Найважчі завдання єге хімія. Важкі завдання еге з хімії. Особливості поведінки деяких окислювачів та відновників
У школі я мала хімію для галочки, не більше. У 9 класі півроку не було цього предмета, а решту півроку вів... пожежник. У 10-11 класі хімія проходила так: половину семестру я не ходив на неї, потім здавав три скачені презентації, і мені ставили горду «п'ять», тому що їздити 6 днів на тиждень за 12 км до школи (жив у селі, навчався у місті) було, м'яко кажучи, ліньки.
І ось у 11 класі я вирішив здавати хімію. Рівень мого знання хімії дорівнював нулю. Пам'ятаю, як був здивований існуванням іона амонію:
– Тетяно Олександрівно, що це таке? (Вказую на NH4+)
- Іон амонію, що утворюється при розчиненні аміаку у воді, схожий з іоном калію
- Вперше бачу
Тепер про Тетяну Олександрівну. Це мій репетитор з хімії з жовтня до червня 13/14 навчального року. До лютого я просто ходив до неї, просиджував штани, слухав нудну теорію з загальної та неорганічної хімії. Потім настав лютий і я зрозумів, що ЄДІ надто близько... Що робити?! Готуватись!
Підписуйся на «ПУ» утелеграмі . Тільки найважливіше.
Поступово, вирішуючи варіанти (спочатку без органіки) я готувався. Наприкінці березня ми закінчили вивчення НЕОРГАНІКИ, був пробник, який я написав на 60 балів і чомусь дуже тішився. А ціль була потужна, понад 90 балів (на мій факультет потрібно було багато балів). А все знання органіки обмежувалося гомологічним рядом метану.
За квітень-травень було складне завдання: вивчити всю органіку. Що ж, я сидів до 11-ї ночі, поки не злипалися очі, вирішував тести, набивав руку. Пам'ятаю, що останнього вечора перед іспитом розбирав тему «аміни». Загалом часу в обріз.
Як проходив сам іспит: зранку вирішував один варіант (щоб увімкнути мозок), прийшов до школи. Це була насторожена година мого життя. По-перше, хімія для мене була найскладнішим іспитом. По-друге, відразу після хімії мали сказати результати ЄДІ з російської. На іспиті ледве вистачило часу, хоча дорахувати завдання С4 не вистачило. Здав на 86 балів, що непогано для кількох місяців підготовки. Помилки були в частині С, одна В (якраз на аміни) і одна спірна помилка в А, але подавати апеляцію на А не можна.
Тетяна Олександрівна заспокоювала, казала, що просто ще не вклалося в голові. Але на цьому історія не закінчується...
На свій факультет я не вступив минулого року. Тому було ухвалено рішення: з другого разу вийде!
Почав готуватися з першого вересня. На цей раз не було ніякої теорії, просто нарішування тестів, чим більше і швидше, тим краще. Додатково займався «складною» хімією для вступного іспиту до університету, а також півроку я мав предмет під назвою «загальна та неорганічна хімія», який вела сама Ольга Валентинівна Архангельська, організатор Всеросійської олімпіади з хімії. Так минуло півроку. Знання хімії зросло у рази. Приїхав додому у березні, повна ізоляція. Продовжив підготовку. Я просто вирішував випробування! Багато! Загалом близько 100 тестів, причому деякі з них по кілька разів. Склав іспит на 97 балів за 40 хвилин.
1) Обов'язково вивчайте теорію, а чи не лише вирішуйте тести. Найкращим підручником вважаю «Початки хімії» Єрьоміна та Кузьменко. Якщо книга здасться надто великою і складною, тобто спрощена версія (якої достатньо для ЄДІ) – «Хімія для школярів старших класів і вступників до ВНЗ»;
2) Окремо зверніть увагу на теми: виробництва, техніка безпеки, хімічний посуд (як би це абсурдно не звучало), альдегіди та кетони, пероксиди, d-елементи;
3) Вирішивши тест, обов'язково перевірте свої помилки. Не просто порахуйте кількість помилок, а саме подивіться яка відповідь правильна;
4) Використовуйте круговий спосіб розв'язання. Тобто вирішували збірку 50 тестів, вирішуйте її знову, через місяць-два. Так ви закріпите матеріал, що мало запам'ятовується для вас;
5) Шпаргалкам – бути! Пишіть шпаргалки, обов'язково від руки та бажано дрібно. Таким чином, ви запам'ятаєте проблемну інформацію краще. Ну і ніхто не забороняє ними скористатися на іспиті (тільки в туалеті!), Головне бути обережним.
6) Розрахуйте свій час разом із оформленням. Головна проблема іспиту з хімії – нестача часу;
7) Оформляйте завдання (бажано) так, як вони оформлюються у збірниках. Замість "ню" пишіть "n", наприклад.
Розповів Єгор Радників
Частина З на ЄДІ з хімії починається із завдання С1, яке передбачає складання окислювально-відновної реакції (що містить частину реагентів і продуктів). Воно сформульовано таким чином:
З 1. Використовуючи метод електронного балансу, складіть рівняння реакції. Визначте окислювач та відновник.
Часто абітурієнти вважають, що це завдання не потребує особливої підготовки. Однак воно містить підводне каміння, яке заважає отримати за нього повний бал. Давайте розберемося, на що звернути увагу.
Теоретичні відомості.
Перманганат калію як окислювач.
+ відновники | ||
у кислому середовищі | у нейтральному середовищі | у лужному середовищі |
(Сіль тієї кислоти, яка бере участь у реакції) |
Манганат або , - |
Дихромат та хромат як окислювачі.
