Решение
задач для подготовки к ЕГЭ по химии.
ТИП I. НЕРАСТВОРИМОСТЬ
ОТДЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ.
Задача 1. Смесь
алюминия и железа обработали избытком соляной кислоты, при этом выделилось 8,96
л газа (н.у.). Это же количество смеси обработали избытком раствора гидроксида
натрия, выделилось 6,72 л газа (н.у.). Найти массовую долю железа в исходной
смеси.
Решение
1) Составим
уравнения реакций взаимодействия металлов с
кислотой и
щелочью, при этом нужно учесть, что железо не реагирует с раствором щелочи:
2Al +
6HCl = 2AlCl3+ 3H2 ↑ (1)
2моль
3моль
Fe +
2HCl = FeCl2 +H2↑ (2)
1моль
1моль
2Al +
2NaOH + 6H2O == 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑ (3)
2моль
3моль
2) Поскольку со
щелочью реагирует только алюминий, то мож-
но найти его
количество вещества:
ν(Н2) = V/VM =
6,72 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,3 моль,
следовательно,
ν(Al) = 0,2 моль.
3) Поскольку для
обеих реакций были взяты одинаковые количества смеси, то в реакцию с
соляной кислотой
вступило такое же количество алюминия, как и в реакцию со щелочью,
– 0,2 моль.
По уравнению (1)
находим:
ν(Н2) = 0,3 моль.
4) Найдем
количество вещества водорода, выделившегося в результате реакции металлов с
кислотой:
νобщ(Н2) = V / VМ
= 8,96 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,4 моль.
5) Найдем
количество вещества водорода, выделившегося при взаимодействии железа с
кислотой, и затем количество вещества железа:
ν(Н2) = νобщ(Н2) –
ν(Н2) = 0,4 – 0,3 = 0,1 моль,
ν(Fe) = 0,1 моль.
6) Найдем массы
Al, Fe, массу смеси и массовую долю железа в смеси:
m(Al) = 27
(г/моль) * 0,2 (моль) = 5,4 г,
m(Fe) = 56
(г/моль) * 0,1 (моль) = 5,6 г,
mсмеси(Al, Fe) =
5,4 + 5,6 = 11 г,
ω(Fe) = mв-ва /
mсм = 5,6 / 11 = 0,5091 (50,91 %).
Ответ. ω(Fe) =
50,91 %.
ТИП II.
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Речь идет об
одновременно происходящих реакциях, с реагентом (реагентами) взаимодействуют
все компоненты смеси. Для определения порций отдельных компонентов придется использовать
алгебраический алгоритм. Поскольку в дальнейшем предстоят расчеты по уравнениям
реакций, в качестве неизвестной величины лучше всего выбрать количество
вещества.
Алгоритм 1.
Решение через систему уравнений с двумя неизвестными
(подходит для любой
задачи такого типа)
1. Составить
уравнения реакций.
2. Количества
веществ (ν) в исходной смеси обозначить через х, у моль и, согласно молярным
соотношениям по уравнениям реакций, выразить через х, у моль количества веществ
в
образовавшейся
смеси.
3. Составить
математические уравнения. Для этого следует выразить массу (или объем)
веществ через х, у
и молярную массу (молярный объем) по формулам:
m = ν*M; V =
ν*VМ.
4. Составить
систему уравнений и решить ее.
5. Далее решать
согласно условиям задачи
Задача 1.
Пластинку из магниево-алюминиевого сплава массой 3,9 г поместили
в раствор соляной
кислоты. Пластинка растворилась, и выделилось 4,48 л газа. Найти массовые доли
металлов в сплаве.
Решение
1) Запишем
уравнения реакции:
Mg + 2HCl = MgCl2
+H2↑
1моль
1моль
2Al+
6HCl = 2AlCl3 +3H2↑
2моль
3моль
2)
Обозначим количества веществ:
ν(Mg) = x моль;
ν(Н2) = х моль;
ν(Al) = y моль;
ν(Н2) = 1,5 у моль.
3) Составим
математические уравнения: найдем массы магния, алюминия и их смеси, а также ко-
личество вещества
выделившегося водорода:
m(Mg) = 24x,
m(Al) =
27y,
m(смеси) = 24х + 27y;
ν(Н2) = V/VM =
4,48 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,2 моль.
4) Составим
систему уравнений и решим ее:
24x+ 27y=3,9
x + 1,5y = 0, 2 .
х = 0,2 – 1,5у,
24(0,2 – 1,5у) +
27у = 3,9,
у = 0,1;
х = 0,2 – 1,5*0,1
= 0,05.
5) Найдем массы
магния и алюминия и их массовые доли в смеси:
m(Mg) = 0,05
(моль) * 24 (г /моль) = 1,2 г,
m(Al) = 0,1 (моль)
* 27 (г /моль) = 2,7 г,
ω(Mg) = m(Mg) /
m(см.) = 1,2 (г) / 3,9 (г) = 0,3077,
ω(Al) =
m(Al) / m(см.) =
2,7 / 3,9 = 0,6923.
Ответ. ω(Mg) =
30,77 %; ω(Al) =
69,23 %.
Задача 2. К
раствору, содержащему 5,48 г смеси сульфата и силиката натрия, прибавили
избыток хлорида бария, в результате образовалось 9,12 г осадка. Найти массы
солей в исходной смеси.
Решение
1) Составим
уравнения реакций:
Na2SO4 + BaCl2 =
BaSO4↓ + 2NaCl,
1моль
1моль
Na2SiO3
+ BaCl2 =BaSiO3↓+ 2NaCl.
1моль
1моль
2) Обозначим количества
веществ:
ν(Na2SO4) = x
моль,
ν(BaSO4) = х моль;
ν(Na2SiO3) = у
моль,
ν(BaSiO3) = у
моль.
