Конспект косультации по теме: «Систематизация знаний по подготовке к ЕГЭ по химии. Решение задач уровня С»

 

«Систематизация знаний по подготовке к ЕГЭ по химии.

Решение задач

уровня С»

План

 

1.Расчёты массы (объёма, количества вещества) продуктов реакции по химическим уравнениям.

2.Примеры решения задач части С4.

3.Нахождение молекулярной формулы вещества.

4.Примеры решения задач части С5.

 

Расчёты массы (объёма, количества вещества) продуктов реакции по химическим уравнениям.

Задание С4 контрольно-измерительного материала представляет собой задачу, основанную на расчётах по химическим уравнениям. Исходное вещество или несколько реагирующих веществ могут быть взяты в виде раствора с известной массовой долей растворённого вещества, либо необходимо рассчитать массовую долю продукта реакции в растворе. Для успешного решения подобных задач нужно до автоматизма довести расчёт массы вещества в растворе с указанной концентрацией и плотностью. При вычислении массовой доли продукта реакции масса конечного раствора рассчитывается, как правило, суммированием масс реагирующих веществ за вычетом массы газообразных или нерастворимых продуктов реакции.

 

Примеры решения задач.

 

1 Оксид фосфора (V) массой 1,42 г растворили в 60 г 8,2%-ного раствора ортофосфорной кислоты и полученный раствор прокипятили. Какая соль и в каком количестве образуется, если к полученному раствору добавить 3,92 г гидроксида калия?

Дано:                                                   Решение:

m (P₂O₅) = 1,42 г          

m (H₃PO₄)р-р = 60 г

W% (H₃PO₄) = 8,2%

m (KOH) = 3,92 г

Какая соль? n (соли)?

                        

                                 

60 г H3PO4     8,2%       +  1,42 г P2O5

H3PO4

было взято к-ты                           образовалась к-та                                                                                                                                   

                                                                                                                                

3,92 г     KOH

n (H3PO4)     +   n ( H3PO4)

  

  К-та в получено р-реВ зависимости от того в каких количественных отношениях вступят в реакцию ортофосфорная кислота и гидроксид калия такая  и образуется соль:

3KOH + H₃PO₄ =  K₃PO₄ + 3H₂O    (средняя соль)

3 моль   1 моль       1 моль

KOH +  H₃PO₄ =   KH₂PO₄ + H₂O    (кислая соль)

1 моль   1 моль       1 моль

2KOH + H₃PO₄ =  K₂HPO₄ + H₂O     (кислая соль)

2 моль    1 моль      1 моль

Исходя из этого, необходимо найти общее количество вещества ортофосфорной  кислоты и количество вещества гидроксида калия, которое вступило в реакцию.

 

1. Находим количество вещества оксида фосфора (V)  и количество вещества образовавшейся ортофосфорной кислоты.

      1,42 г

     P₂O₅ + H₂O → 2 H₃PO₄

     1 моль             2 моль

     n = m / M;   M (P₂O₅) = 142 г/ моль;  n = 1,42 г / 142 г/моль = 0,01 моль.

     Кислоты образуется в 2 раза больше:

     n(H₃PO₄) = 2n(P₂O₅) = 2 • 0,01 = 0,02 моль – образовавшейся кислоты

2. Находим массу и количество вещества кислоты первоначально, взятой для реакции.

     m = W% • m_р-ра/ 100%;   m = 4,92% • 60 г/ 100% = 4,92 г

     n = m/M ; M(H₃PO₄) = 98 г.моль; n = 4,92 г/ 98 г/моль = 0,05 моль

3. Определяем суммарное число молей кислоты в полученном растворе.

     n = 0,02 + 0,05 = 0,07 моль

4. Определяем количество вещества гидроксида калия.

    n = m/M;  M (KOH) = 56 г/моль; n = 3,92 г/ 56 г/ моль = 0,07 моль

   Количество вещества кислоты и количество вещества щёлочи относятся как 1:1

   [ n(H3PO4) = 0,07моль;  n(KOH) = 0,07моль ], а значит, при их взаимодействии  

   образуется кислая соль.