(кисле та нейтральне середовище), (лужне середовище) + відновники завжди виходить | ||
кисле середовище | нейтральне середовище | лужне середовище |
Солі тих кислот, які беруть участь у реакції: | у розчині, або в розплаві |
Підвищення ступенів окислення хрому та марганцю.
+ дуже сильні окислювачі (завжди незалежно від середовища!) | ||
, солі, гідроксокомплекси | + дуже сильні окислювачі: а), кисневмісні солі хлору (у лужному розплаві) б) (у лужному розчині) |
Лужне середовище: утворюється хромат |
, солі | + дуже сильні окислювачі в кислому середовищі або |
Кисле середовище: утворюється дихроматабо дихромова кислота |
- оксид, гідроксид, солі | + дуже сильні окислювачі: , кисневмісні солі хлору (у розплаві) |
Лужне середовище: Манганат |
- солі | + дуже сильні окислювачі в кислому середовищі або |
Кисле середовище: Перманганат |
Азотна кислота із металами.
- не виділяється водень, утворюються продукти відновлення азоту
Чим активніший метал і чим менша концентрація кислоти, тим далі відновлюється азот | ||||
Неметали+конц. кислота |
Неактивні метали (правіше заліза) + розб. кислота | Активні метали (лужні, лужноземельні, цинк) + конц. кислота | Активні метали (лужні, лужноземельні, цинк) + кислота середнього розведення | Активні метали (лужні, лужноземельні, цинк) дуже розб. кислота |
Пасивація:з холодною концентрованою азотною кислотою не реагують: |
||||
Чи не реагуютьз азотною кислотою ні за якої концентрації: |
Сірчана кислота із металами.
- розведена сірчана кислотареагує як звичайна мінеральна кислота з металами ліворуч у ряді напруг, при цьому виділяється водень;
- при реакції з металами концентрованоюсірчаної кислоти не виділяється водень, утворюються продукти відновлення сірки
Неактивні метали (правіше заліза) + конц. кислота Неметали+конц. кислота |
Лужноземельні метали + конц. кислота | Лужні метали та цинк + концентрована кислота. | Розведена сірчана кислота поводиться як звичайна мінеральна кислота (наприклад, соляна) | |
Пасивація:з холодною концентрованою сірчаною кислотою не реагують: |
||||
Чи не реагуютьіз сірчаною кислотою ні за якої концентрації: |
Диспропорціонування.
Реакції диспропорціонування- це реакції, в яких один і той жеелемент є і окислювачем, і відновником, одночасно і підвищуючи, і знижуючи свій рівень окислення:
Диспропорціонування неметалів – сірки, фосфору, галогенів (крім фтору).
Сірка + луг 2 солі, сульфід та сульфіт металу (реакція йде при кип'ятінні) | і |
Фосфор + луг фосфін та сіль гіпофосфіт(Реакція йде при кип'ятінні) | і |
Хлор, бром, йод + вода (без нагрівання) 2 кислоти, Хлор, бром, йод + луг (без нагрівання) 2 солі та вода |
і |
Бром, йод + вода (при нагріванні) 2 кислоти, Хлор, бром, йод + луг (при нагріванні) 2 солі та вода |
і |
Диспропорціонування оксиду азоту (IV) та солей.
+ вода 2 кислоти, азотна та азотиста + луг 2 солі, нітрат та нітрит |
і |
і | |
і |
Активність металів та неметалів.
Для аналізу активності металів використовують або електрохімічний ряд напруг металів, або їхнє положення в Періодичній таблиці. Чим активніший метал, тим легше він віддаватиме електрони і тим найкращим відновником він буде в окисно-відновних реакціях.
Електрохімічний ряд напруги металів.
Особливості поведінки деяких окислювачів та відновників.
а) кисневмісні солі та кислоти хлору в реакціях із відновниками зазвичай переходять у хлориди:
б) якщо в реакції беруть участь речовини, в яких один і той же елемент має негативний і позитивний ступінь окислення - вони зустрічаються в нульовому ступені окислення (виділяється проста речовина).
Необхідні навички.
- Розташування ступенів окиснення.
Необхідно пам'ятати, що ступінь окислення – це гіпотетичнийзаряд атома (тобто умовний, уявний), але він повинен не виходити за рамки здорового глузду. Він може бути цілим, дробовим або рівним нулю.Завдання 1: Розставте ступеня окиснення в речовинах:
- Розташування ступенів окиснення в органічних речовинах.
Пам'ятайте, що нас цікавлять ступеня окислення лише атомів вуглецю, які змінюють своє оточення у процесі ОВР, у своїй загальний заряд атома вуглецю та її невуглецевого оточення приймається за 0.Завдання 2: Визначте ступінь окислення атомів вуглецю, обведених рамкою разом із невуглецевим оточенням:
2-метилбутен-2: - =
ацетон:
оцтова кислота: -
- Не забувайте ставити собі головне питання: хто в цій реакції віддає електрони, а хто їх приймає, і у що вони переходять? Щоб не виходило, що електрони прилітають із нізвідки або відлітають у нікуди.
Приклад:
У цій реакції треба побачити, що іодид калію може бути тільки відновникомтому нітрит калію прийматиме електрони, знижуючисвій ступінь окиснення.
Причому в цих умовах (розведений розчин) азот переходить з в найближчий ступінь окислення. - Упорядкування електронного балансу складніше, якщо формульна одиниця речовини містить кілька атомів окислювача чи відновника.
У цьому випадку це необхідно враховувати у напівреакції, розраховуючи кількість електронів.
Найчастіша проблема - з дихроматом калію, коли він у ролі окислювача переходить у:Ці ж двійки не можна забути при вирівнюванні, адже вони вказують число атомів цього виду в рівнянні.