3) Составим
формулы для массы веществ:
m(Na2SO4) = 142x,
m(BaSO4) = 233x,
m(Na2SiO3)
= 122y,
m(BaSiO3)
= 213y;
m(исх. см.) =
m(Na2SO4) + m(Na2SiO3),
m(обр. см.) =
m(BaSO4) + m(BaSiO3).
4) Составим
систему уравнений и решим ее:
142x+ 122y =5,48
233x+ 213y =9,12 .
х = 0,03, y =
0,01.
m(Na2SO4) = 0,03
(моль)æ142 (г/моль) = 4,26 г,
m(Na2SiO3) = 5,48
– 4,26 = 1,22 г.
Ответ. m(Na2SO4) =
4,26 г; m(Na2SiO3) = 1,22 г.
Алгоритм 2.
Решение через уравнение с одним неизвестным
(подходит только
для задач, в которых можно найти общее количество продукта, образующегося во
всех параллельных реакциях)
1. Составить
уравнения реакций.
2. Найти
количество образовавшегося вещества.
3. Обозначить
количество вещества, получившегося в результате одной реакции, через
х моль, тогда
количество вещества, получившегося в результате второй реакции, будет равно:
(ν – х). Выразить,
согласно уравнениям реакций, количества веществ в исходной смеси.
4. Выразить массы
веществ, составить и решить уравнение с одним неизвестным.
Из двух задач,
решенных по алгоритму 1, этим способом можно решить только задачу 1. (в разделе
ТИП II.
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Решение задачи 1
1) Составим
уравнения реакций:
Mg+ 2HCl = MgCl2 +
H2 ↑ (1)
1моль
1моль
2Al+
6HCl = 2AlCl3 +3H2↑ (2)
2моль
3моль
2) Найдем
количество вещества образовавшегося водорода:
ν(Н2) = V / VМ =
4,48 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,2 моль.
3) Обозначим
количество вещества водорода, получившегося по реакции (2),
ν(Н2) = х моль,
тогда количество вещества водорода, получившегося по реакции (1),
равно: ν(Н2) = 0,2
– х.
Согласно
уравнениям реакций в исходной смеси было:
ν(Mg) = 0,2 – x;
ν(Al) = 2x / 3.
4) Выразим массы:
m(Mg) = 24(0,2 –
x) = 4,8 – 24x,
m(Al) = 27æ2x /3 =
18х.
Составим уравнение
с одним неизвестным:
4,8 – 24х + 18х =
3,9;
х = 0,15.
ν(Mg) = 0,2 – 0,15
= 0,05 моль;
ν(Al) = 2/3 * 0,15
= 0,1 моль.
5) Найдем массы
магния и алюминия и их массовые доли в смеси:
m(Mg) = 0,05
(моль) * 24 (г /моль) = 1,2 г,
m(Al) = 0,1 (моль)
* 27 (г /моль) = 2,7 г,
ω(Mg) = m(Mg) /
m(см.) = 1,2 (г) / 3,9 (г) = 0,3077,
ω(Al) =
m(Al) / m(см.) =
2,7 / 3,9 = 0,6923.
Ответ. ω(Mg) =
30,77 %; ω(Al) =
69,23 %.
ТИП III.
КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАДАЧИ
Задача 1. При
обработке 17,4 г смеси алюминия, железа и меди избытком соляной кисло-
ты выделилось 8,96
л (н.у.) . Не растворившийся в соляной кислоте остаток растворился
в
концентрированной азотной кислоте с выделением 4,48 л газа (н.у.). Определить
состав
исходной смеси (в
%).
Решение
1) Составим
уравнения реакций:
Fe+ 2HCl = FeCl2 +
H2↑
1моль
1моль
2Al+
6HCl = 2AlCl3 +3H2↑
2моль
3моль
Cu+
4HNO3 == Сu(NO3)2
+ 2NO2↑+ 2H2O.
1моль
2моль
2) Найдем
количество вещества оксида азота(IV) и количество
вещества и массу
меди:
ν(NO2) = V / VМ =
4,48 л / 22,4 (л/моль) = 0,2 моль,
ν(Сu) = 0,1 моль;
m(Cu) = M * ν ==
64 (г/моль) * 0,1 (моль) = 6,4 г.
3) Найдем массу
смеси железа и алюминия:
m(Fe, Al) = 17,4
(г) – 6,4 (г) = 11 г.
4) Обозначим
количества веществ:
ν(Fe) = x моль,
ν(Н2) = х моль;
ν(Al) = y моль,
ν(Н2) = 1,5 у моль.
5) Выразим массы
Fe и Al через x и y; найдем количество вещества водорода:
m(Fe) = 56x; m(Al)
= 27y;
ν(Н2) = V / VМ =
8,96 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,4 моль.
6) Составим
систему уравнений и решим ее:
56x + 27y = 11
X + 1,5y =0,4 .
х = 0,4 – 1,5у;
56(0,4 – 1,5у) +
27у = 11,
у = 0,2;
х = 0,4 – 1,5*0,2
= 0,1.
7) Найдем массы
железа и алюминия, затем массовые доли веществ в смеси:
m(Fe) = 0,1 (моль)
* 56 (г/моль) = 5,6 г,
m(Al) = 0,2 (моль)
* 27 (г/моль) = 5,4 г;
ω(Cu) = m(Cu) /
m(см.) = 6,4 (г) / 17,4 (г) = 0,368,
ω(Fe) = m(Fe) /
m(см.) = 5,6 (г) / 17,4 (г) = 0,322,
ω(Al) =
m(Al) / m(см.) =
5,4 (г) /
17,4 (г) =
0,31.
Ответ. ω(Сu) =
36,8 %; ω(Fe) =
32,2 %; ω(Al) =
31 %.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.