   KOH +  H₃PO₄ =   KH₂PO₄ + H₂O

   n(H₃PO₄) = n(KOH) = n (KH₂PO₄) = 0,07 моль

   n (KH₂PO₄) = 0,07 моль

 

2. Сероводород , выделившийся при взаимодействии избытка концентрированной серной кислоты с 1,44 г магния, пропустили через 160 г 1,5% раствора брома . Определите массу выпавшего при этом осадка и массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.

Дано:                                              Решение:

m(Mg) = 1,44 г

m(Br_2р-р ) = 160 г

W% (Br₂) = 1,5%

 

 

 

 

 

                         +                                                

 

 

 

 

 

 

                             +                                                                                  +

 

      

 

 

 

 

Составляем уравнения реакций:

4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S↑ + 4H₂O

H₂S + Br₂ = S↓ + 2HBr 

Определяем состав образовавшегося раствора и W(HBr)

 m_р-ра = m(Br₂р-ра) + m(H₂S) – m(S)                                 

                            

                                       m (HBr)

W(HBr) =   

                       m(Br₂р-ра) + m(H₂S) – m(S)                      

 

1. Определяем количество вещества магния и количество вещества сероводорода.

     4Mg + 5H₂SO₄ = 4MgSO₄ + H₂S↑ + 4H₂O

     4 моль                                   1 моль

 

       n= m/M;  M(Mg) = 24 г/моль;   n(Mg) = 1,44 г/ 24г/моль = 0,06 моль 

    Количество вещества магния и количество вещества сероводорода относятся как 4:1,

    Количество вещества сероводорода в результате реакции образуется в 4 раза меньше,

    чем магния, вступившего в реакцию.

  n(H₂S) = 1/4n(Mg);    n(H₂S) = 0,06моль/4= 0,015 моль    M(H₂S) = 34 г/моль

 

2. Определяем количество вещества брома и серы.

    H₂S  +   Br₂ =   S↓    +     2HBr 

  1 моль  1 моль  1 моль     2моль

 

   m (Br₂) =W% • mр-ра/ 100%;  m (Br₂) = 1,5% • 160 г/ 100% = 2,4 г

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

  Т. к. вещества, согласно уравнению, вещества взяты в эквивалентном соотношении, то

   n(S) =  n (Br₂) = n(H₂S) = 0,015 моль

   m(S) = n•M;   M(S) = 32 г/моль;  m(S) = 0,015 моль•32 моль = 0,48 г

 

3.Определяем массовую долю HBr  в растворе

    m(HBr) = n•M;        M(HBr) = 81 г/моль

    n(HBr) = 2n(Br₂) = 2•0,015 =0,03 моль;    m(HBr) = 0,03моль•81 г/моль = 2,43 моль

                                         2,43

     W(HBr) =                                                        =  0,015 или 1,5%

                              160 + 0,015•34 – 0,48                                                      

 

3. Какую массу оксида серы (VI) следует добавить к 500 г 20% раствора серной кислоты, чтобы увеличить её массовую долю до 40%?       

 

Дано:                                              Решение:

m_1р-р(H₂SO₄)=500  

W₁%(H₂SO₄) = 20%

W₂%(H₂SO₄) = 40%           

 

   m(SO₃)?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   m₁(H₂SO₄) + m₂(H₂SO₄)

W2% =                                                            •  100%   

                  m_1р-р(H₂SO₄) + m(SO₃)

 

1. Определяем массу р.в. в исходном растворе  H₂SO₄                                    

         

                                          W₁%р.в. • m р-ра(H₂SO₄)                  20% • 500 г

     m р.в.(H₂SO₄) =                                                               =                               =100 г                                                          

                                                     100%                                             100%

 

2. Определяем массу  SO₃ , добавленную в 20% р-р (H₂SO₄)  и массу (H₂SO₄) в             

образовавшемся растворе.