Завдання 3: Який коефіцієнт потрібно поставити перед і перед
Завдання 4: Який коефіцієнт у рівнянні реакції стоятиме перед магнієм?
- Визначте, у якому середовищі (кислому, нейтральному або лужному) протікає реакція.
Це можна зробити або про продукти відновлення марганцю і хрому, або за типом сполук, які вийшли в правій частині реакції: наприклад, якщо в продуктах ми бачимо кислоту, кислотний оксид- значить, це точно не лужне середовище, а якщо випадає гідроксид металу - точно не кисле. Ну і зрозуміло, якщо в лівій частині ми бачимо сульфати металів, а в правій – нічого схожого на сполуки сірки – мабуть, реакція проводиться у присутності сірчаної кислоти.Завдання 5: Визначте середовище та речовини у кожній реакції:
- Пам'ятайте, що вода - вільний мандрівник, вона може брати участь у реакції, так і утворюватися.
Завдання 6:В якому боці реакції опиниться вода? Що перейде цинк?
Завдання 7: М'яке та жорстке окислення алкенів.
Допишіть та зрівняйте реакції, попередньо розставивши ступеня окиснення в органічних молекулах:(хол. р-н.)
(водн.р-р) - Іноді якийсь продукт реакції можна визначити, тільки склавши електронний баланс і зрозумівши, яких частинок у нас більше:
Завдання 8:Які продукти вийдуть? Допишіть та зрівняйте реакцію:
- У що переходять реагенти реакції?
Якщо відповідь на це питання не дають вивчені нами схеми, то потрібно проаналізувати, які реакції окислювач і відновник - сильні чи не дуже?
Якщо окислювач середньої сили, навряд чи може окислити, наприклад, сірку з в , зазвичай окислення йде лише до .
І навпаки, якщо - сильний відновник і може відновити сірку з , то тільки до .Завдання 9: У що перейде сірка? Допишіть та зрівняйте реакції:
(Конц.)
- Перевірте, щоб реакції був і окислювач, і відновник.
Завдання 10: Скільки ще продуктів у цій реакції, та яких?
- Якщо обидві речовини можуть виявляти властивості і відновника, і окислювача - треба продумати, яке їх більшеактивний окисник. Тоді другий буде відновником.
Завдання 11: Хто із цих галогенів окислювач, а хто відновник?
- Якщо один із реагентів - типовий окислювач чи відновник - тоді другий «виконуватиме його волю», або віддаючи електрони окислювачу, або приймаючи у відновника.
Пероксид водню - речовина з подвійною природою, у ролі окислювача (яка більш характерна) перетворюється на воду, а ролі відновника - перетворюється на вільний газоподібний кисень.
Завдання 12: Яку роль виконує пероксид водню у кожній реакції?
Послідовність розміщення коефіцієнтів у рівнянні.
Спочатку поставте коефіцієнти, отримані з електронного балансу.
Пам'ятайте, що подвоювати чи скорочувати їх можна тількиразом. Якщо будь-яка речовина виступає і ролі середовища, й у ролі окислювача (відновника) - його треба буде зрівнювати пізніше, коли майже всі коефіцієнти розставлені.
Передостаннім урівнюється водень, а по кисню ми тільки перевіряємо!
Не поспішайте, перераховуючи атоми кисню! Не забувайте множити, а не складати індекси та коефіцієнти.
Число атомів кисню в лівій та правій частині має зійтися!
Якщо цього не сталося (за умови, що ви вважаєте їх правильно), значить, десь помилка.
Можливі помилки.
- Розставляння ступенів окислення: перевіряйте кожну речовину уважно.
Часто помиляються у таких випадках:а) ступеня окиснення у водневих сполуках неметалів: фосфін - ступінь окиснення у фосфору - негативна;
б) в органічних речовинах - перевірте ще раз, чи все оточення атома враховано;
в) аміак та солі амонію - в них азот завждимає ступінь окислення;
г) кисневі солі та кислоти хлору - в них хлор може мати ступінь окислення;
д) пероксиди і надпероксиди - в них кисень не має ступеня окислення, буває, а в - навіть;
е) подвійні оксиди: - у них метали мають дві різніступеня окислення, зазвичай лише одна з них бере участь у перенесенні електронів.Завдання 14: Допишіть та зрівняйте:
Завдання 15: Допишіть та зрівняйте:
- Вибір продуктів без урахування перенесення електронів - тобто, наприклад, реакції є тільки окислювач без відновника або навпаки.
Приклад: у реакції вільний хлор часто губиться. Виходить, що електрони до марганца прилетіли з космосу.
- Невірні з хімічної точки зору продукти: не може вийти така речовина, яка вступає у взаємодію із середовищем!
а) у кислому середовищі не може вийти оксид металу, основа, аміак;
б) у лужному середовищі не вийде кислота чи кислотний оксид;
в) оксид або тим більше метал, що бурхливо реагують з водою, не утворюються у водному розчині.Завдання 16: Знайдіть у реакціях помилковіпродукти, поясніть, чому вони не можуть виходити в цих умовах:
Відповіді та рішення до завдань із поясненнями.
Завдання 1:
Завдання 2:
2-метилбутен-2: - =
ацетон:
оцтова кислота: -
Завдання 3:
Оскільки молекулі дихромата 2 атома хрому, то й електронів вони віддають у 2 рази більше - тобто. 6.
Завдання 4:
Бо в молекулі два атоми азотуцю двійку треба врахувати в електронному балансі - тобто. перед магнієм повинен бутикоефіцієнт.
Завдання 5:
Якщо середовище лужне, то фосфор існуватиме у вигляді солі- фосфату калію.
Якщо середовище кисле, то фосфін перетворюється на фосфорну кислоту.
