = 162,5 * у = 162,5 * 1,5x = (243,75x) г

Масса смеси двух хлоридов будет равна:

m(смеси) = (127x + 243,75x) г = (370,75x) г

Теперь рассчитываем массовую долю хлоридов в смеси:

ω(FeCl₂) = m(FeCl₂) / m(смеси) = 127x / 370,75x = 0,343 (34,3%)

ω(FeCl₃) = m(FeCl₃) / m(смеси) = 243,75x / 370,75x = 0,657 (65,7%)

Ответ: ω(FeCl₂) = 34,3%, ω(FeCl₃) = 65,7%

3. (70) В каком молярном соотношении были смешаны карбид кальция и карбонат кальция, если массовая доля углерода в полученной смеси равна 25%?

Формулы карбида и карбоната кальция: CaC₂ и CaCO₃.

Пусть n(CaC₂) = х моль, n(CaCO₃) = y моль, тогда:

количество вещества атомов углерода в карбиде кальция  n₁(С) = 2х моль, в карбонате: n₂(С) = у моль,

общее количество вещества атомов углерода: n(С) = (2x + y) моль.

масса атомов углерода: m(С) = 12(2x + y) г.

Выразим через х массы соединений:

m(CaC₂) = n(CaC₂) * M(CaC₂) = (64x) г;

m(CaCO₃) = n(CaCO₃) * M(CaCO₃) = 100у  г

Масса смеси двух веществ будет равна:

m_(смеси) = (64x + 100у) г 

Теперь записываем выражение для массовой доли атомов углерода в смеси:

ω(C) = m(C) / m(смеси)

0,25 = 12(2x + y) / (64x + 100у)

Преобразуем выражение, выражаем х через у:

х = 1,625у

Это и есть искомое молярное соотношение карбида кальция и карбоната кальция:

n(CaC₂)/ n(CaCO₃) = х/у = 1,625

Ответ:  n(CaC₂)/ n(CaCO₃) = 1,625

4. (71) В каком молярном соотношении были смешаны гидросульфит натрия и гидросульфид натрия, если массовая доля серы в полученной смеси равна 45%?

Ответ:  n(NaHS)/ n(NaHSO₃) = 2,18

5. (72) Какую массу сульфата калия следует добавить к 5,5г сульфида калия, чтобы в полученной смеси массовая доля серы стала равной 20%?

6. (73) В смеси нитрата аммония и нитрата свинца (II) массовая доля азота равна 25%. Вычислите массовую долю свинца в этой смеси.

7. (74) В смеси нитрата аммония и нитрата бария массовая доля азота равна 30%. Вычислите массовую долю нитрат-ионов в смеси.

8. (75) В смеси двух оксидов углерода на 5 атомов углерода приходится 7 атомов кислорода. Вычислите объемную долю более тяжелого оксида в этой смеси

9. (619) Через 13,1 г смеси бромида калия и йодида калия, в которой массовая доля брома равна 24,5%, пропустили смесь хлора и брома, в результате чего получилась смесь двух солей, в которой массовая доля брома равна 57%. Вычислите массу смеси галогенов, вступившую в реакцию.

Масса брома в исходной смеси равна:

m(Br) = m_смеси·ω(Br) = 13,1·0,245 = 3,21 г

Количество вещества атомов брома:

n(Br) = m/M = 3,21 г/80 г/моль = 0,04 моль

Количество вещества бромида калия:

n(KBr) = n(Br) = 0,04 моль

Масса этого образца бромида калия:

m(KBr) = n·M = 0.04 моль·119 г/моль  = 4,77 г

Масса йодида калия:

m(KI) = m(смеси) — m(KBr) =13,1 — 4,77 = 8,33 г

Количество вещества йодида калия:

n(KI) = m/M = 8,33 г/166 г/моль = 0,05 моль

По условию задачи, смесь йодида калия и бромида калия вступила в реакцию не полностью, но в конечной смеси осталось только две соли.  При этом йодид калия, скорее всего, вступил в реакцию полностью, так как иначе конечная смесь будет содержать более двух солей.