 

SO₃       +     H₂O  =  H₂SO₄ 

1 моль                       1 моль

 

n(H2SO4) = n(SO3)

m(H₂SO₄) = M•n;   M(H2SO4) = 98г/моль;   m(H₂SO₄) = M•n;   m(H₂SO₄)=98n;

m(SO₃) = M•n;       M(SO₃) = 80г/моль;         m(SO3) =  M•n;      m(SO3) = 80n.

 

                100 г +  98n

40% =                                 100%

                500 г +  80n

 

n = 1,52 моль

m(SO₃) = 80 • 1,52 = 121,6 г

 

 

4. При обработке карбида алюминия раствором соляной кислоты, масса которого 320 г и массовая доля HCl 22% , выделилось 6,72 лд (н.у.) метана. Рассчитайте массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.

 

Дано:                                      Решение:

m(HCl)р-р=320 г

W₁%(HCl) 22%

V(CH₄)=6,72 л      

   

W₂%(HCl)?

                             

					AlCl3

 

 

                              +             +                                                          +

                                                               

 

 

 План решения:

1. Определяем компоненты раствора.

     m _р-ра = m(Al₄C₃) + m _р-ра(HCl) – m(CH₄);

2. Определяем массу растворённого вещества (HCl).

3. Определяем массовую долю растворённого вещества  в полученном растворе.

                                          m _р.в.(HCl)

 W ₂%(HCl)  =

                            m(Al₄C₃) + m _р-ра(HCl) – m(CH₄);

 

                                          70,4 г                                            6,72 л

         Al₄C₃         +           12HCl       =       4AlCl₃       +        3CH₄↑

      1 моль                    12 моль              4 моль                 3 моль

      n = 0,1моль            n = 1,2 моль                                   n = 0,3 моль

1. Определяем количество вещества и массу метана.

     n = V/ Vm;  n = 6,72л / 22,4 л/моль = 0,3 моль;  М(СН₄) = 16 г/моль;  m = M•n;

     m = 16•0,3 = 4,8 г

2.  Определяем количество вещества   Al₄C₃ ,  HCl, вступивших в реакцию.  

n(Al₄C₃) = 1/3•n(CH₄) = 0,1 моль

n (HCl) = 4•n(CH₄) = 1,2 моль

3. Рассчитываем массы веществ  Al₄Cl₃,  HCl, вступивших в реакцию.

    m = M•n;  M(Al₄C₃) = 144 г/моль;  m(Al₄C₃) =144 г/моль • 0,1моль = 14,4 г 

                      M (HCl) = 36,5 г/моль;   m(HCl) = 36,5 г/моль •  1,2 моль = 43,8 г 

4. Определяем массу  HCl, взятой для реакции.

     m =  W₁%(HCl) • m(HCl)р-р  / 100%;     m = 22% • 320 г / 100% =70,4 г 

5.  Определяем массу  HCl, не вступившую в реакцию.

        m(HCl) = 70,4 г – 43,8 = 26,6 г  

6. Определяем  W₂%(HCl).

                                                

                                                     26,6 г                                 

      W ₂%(HCl)  =                                                            100% = 8,07%.

                                            14,4 г + 320 г – 4,8 г 

 

Ответ: W ₂%(HCl)  =  8,07%.

 

 

5. Смесь оксида и сульфида цинка массой 114,9 г обработали избытком соляной кислоты.  При этом выделилось 13,44 л (н.у.) газа. Определите массовую долю (в %) оксида цинка в смеси.

 

Дано:                                Решение:

m_смеси = 114,9 г

V_г = 13,44 л

 

             W% (ZnO)-?

 

        114,9 г

 

      x г

      ZnO                   +     2HCl  =  ZnCl₂  +  H₂O,                                      (1)

 

      ZnS                    +    2HCl  =  ZnCl₂  +   H₂S↑                                      (2)

     1 моль                                                    1 моль

     97 г/моль                                                22,4 л/моль

                      

Из уравнений реакций видно, что выделение газа происходит только в реакции (2). Следовательно, объём выделившегося газа – это объём сероводорода.

1. Находим количество вещества сероводорода:

      n(H₂S) = V(H₂S)/Vm;    n(H₂S) =  13,44л/22,4л/моль = 0,6 моль.