Завдання 6:
Бо цинк - амфотернийметал, у лужному розчині він утворює гідроксокомплекс. В результаті розміщення коефіцієнтів виявляється, що вода повинна бути присутня в лівій частині реакції:
Завдання 7:
Електрони віддають два атомиу молекулі алкену. Тому ми маємо врахувати загальнекількість відданих всією молекулою електронів:
(хол. р-н.)
Зверніть увагу, що з 10 іонів калію 9 розподілено між двома солями, тому луги вийде тільки однамолекули.
Завдання 8:
У процесі складання балансу ми бачимо, що на 2 іони припадає 3 сульфат-іони. Значить, крім сульфату калію, утворюється ще сірчана кислота(2 молекули).
Завдання 9:
(перманганат не дуже сильний окислювач у розчині; зверніть увагу, що вода переходитьв процесі вирівнювання вправо!)
(Конц.)
(Концентрована азотна кислота дуже сильний окислювач)
Завдання 10:
Не забудьте, що марганець приймає електрони, при цьому хлор їх повинен віддати.
Хлор виділяється у вигляді простої речовини.
Завдання 11:
Що в підгрупі неметал, то більше він активний окислювач, тобто. хлор у цій реакції буде окислювачем. Йод перетворюється на найбільш стійку йому позитивну ступінь окислення , утворюючи йодну кислоту.
Завдання 12:
(Пероксид - окислювач, т.к. відновник -)
(Пероксид - відновник, тому що окислювач - перманганат калію)
(Пероксид - окислювач, тому що роль відновника більш характерна для нітриту калію, який прагне перейти в нітрат)
Загальний заряд частки надпероксиду калію дорівнює . Тому він може віддати лише.
(водний розчин) (кисле середовище) |
Слайд 2
«Щоб уникати помилок, треба набиратися досвіду; щоб набиратися досвіду, треба робити помилки».
Слайд 3
З 1. Використовуючи метод електронного балансу, складіть рівняння реакції. Визначте окислювач та відновник.
Слайд 4
Необхідні навички
Розставляння ступенів окислення Задавати собі головне питання: хто в цій реакції віддає електрони, а хто приймає? Визначте, у якому середовищі (кислому, нейтральному або лужному) протікає реакція. якщо в продуктах ми бачимо кислоту, кислотний оксид – значить, це точно не лужне середовище, а якщо випадає гідроксид металу – точно не кисле. Перевірте, щоб у реакції був і окислювач, і відновник Якщо обидві речовини можуть проявляти властивості і відновлювача, і окислювача - треба продумати, яке їх активніший окислювач. Тоді другий буде відновником.
Слайд 5
Послідовність розміщення коефіцієнтів у рівнянні
Спочатку проставте коефіцієнти, отримані з електронного балансу. Якщо якась речовина виступає і в ролі середовища, і в ролі окислювача (відновника) - його треба буде зрівнювати пізніше, коли майже всі коефіцієнти розставлені.
Слайд 6
Можливі помилки
Розстановка ступенів окиснення: а) ступеня окиснення у водневих сполуках неметалів: фосфін РН3 – ступінь окиснення у фосфору – негативний; б) в органічних речовинах - перевірте ще раз, чи все оточення атома С враховано в) аміак і солі амонію - в них азот завжди має ступінь окислення -3 в) кисневі солі та кислоти хлору - в них хлор може мати ступінь окислення +1, +3, +5, +7; г) подвійні оксиди: Fe3O4, Pb3O4 - у яких метали мають дві різні ступеня окислення, зазвичай лише одне їх бере участь у переносі електронів.
Слайд 7
2. Вибір продуктів без урахування перенесення електронів - тобто, наприклад, у реакції є тільки окислювач без відновника або навпаки 3. Невірні з хімічної точки зору продукти: не може вийти така речовина, яка вступає у взаємодію з середовищем! а) у кислому середовищі не може вийти оксид металу, основа, аміак; б) у лужному середовищі не вийде кислота чи кислотний оксид; в) оксид або тим більше метал, що бурхливо реагують з водою, не утворюються у водному розчині.
Слайд 8
Слайд 9
Підвищення ступенів окиснення марганцю
Слайд 10
Дихромат та хромат як окислювачі.
Слайд 11
Підвищення ступенів окислення хрому
Слайд 12
Азотна кислота з металами. - не виділяється водень, утворюються продукти відновлення азоту
Слайд 13
Диспропорціонування
Реакції диспропорціонування- це реакції, в яких той самий елемент є і окислювачем, і відновником, одночасно і підвищуючи, і знижуючи свій ступінь окислення:
Слайд 14
Сірчана кислота з металами
Розведена сірчана кислота реагує як звичайна мінеральна кислота з металами лівіше Н у ряді напруг, при цьому виділяється водень; - при реакції з металами концентрованої сірчаної кислоти не виділяється водень, утворюються продукти відновлення сірки.
Слайд 15
Диспропорціонування оксиду азоту (IV) та солей.
Слайд 16
2. Взаємозв'язок різних класів неорганічних речовин
Зміни у КІМ 2012 року
Слайд 17
Завдання С2 запропоноване у двох форматах. В одних варіантах КІМ воно буде запропоновано в попередньому форматі, а в інших у новому, коли умова завдання є описом конкретного хімічного експерименту, хід якого екзаменований повинен буде відобразити за допомогою рівнянь відповідних реакцій.
Слайд 18
С2.1. (колишній формат) – 4 бали. Дані речовини: оксид азоту (IV), мідь, розчин гідроксиду калію та концентрована сірчана кислота. Напишіть рівняння чотирьох можливих реакцій між усіма запропонованими речовинами, не повторюючи кількох реагентів.