Предположим, что сначала прореагируют наиболее активные окислитель и восстановитель — йодид калия и хлор:

2KI + Cl₂ = 2KCl + I₂

Если весь йодид калия вступил в эту реакцию, то в конечной смеси присутствуют только исходный бромид калия и образовавшийся хлорид калия. Количество хлорида калия:

n(KCl) = n(KI) = 0,05 моль

m(KCl) = n·M = 0,05 моль·74,5 г/моль = 37,25 г

Массовая доля брома в такой смеси:

ω(Br) = m(Br) / m(смеси) = 3,21 г / (3,725 г + 4,77) = 0,378 или 37,8%, что не соответствует условию задачи.

Следовательно, йодид калия реагирует не только с хлором, но и с бромом:

2KI + Cl₂ = 2KCl + I₂

2KI + Br₂ = 2KBr + I₂

Пусть с хлором прореагировало х моль йодида калия, тогда с бромом  0,05-х моль

Тогда образуется х моль хлорида калия и 0,05-х моль бромида калия.

Масса образовавшегося хлорида калия:

m(KCl) = n·M = x моль·74,5 г/моль = 74,5x г

Бромида калия:

m₂(KBr) = n·M = (0,05-х) моль·119 г/моль = (5,95 — 119x) г

Масса конечной смеси солей:

m_смеси = m_исх(KBr) + m₂(KBr) + m(KCl) = 4,77 г + (5,95 — 119x) г  + 74.5х = (10,72 — 44,5х) г

Количество атомов брома в конечной смеси:

n(Br) = 0,04 моль + (0,05 — х) моль = (0,09 — х) моль

Масса атомов брома:

m(Br) = n·M = (0,09 — х) моль·80 г/моль = (7,2 — 80х) г

Массовая доля брома в конечной смеси:

ω(Br) = (7,2 — 80х) / (10,72 — 44,5х) = 0,57

Решаем полученное уравнение, находим х:

х = 0,02 моль

Количество вещества и масса хлора, который вступил в первую реакцию:

n(Cl₂) = 0,5х = 0,5·0,02 = 0,01 моль

m(Cl₂) = n·M = 0,01·71 г/моль = 0,71 г

Количество вещества брома, который вступил во вторую реакцию:

n(Br₂) = n·M = 0,5(0,05 — 0,02) моль = 0,015 моль

Масса брома:

m(Br₂) = n·M =0,015 моль·160 г/моль = 2,4 г

Масса смеси галогенов, которые прореагировали с йодидом калия:

m(смеси) = m(Cl₂) + m(Br₂) = 0,71 г + 2,4 г = 3,11 г

Ответ:  3,11 г

10. (620) Через смесь натрия и бромида калия, в которой массовая доля брома равна 60%, пропустили хлор, в результате чего масса брома в смеси солей оказалась в 2 раза меньше, чем в исходной смеси. Вычислите массовую долю брома в полученной смеси солей.

Примем массу исходной смеси за 100 г, тогда масса брома в исходной смеси равна:

m(Br) = m_смеси·ω(Br) = 100·0,6 = 60 г

Количество вещества атомов брома:

n(Br) = m/M = 60 г/80 г/моль = 0,75 моль

Количество вещества бромида калия:

n(KBr) = n(Br) = 0,75 моль

Масса этого образца бромида калия:

m(KBr) = n·M = 0,75 моль·119 г/моль  = 89,25 г

Масса натрия:

m(Na) = m(смеси) — m(KBr) =100 — 89,25 = 10,75 г

Количество вещества натрия:

n(Na) = m/M = 10,75 г/23 г/моль = 0,467 моль

Поскольку масса брома в смеси уменьшилась в два раза, в реакцию вступила половина исходного бромида калия, то есть 0,375 моль KBr. При этом натрий прореагировал полностью, так как, по условию, образовалась смесь солей:

2Na + Cl₂ = 2NaCl

2KBr + Cl₂ = 2KCl + Br₂

В первой реакции образовался хлорид натрия:

n(NaCl) = n(Na) = 0,467 моль

m(NaCl) = n·M = 0,467 моль ·58,5 г/моль = 27,32 г

Во второй образовался хлорид калия:

n(KCl) = 0,5·n(KBr) = 0,375 моль

m(KCl) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 27,94 г

И остался бромид калия:

m_ост(KBr) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 44,625 г

В конечной смеси масса брома равна:

m_ост(Br) = n·M = 0,375 моль ·80 г/моль = 30 г

Масса конечной смеси:

m_см = m_ост(KBr) + m(KCl)  + m(NaCl) = 44,625 г + 27,94 г + 27,32 г = 99,89 г

Массовая доля брома в конечной смеси солей:

ω(Br) = m_ост(Br)=/m_см = 30 г/99,89 г = 0,30 или 30%

Ответ: ω(Br) = 30%

11. (621) К смеси калия и иодида натрия, в которой массовая доля калия равна 40%, добавили бром, в результате чего масса йода в полученной смеси солей уменьшилась в 5 раз по сравнению с исходной. Вычислите массовую долю йода в полученной смеси солей.

12. (827) Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота рав­нялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кисло­ты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.

13. (828) К 1,59%-му раствору карбоната натрия добавили по каплям 40 г 3,78%-го раствора азотной кислоты; в результате в образовавшемся растворе число атомов азота оказалось в 2 ра­за больше числа атомов углерода. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.

Ответ: 1,28% NaNO₃, 0,631 NaHCO₃.

14. (855)Через 15 г 9,45%-го раствора азотной кислоты пропу­стили аммиак; в результате в образовавшемся растворе массовая доля азота оказалась равной 3,5%. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

Ответ: 2,82% HNO₃, 8,21% NH₄NO₃.

15. (951) К смеси фосфата натрия, дигидрофосфата натрия и гид­рофосфата натрия общей массой 15 г (молярное соотношение солей в порядке перечисления 3:2:1) добавили 100 г 4%-го раствора гидроксида натрия. Установите количественный состав раствора (в массовых долях).

Ответ: w(Na₃PO₄) = 14,7%, w(NaOH) = 34,3%.

16. (952) К 2 г смеси гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия, в которой массовая доля фосфора равна 20%, добавили 20 г 2%-го раствора фосфорной кислоты. Вычислите массовые доли всех веществ в получившемся растворе.

Ответ: w(KH₂PO₄) = 9,05%, w(K₂HPO₄) = 1,87%.

17. (992) В смеси карбида алюминия и карбида кальция число атомов алюминия равно числу атомов кальция. При гидролизе этой смеси выделяется 1,12 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массу исходной смеси карбидов.

18. (1007) Смесь карбоната стронция и гидрокарбоната аммония общей массой 12 г, в которой масса атомов углерода в 12 раз больше массы атомов водорода, добавили к избытку 10%-го раствора серной кислоты. Вычислите массу выпавшего осадка и объем выделившегося газа (н.у.)

19. (1009) Какой объем газа (н.у.) выделится при добавлении к 20 г 20%-го раствора серной кислоты 20 г смеси карбоната калия и гидрокарбоната натрия с одинаковым числом атомов калия и водорода?

20. (1021) В смеси сульфита кальция и гидрокарбоната кальция число атомов кальция в 6 раз больше числа атомов серы. Вычис­лите плотность по воздуху газовой смеси, образующейся при обработке этой смеси избытком разбавленного раствора серной кислоты.

21. (1059) Массовая доля калия в растворе, содержащем силикат калия и сульфат калия, равна 0,909%, а масса серы равна массе кремния. К этому раствору добавили в 4 раза меньшую массу соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 1,46%. Вычис­лите, во сколько раз масса серы оказалась больше массы кремния в образовавшемся растворе.

22. (1162) Смесь натрия с другим щелочным металлом поместили в воду. По окончании реакции воду полностью испарили. Мас­совая доля кислорода в полученной смеси веществ оказалась равной 50%. Вычислите массовые доли веществ в полученной смеси.

Ответ: w(NaOH) =62,5%, w(LiOH) = 37,5%

23. (1215) В смеси оксида ванадия (V) и оксида ванадия (III) массовая доля кислорода равна 40%. Какое количество вещества алюминия понадобится для полного восстановления ванадия из 100 г этой смеси?