2. По уравнению реакции (2) находим количество вещества сульфида цинка:

       n(ZnS) = n(H₂S) = 0,6 моль.

3.Вычисляем массу сульфида цинка:

       m (ZnS) = n(ZnS) • V(ZnS) = 0,6 моль • 97 г/моль = 58,2 г.

4. Рассчитываем массу оксида цинка.

       m(ZnO) = m(смеси –  m (ZnS) = 114,9 – 58,2 = 56,7 г.

5. Вычисляем массовую долю оксида цинка в смеси:

       W% (ZnO) = m(ZnO) / m (смеси)) • 100 %;  W% (ZnO) = (56,7 г / 114,9 г) • 100% = 49,3 %.

 

Ответ: W% (ZnO) = = 49,3 %.

 

 

6.Смесь карбоната и сульфата бария массой 10 г обработали раствором азотной кислоты, при этом выделилось 0,448 л газа (н.у.). Определите массовую долю сульфата бария в смеси.

Дано:                                   Решение:

m_смеси =  10 г

V_{газа =}  0,448 л

 

W %(BaSO₄)-?

                

           

                                                                                   0,448 л

                                +     2HNO₃  =  Ba(NO₃)₂   +    CO₂↑  +  H₂O,   

                                                                                  1 моль

                            10 г                                                    22,4 л/моль

                                  +    HNO₃  →

 

 

 

    

Из двух компонентов смеси с азотной кислотой реагирует только карбонат бария.

1. Находим массу карбоната бария, вступившего в реакцию.

          m(BaCO₃) n(BaCO₃)  • M(BaCO3) ;

из уравнения реакции видно, что количество вещества карбоната бария равно количеству вещества оксида углерода (IV), следовательно и по условии задачи равны.

           n(BaCO₃) = n (CO₂);  n(CO₂) = V(CO₂)/V_m;  n(CO₂) = 0,448 л / 22,4 л/моль = 0,02 моль.

           m(BaCO₃) = = 0,02 моль • 197 г/моль = 3,94 г.

2. Вычисляем массу сульфата бария в смеси:

           m(BaSO₄) = m_смеси - m(BaCO₃);    m(BaSO₄) = 10 – 3,94 = 6,06 г.

3.Определяем массовую долю сульфата бария в смеси:

           W %(BaSO₄) = (m(BaSO₄) / m(смеси)) • 100 %.

           W %(BaSO₄) = 6,06 г / 10 г • 100 % = 60,6 %.

 

Ответ: W %(BaSO₄) = 60,6 %.

 

 

Нахождение молекулярной формулы вещества.

 

В задании С₅ предлагается определить формулу, как правило, органического вещества. Разновидностями этого задания являются задачи четырёх типов. Они основаны на нахождении формулы вещества по следующим данным:

- по массовым долям элемента;

- по массовой доле одного элемента и общей формуле вещества;

- по массе (объёму) продуктов сгорания;

- по массам (объёмам) участников химической реакции.

Примеры решения задач:

7. Определите молекулярную формулу соединения, в котором массовые доли углерода, водорода, кислорода составлют39,97; 6,73; 53,30 % соответственно. Известно, что масса 300 мл (н.у.) этого соединения составляет 2,41 г.

 

Дано:                                                 Решение:

W %(C) = 39,97 %

W %(H) =  6,73 %

W %(O) =  53,30 %

m (C_xH_yO_z) = 2,41 г

V (C_xH_yO_z) = 300 мл (н.у.)       

 

             М.Ф. (C_xH_yO_z) -?

 

1. Определяем количество атомов углерода, водорода, кислорода по формуле   W(Э)

                                                                                                                                          Ar

X:Y:Z = 39,97/ 12 : 6,73/ 1,008 : 53,3/ 16 = 3,33: 6,66 : 3,33 ;

Используя в качестве наименьшего общего кратного 3,33, получаем простейшую формулу соединения: СН₂О.

2. Определяем  молярную массу соединения по соотношению:

     0,3 л – 2,41 г

   22,4 л – Х г         Х = (22,4 • 2,41) / 0,3 = 180.     М (C_xH_yO_z) = 180 г/моль.