С2.2.(У новому форматі) – 4 бали. Сіль, отриману при розчиненні заліза в гарячій концентрованій сірчаній кислоті, обробили надлишком розчину натрію гідроксиду. Випав бурий осад відфільтрували і прожарили. Отриману речовину сплавили із залізом. Напишіть рівняння описаних реакцій.
Слайд 19
1 або 2 реакції зазвичай «лежать на поверхні», демонструючи або кислотні, або основні властивості речовини У наборі чотирьох речовин, як правило, зустрічаються типові окислювачі і відновники. У цьому випадку як мінімум одна є ОВР Для написання реакцій між окислювачем і відновником необхідно: 1. припустити, до якого можливого значення підвищиться ступінь окислення атома-відновника і в якому продукті реакції він її проявляти; 2. припустити, якого можливого значення знизиться ступінь окислення атома-окислителя й у якому продукті реакції він її проявляти. Обов'язковий мінімум знань
Слайд 20
Типові окислювачі та відновники в порядку ослаблення окисних та відновлювальних властивостей
Слайд 21
Дано чотири речовини: оксид азоту (IV), йодоводород, розчин гідроксиду калію, кисень. 1. кислота + луг а) є 2 окислювача: NО2іО2 б) відновник: НI 2. 4HI + О2 = 2I2 + 2Н2О 3. NО2 + 2HI = NO + I2 + Н2О Диспропорціонування в розчинах луги NaN = N2 Н2О
Слайд 22
3. Генетичний зв'язок між основними класами органічних речовин
Слайд 23
Загальні властивостікласів органічних речовин Загальні способи одержання органічних речовин Специфічні властивості деяких конкретних речовин Обов'язковий мінімум знань
Слайд 24
Більшість перетворень Вуглеводнів у кисневмісні сполуки відбувається через галогенпохідні при подальшій дії на них лугів Взаємоперетворення вуглеводнів і кисневмісних органічних речовин
Слайд 25
Основні перетворення бензолу та його похідних
Зверніть увагу, що у бензойної кислоти та нітробензолу реакції заміщення йдуть у мета-положеннях, а у більшості інших похідних бензолу – в орто та пара-положеннях.
Слайд 26
Отримання азотовмісних органічних речовин
Слайд 27
Взаємоперетворення азотовмісних сполук
Необхідно пам'ятати, що взаємодія амінів з галогеналканами відбувається зі збільшенням числа радикалів атома азоту. Так можна з первісних амінів одержувати солі вторинних, та був із них одержувати вторинні аміни.
Слайд 28
Окисно-відновні властивості кисневмісних сполук
Окислювачами спиртів найчастіше є оксид міді (II) або перманганат калію, а окислювачами альдегідів та кетонів - гідроксид міді (II), аміачний розчин оксиду срібла та інші окислювачі Відновником є водень
Слайд 29
Одержання похідних карбонових кислот
Сектор 1 – хімічні реакції з розривом зв'язків О-Н (отримання солей) Сектор 2 – хімічні реакції із заміною гідроксогрупи на галоген, аміногрупу або одержання ангідридів Сектор 3 – одержання нітрилів
Слайд 30
Генетичний зв'язок між похідними карбонових кислот
Слайд 31
Типові помилкипід час виконання завдання СЗ: незнання умов протікання хімічних реакцій, генетичного зв'язку класів органічних сполук; незнання механізмів, сутності та умов реакцій за участю органічних речовин, властивостей та формул органічних сполук; невміння передбачити властивості органічного з'єднанняна основі уявлень про взаємний вплив атомів у молекулі; незнання окисно-відновних реакцій (наприклад, з перманганатом калію).
Слайд 32
4. Розрахунки за рівняннями реакцій
Слайд 33
Класифікація задач
Слайд 34
Розрахунки за рівняннями реакцій. Газ, що виділився при взаємодії 110 мл 18%-ного розчину HCl (ρ = 1,1 г/мл) і 50 г 1,56%-ного розчину Na2S пропустили через 64 г 10,5%-ного розчину нітрату свинцю. Визначте масу солі, яка випала в осад.
Слайд 35
ІІ. Завдання на суміші речовин На нейтралізацію 7,6 г суміші мурашиної та оцтової кислот витрачено 35 мл 20% розчину гідроксиду калію (щільність 1,20 г/мл). розрахуйте масу оцтової кислоти та її масову частку у вихідній суміші кислот.
Слайд 36
ІІІ. Визначення складу продукту реакції (завдання на «тип солі») Аміак об'ємом 4,48 л (н.у) пропустили через 200 г 4,9% розчину ортофосфорної кислоти. Назвіть сіль, що утворюється в результаті реакції, та визначте її масу.
Слайд 37
IV. Знаходження масової частки одного з продуктів реакції в розчині за рівнянням матеріального балансу Оксид, що утворився при спалюванні 18,6 г фосфору 44,8 л (н.у.) кисню, розчинили в 100 мл дистильованої води. Розрахуйте масову частку ортофосфорної кислоти отриманому розчині.
Слайд 38
Яку масу гідриду літію потрібно розчинити в 200 мл води, щоб отримати розчин з масовою часткою гідроксиду 10%? Який колір набуде метилоранжу при додаванні його в отриманий розчин? Запишіть рівняння реакції та результати проміжних обчислень.
Муніципальний бюджетний загальноосвітній заклад
«Середня загальноосвітня школа № 37
з поглибленим вивченням окремих предметів»
м. Виборг, Ленінградська область
«Рішення розрахункових завдань підвищеного рівня складності»
(матеріали з підготовки до ЄДІ)
вчитель хімії
Підкладова Любов Михайлівна
2015 р.