Задача на атомистику, которую составители ЕГЭ по химии рекомендовали к прорешиванию:

24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?  (104)

Гидрат дигидрофосфата калия: KH₂PO₄·H₂O

Дигидрат гидрофосфата калия: K₂HPO₄·2H₂O

Пусть количество вещества гидрата дигидрофосфата калия равно х моль, а дигидрата гидрофосфата — у моль.

Масса кристаллогидратов:

m(KH₂PO₄·H₂O) = n·M = 154x г

m(K₂HPO₄·2H₂O) = n·M = 210у г

Поскольку массовые доли кристаллогидратов в исходной смеси равны, массы кристаллогидратов также равны:

m(KH₂PO₄·H₂O) = m(K₂HPO₄·2H₂O)

154х = 210у

Отсюда: х = 1,364у

Масса исходной смеси:

m_см = m(KH₂PO₄·H₂O) + m(K₂HPO₄·2H₂O) = 154x + 210у = 154·1,364у + 210у = 420,056·y г

Количество чистых солей в составе кристаллогидратов:

n(KH₂PO₄·H₂O) = n(KH₂PO₄) = x моль = 1,36·у моль

n(K₂HPO₄·2H₂O) = n(K₂HPO₄) = у моль 

Масса добавленной воды отличается в 10 раз от массы смеси солей:

m(H₂O) = 10m_см = 10·420,056·у = 4200,56у г

Количество вещества добавленной воды:

n(H₂O) = 4200,56·у/18 = 233,36·у моль

Определим количество атомов кислорода и фосфора:

в гидрате дигидрофосфата калия KH₂PO₄·H₂O: n₁(O) = 5x = 6,82·у моль      n(Р) = 1,364·у моль

в дигидрате гидрофосфата калия K₂HPO₄·2H₂O:

n₂(O) = 6·у моль = 6·у моль  

n(Р) = у моль = у моль

в добавленной воде: n₃(O) = 233,36у моль

Общее количество атомов кислорода: n(O) = 233,36у + 6,82у + 6у =  246,18 моль

Атомов фосфора: n(Р) = у + 1,364у = 2,363у моль

Отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно:

246,18х/2,364х ≈ 104

Ответ: n(O)/n(Р) = 104

24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?  (104)

Гидрат дигидрофосфата калия: KH₂PO₄·H₂O

Дигидрат гидрофосфата калия: K₂HPO₄·2H₂O

Пусть количество вещества гидрата дигидрофосфата калия равно х моль, а дигидрата гидрофосфата — у моль.

Масса кристаллогидратов:

m(KH₂PO₄·H₂O) = n·M = 154x г

m(K₂HPO₄·2H₂O) = n·M = 210у г

Поскольку массовые доли кристаллогидратов в исходной смеси равны, массы кристаллогидратов также равны:

m(KH₂PO₄·H₂O) = m(K₂HPO₄·2H₂O)

154х = 210у

Отсюда: х = 1,364у

Масса исходной смеси:

m_см = m(KH₂PO₄·H₂O) + m(K₂HPO₄·2H₂O) = 154x + 210у = 154·1,364у + 210у = 420,056·y г

Количество чистых солей в составе кристаллогидратов:

n(KH₂PO₄·H₂O) = n(KH₂PO₄) = x моль = 1,36·у моль

n(K₂HPO₄·2H₂O) = n(K₂HPO₄) = у моль 

Масса добавленной воды отличается в 10 раз от массы смеси солей:

m(H₂O) = 10m_см = 10·420,056·у = 4200,56у г

Количество вещества добавленной воды:

n(H₂O) = 4200,56·у/18 = 233,36·у моль

Определим количество атомов кислорода и фосфора:

в гидрате дигидрофосфата калия KH₂PO₄·H₂O: n₁(O) = 5x = 6,82·у моль      n(Р) = 1,364·у моль

в дигидрате гидрофосфата калия K₂HPO₄·2H₂O:

n₂(O) = 6·у моль = 6·у моль  

n(Р) = у моль = у моль

в добавленной воде: n₃(O) = 233,36у моль

Общее количество атомов кислорода: n(O) = 233,36у + 6,82у + 6у =  246,18 моль

Атомов фосфора: n(Р) = у + 1,364у = 2,363у моль

Отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно:

246,18х/2,364х ≈ 104

Ответ: n(O)/n(Р) = 104