3. Определяем молярную массу СН₂О.

     М(СН₂О) = 12 + 2• 1 + 16 = 30 ( г/моль).

4. Определяем отношение  М (C_xH_yO_z) / М(СН₂О) = 180 : 30 = 6.

5.  Определяем М.Ф. соединения, умножая стехиометрические коэффициенты в простейшей формуле на 6.

      СН₂О   ==>    С₆Н₁₂О₆. 

 

Ответ: М.Ф. С₆Н₁₂О_6.

 

8. Установите молекулярную формулу дибромалкана, содержащего 85,11 % брома.

Дано:                                          Решение:

W% (Br) = 85,11 %

 

  М.Ф.(C_xH_yBr_z)-?

 

1. Записываем общую формулу дибромалканов:      C_nH_2nBr₂

2. Рассчитываем число атомов в молекуле дибромалкана:

 

                                  2M(Br)

           W(Br) =

                              M(C_nH_2nBr₂)

                                  

            85,11 = 160 / 14n + 160;  n = 2.

 3. Формула дибромалкана:  C_nH_2nBr₂   =>    C₂H₄Br₂.

 

 Ответ: М.Ф. C₂H₄Br₂.

 

          

 

9. При сжигании 0,24 г некоторого соединения азота с водородом получено 0,27 г Н₂О и 168 мл азота (н.у.). Плотность паров соединения по воздуху 1,1. Выведите формулу соединения.

 

 

 

Дано:                                             Решение:

m (N_xH_y) = 0,24 г

m (H₂O) = 0,27 г

V (N₂) = 168 мл  (н.у.)

D_возд. = 1,1.                            

 

       М.Ф. (N_xH_y) -?

1. Определяем количество вещества воды и атомарного водорода:  n = m/М;

2. Определяем количество вещества азота:

              n(N) = 2n(N₂) = 2 • 0,168/22,4 = 0,015 моль

3. Находим число атомов элементов в соединении:

               x : y =0,030 : 0,015 = 2 :1  =>  NH₂.

4. Проверяем наличие других элементов в соединении:    n = m/М;

               m =  0,03 • 1,008 + 0,015 • 14 = 0,24 г  =>  других элементов нет ( m (N_xH_y) = 0,24 г)

5. Определяем молярную массу  (N_xH_y)

               М_г = 29 • D_возд  = 29 • 1,1 = 31,9 = 32 г/моль.

6. Рассчитываем массу простейшей формулы:

               М(NH₂) = 14 + 2 • 1 = 16.

7.  Определяем отношение  М(N_xH_y) : М(NH₂) = 32 : 16 = 2.

8.  .  Определяем М.Ф. соединения, умножая стехиометрические коэффициенты в простейшей формуле на 2.  NH₂   = >   N₂H₄.

 

Ответ: М.Ф. N₂H₄.

 

 

10. Выведите формулу одноатомного спирта, если при взаимодействии 27,6 г этого спирта с бромоводородом (в присутствии серной кислоты) получено 65,4 г бромалкана.

 

Дано:                                                         Решение:

m(C_nH_2n+1OH) = 27,6 г                                                                                                                                                                       

m(CnH_2n+1Br) = 65,4 г          

                                                      

 М,Ф, (C_nH_2n+1OH) -?

 

1. Составляем уравнение реакции:

         27,6                           H₂SO₄                 65,4 г          

    C_nH_2n+1OH + HBr                 C_nH_2n+1Br + H₂O

      1 моль                                               1 моль

     M=(14n+18)                                     M=14n+81

 Количества вещества спирта равно количеству вещества бромалкана:

     n (C_nH_2n+1OH) = n (CnH_2n+1Br);                                                         

2. Рассчитываем число атомов углерода (n) в молекуле спирта: n = m/M

     27,6/14n+18=65,4/14n+81

     (- 529,2)n = (- 1058,4)

      n = 2,  =>   C₂H₅OH.

    

Ответ: М.Ф. C₂H₅OH.