Статистика проведення ЄДІ свідчить, що приблизно половина школярів справляється із половиною завдань. Аналізуючи результати перевірки результатів ЄДІ з хімії учнів нашої школи, я дійшла висновку, що необхідно посилити роботу з розрахункових завдань, тому обрала методичну тему"Рішення завдань підвищеної складності".
Завдання - особливий вид завдань, що вимагає від навчань застосування знань у складанні рівнянь реакцій, іноді декількох, складання логічного ланцюжка у проведенні розрахунків. В результаті рішення з певного набору вихідних даних мають бути отримані нові факти, відомості, значення величин. Якщо алгоритм виконання завдання наперед відомий, воно перетворюється із завдання на вправу, мета яких – перетворення умінь на навички, доведення їх до автоматизму. Тому на перших заняттях з підготовки учнів до ЄДІ нагадую про величини та одиниці їх виміру.
Величина
Позначення
Одиниці виміру
у різних системах
р, мг, кг, т, …*(1г = 10 -3 кг)
л, мл, см 3 м 3 …
* (1мл = 1см 3 , 1 м 3 = 1000л)
густина
г/мл, кг/л, г/л,...
Відносна атомна маса
Відносна молекулярна маса
Молярна маса
г/моль, …
Молярний обсяг
V m або V M
л/моль, …(при н.у. – 22,4 л/моль)
Кількість речовини
моль, кмоль, млмоль
Відносна щільність одного газу по іншому
Масова частка речовини у суміші або розчині
Об'ємна частка речовини у суміші або розчині
Молярна концентрація
моль/л
Вихід продукту від теоретично можливого
Постійна Авогадро
N A
6,02 10 23 моль -1
Температура
t 0 або
за шкалою Цельсія
за шкалою Кельвіна
Тиск
Па, кПа, атм., мм. рт. ст.
Універсальна газова постійна
8,31 Дж/моль∙К
Нормальні умови
t 0 = 0 0 C або Т = 273К
Р = 101,3 кПа = 1атм = 760 мм. рт. ст.
Потім пропоную алгоритм розв'язання задач, який використовую протягом кількох років у своїй роботі.
"Алгоритм вирішення розрахункових завдань".
V(р-ра)V(р-ра)
↓ρ ∙ Vm/ ρ
m(р-ра)m(р-ра)
↓m∙ ω m/ ω
m(В-ва)m(В-ва)
↓ m/ MM∙ n
n 1 (В-ва)-- за ур. р-ції.→ n 2 (В-ва)→
V(газу) / V M ↓ n∙ V M
V 1 (газу)V 2 (газу)
Формули, що використовуються для вирішення задач.
n = m / Mn(газу) = V(газу) / V M n = N / N A
ρ = m / V
D = M 1(газу) / M 2(газу)
D(H 2 ) = M(газу) / 2 D(пов.) = M(газу) / 29
(М (Н 2 ) = 2 г/моль; М (пов.) = 29 г/моль)
ω = m(В-ва) / m(суміші або розчину) = V(В-ва) / V(суміші або розчину)
= m(практ.) / m(теор.) = n(практ.) / n(теор.) = V(практ.) / V(Теор.)
З = n / V
М (суміші газів) = V 1 (газу) ∙ M 1(газу) + V 2 (газу) ∙ M 2(газу) / V(суміші газів)
Рівняння Менделєєва – Клапейрона:
P∙ V = n∙ R∙ T
Для здачі ЄДІ, де типи завдань досить стандартні (№24, 25, 26), що навчається потрібно передусім показати знання стандартних алгоритмів обчислень, і лише у завданні №39 йому може зустрітися завдання з невизначеним йому алгоритмом.
Класифікація хімічних завдань підвищеної складності утруднена тим, що більшість із них – завдання комбіновані. Я поділила розрахункові завдання на дві групи.
1.Завдання без використання рівнянь реакцій. Описується деякий стан речовини або складної системи. Знаючи одні характеристики цього стану, треба знайти інші. Прикладом можуть бути завдання:
1.1 Розрахунки за формулою речовини, характеристиками порції речовини
1.2 Розрахунки за характеристиками складу суміші, розчину.
Завдання зустрічаються в ЄДІ - № 24. Для тих, хто навчається, вирішення таких завдань не викликає труднощів.
2. Завдання з використанням одного чи кількох рівнянь реакцій. Для їх вирішення, крім характеристик речовин, треба використовувати і характеристики процесів. У задачах цієї групи можна виділити такі типи завдань підвищеної складності:
2.1 Утворення розчинів.
1) Яку масу оксиду натрію необхідно розчинити в 33,8 мл води, щоб отримати 4% розчин гідроксиду натрію.
Знайти:
m (Na 2 O )
Дано:
V (H 2 O) = 33.8 мл
ω (NaOH) = 4%
ρ (H 2 O ) = 1 г/мл
М (NaOH) = 40 г/моль
m (H 2 O) = 33.8 г
Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH
1 моль 2моль
Нехай маса Na 2 O = x.
n (Na 2 O) = x/62
n (NaOH) = x/31
m (NaOH) = 40x /31
m (р-ра) = 33.8 + x
0,04 = 40x/31 ∙ (33.8 + x)
x = 1,08, m (Na 2 O) = 1,08 г
Відповідь: m (Na 2 O ) = 1,08 г
2) До 200 мл розчину гідроксиду натрію (ρ = 1,2 г/мл) з масовою часткою луги 20% додали натрій металевий масою 69 г.
Яка масова частка речовини в розчині, що утворився?
Знайти:
ω 2 (NaOH)
Дано:
V (NaO Н) розчину = 200 мл
ρ (р-ра) = 1,2 г/мл
ω 1 (NaOH) = 20%
m (Na) = 69 г
М (Na ) =23 г/моль
Металевий натрій взаємодіє з водою у розчині луги.
2Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2
1 моль 2моль
m 1 (р-ра) = 200 ∙ 1,2 = 240(г)
m 1 (NaOH) в-ва = 240 ∙ 0,2 = 48 (г)
n (Na) = 69/23 = 3 (моль)
n 2 (NaOH) = 3 (моль)
m 2 (NaOH) = 3 ∙ 40 = 120 (г)
m заг. (NaOH) = 120 + 48 = 168 (г)
n (Н 2) = 1,5 моль
m (H 2) = 3 г
m (р-ра після р-ції) = 240 + 69 - 3 = 306 (г)
ω 2 (NaOH) = 168 / 306 = 0,55 (55%)
Відповідь: ω 2 (NaOH ) = 55%
3) Яку масу оксиду селену (VI) слід додати до 100 г 15%-ного розчину селенової кислоти, щоб збільшити її масову частку вдвічі?
Знайти:
m (SeO 3)
Дано:
m 1 (H 2 SeO 4) розчину = 100 г
ω 1 (H 2 SeO 4) = 15%
ω 2 (H 2 SeO 4) = 30%
М (SeO 3) = 127 г/моль
М (H 2 SeO 4) = 145 г/моль
m 1 (H 2 SeO 4 ) = 15 г
SeO 3 + H 2 O = H 2 SeO 4
1 моль 1моль
Нехай m (SeO 3) = x
n (SeO 3 ) = x/127 = 0.0079x
n 2 (H 2 SeO 4 ) = 0.0079x
m 2 (H 2 SeO 4 ) = 145 ∙ 0.079x = 1.1455x
m заг. (H 2 SeO 4 ) = 1.1455x + 15
m 2 (р-ра) = 100 + х
ω (NaOH) = m (NaOH) / m (р-ра)
0,3 = (1.1455x + 1) / 100 + x
x = 17,8, m (SeO 3 ) = 17,8 г
Відповідь: m (SeO 3) = 17,8 г
2.2 Розрахунок за рівняннями реакцій, коли одна з речовин перебуває у надлишку/
1) До розчину, що містить 9,84 г нітрату кальцію, додали розчин, що містить 9,84 г ортофосфату натрію. Осад, що утворився, відфільтрували, а фільтрат випарили. Визначте маси продуктів реакції та склад сухого залишку у масових частках після випарювання фільтрату, якщо вважати, що утворюються безводні солі.
Знайти:
ω (NaNO 3)
ω (Na 3 PO 4)
Дано:
m (Сa (NO 3) 2) = 9,84 г
m (Na 3 PO 4) = 9,84 г
М (Na 3 PO 4) = 164 г/моль
М (Сa (NO 3) 2) = 164 г/моль
М (NaNO 3) = 85 г/моль
М (Ca 3 (PO 4) 2) = 310 г/моль
2Na 3 PO 4 + 3 Сa(NO 3 ) 2 = 6NaNO 3 + Ca 3 (PO 4 ) 2 ↓
2 моль 3 моль 6 моль 1 моль
n (Сa(NO 3) 2) заг. = n (Na 3 PO 4) заг. = 9,84/164 =
Сa (NO 3) 2 0,06/3< 0,06/2 Na 3 PO 4
Na 3 PO 4 взято в надлишку,
розрахунки проводимо n (Сa (NO 3) 2).
n (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,02 моль
m (Ca 3 (PO 4) 2) = 310 ∙ 0,02 = 6,2 (г)
n (NaNO 3) = 0,12 моль
m (NaNO 3) = 85 ∙ 0,12 = 10,2 (г)
До складу фільтрату входить розчин NaNO 3 та
розчин надлишку Na 3 PO 4.
n прореаг. (Na 3 PO 4) = 0,04 моль
n зуп. (Na 3 PO 4) = 0,06 - 0,04 = 0,02 (моль)
m зуп. (Na 3 PO 4) = 164 ∙ 0,02 = 3,28 (г)
Сухий залишок містить суміш солей NaNO 3 та Na 3 PO 4.
m (сух.ост.) = 3,28 + 10,2 = 13,48 (г)
ω (NaNO 3) = 10,2/13,48 = 0,76 (76%)
ω (Na 3 PO 4) = 24%
Відповідь: ω (NaNO 3) = 76%, ω (Na 3 PO 4) = 24%
2) Скільки літрів хлору виділиться, якщо до 200 мл 35% - ної соляної кислоти
(ρ =1,17 г/мл) додати при нагріванні 26,1 г оксиду марганцю (IV) ? Скільки г гідроксиду натрію в холодному розчині прореагує з цією кількістю хлору?
Знайти:
V (Cl 2)
m (NaO Н)
Дано:
m (MnO 2 ) = 26,1 г
ρ (HCl розчину) = 1,17 г/мл
ω (HCl ) = 35%
V (HCl) розчину) = 200 мл.
М (MnO 2) = 87 г/моль
М (HCl ) =36,5 г/моль
М (NaOH) = 40 г/моль
V (Cl 2) = 6,72 (л)
m (NaOH) = 24 (г)
MnO 2 + 4 HCl = MnCl 2 +Cl 2 + 2 H 2 O
1 моль 4моль 1 моль
2 NaO Н + Cl 2 = Na Cl + Na ClO + H 2 O
2 моль 1 моль
n (MnO 2) = 26.1 / 87 = 0,3 (моль)
m р-ну (НCl) = 200 ∙ 1,17 = 234(г)
m заг. (НCl) = 234 ∙ 0,35 = 81,9 (г)
n (НCl) = 81,9 /36,5 = 2,24 (моль)
0,3 < 2.24 /4
НCl - у надлишку, розрахунки по n (MnO 2)
n (MnO 2) = n (Cl 2) = 0,3 моль
V (Cl 2) = 0,3 ∙ 22,4 = 6,72 (л)
n (NaOH) = 0,6 моль
m (NaOH) = 0,6 ∙ 40 = 24 (г)
2.3 Склад розчину, одержаного в ході реакції.
1) У 25 мл 25%-ного розчину гідроксиду натрію (ρ =1,28 г/мл) розчинений оксид фосфору (V), отриманий при окисненні 6,2 г фосфору. Якого складу утворюється сіль та яка її масова частка у розчині?
Знайти:
ω (солі)
Дано:
V (NaOH) розчину = 25 мл
ω (NaOH) = 25%
m(Р) = 6,2 г
ρ (NaOH) розчину = 1,28 г/мл
М (NaOH) = 40 г/моль
М (Р) = 31 г/моль
М (Р 2 Про 5) = 142 г/моль
М (NaH 2 РВ 4) = 120г/моль
4Р + 5О 2 = 2 Р 2 О 5
4моль 2моль
6 NaO Н + Р 2 О 5 = 2 Na 3 РО 4 + 3 H 2 O
4 NaO Н + Р 2 Про 5 = 2 Na 2 H РО 4 + H 2 O
n (Р) = 6,2/31 = 0,2 (моль)
n (Р 2 Про 5) = 0,1 моль
m (Р 2 Про 5) = 0,1 ∙ 142 = 14,2(г)
m (NaO Н) розчину = 25 ∙ 1,28 = 32(г)
m (NaO Н) в-ва = 0,25 ∙ 32 = 8 (г)
n (NaO Н) в-ва = 8/40 = 0,2 (моль)
За кількісним співвідношенням NaO Н і Р 2 Про 5
можна дійти невтішного висновку, що утворюється кисла сіль NaH 2 РО 4.
2 NaO Н + Р 2 Про 5 + H 2 O = 2 NaH 2 РО 4
2моль 1моль 2моль
0,2моль 0,1моль 0,2моль
n (NaH 2 РВ 4) = 0,2 моль
m (NaH 2 РВ 4) = 0,2 ∙ 120 = 24 (г)
m (р-ра після р-ції) = 32 + 14,2 = 46,2 (г)
ω (NaH 2 РВ 4) = 24/46,2 = 0 52 (52%)
Відповідь: ω (NaH 2 РО 4) = 52%
2) При електролізі 2 л водного розчину натрію сульфату з масовою часткою солі 4%
(ρ = 1,025 г/мл) на нерозчинному аноді виділилося 448 л газу (н.у.) Визначте масову частку сульфату натрію в розчині після електролізу.
Знайти:
m (Na 2 O )
Дано:
V (р-ра Na 2 SO 4) = 2л = 2000 мл
ω (Na 2 SO 4 ) = 4%
ρ (р-ра Na 2 SO 4 )=1 г/мл
М (Н 2 O) = 18 г/моль
V (Про 2) = 448 л
V М = 22,4 л/моль
При електролізі сульфату натрію проходить розкладання води, аноді виділяється газ кисень.
2 H 2 O = 2 H 2 + О 2
2 моль 1моль
n (Про 2) = 448/22,4 = 20 (моль)
n (H 2 O ) = 40 моль
m (H 2 O) розл. = 40 ∙ 18 = 720 (г)
m (р-ра до ел-за) = 2000 ∙ 1,025 = 2050 (г)
m (Na 2 SO 4) в-ва = 2050 ∙ 0,04 = 82(г)
m (р-ра після ел-за) = 2050 - 720 = 1330 (г)
ω (Na 2 SO 4 ) = 82 / 1330 = 0,062 (6,2%)
Відповідь: ω (Na 2 SO 4 ) = 0,062 (6,2%)
2.4 В реакцію вступає суміш відомого складу, необхідно знайти порції витрачених реагентів, та/або отриманих продуктів.
1) Визначити обсяг суміші газів оксиду сірки (IV) та азоту, в якій міститься 20 % сірчистого газу по масі, який треба пропустити через 1000 г 4%-ного розчину гідроксиду натрію, щоб масові частки солей, що утворюються в розчині, стали однаковими.
Знайти:
V (газів)
Дано:
m (NaOH) = 1000 г
ω (NaOH) = 4%
m (середньої солі) =
m (кислої солі)
М (NaOH) = 40 г/моль
Відповідь: V (газів) = 156,8
NaO Н + SO 2 = NaHSO 3 (1)
1 моль 1 моль
2NaO Н + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O (2)
2 моль 1моль
m (NaOH) в-ва = 1000 ∙ 0,04 = 40 (г)
n (NaOH) = 40/40 = 1 (моль)
Нехай n 1 (NaOH ) = x, тоді n 2 (NaOH ) = 1 - x
n 1 (SO 2 ) = n (NaHSO 3 ) = x
M (NaHSO 3 ) = 104 x n 2 (SO 2 ) = (1 – x) / 2 = 0,5 ∙ (1 – x)
m (Na 2 SO 3) = 0,5 ∙ (1 - x) ∙ 126 = 63 (1 - х)
104 x = 63 (1 – х)
х = 0,38 моль
n 1 (SO 2) = 0,38 моль
n 2 (SO 2 ) = 0,31 моль
n заг. (SO 2 ) = 0,69 моль
m заг. (SO 2) = 0,69 ∙ 64 = 44,16(г) – це становить 20% від маси суміші газів. Маса газу азоту становить 80%.
m(N 2 ) = 176,6 г, n 1 (N 2 ) = 176,6/28 = 6,31 моль
n заг. (газів) = 0,69 + 6,31 = 7 моль
V (газів) = 7 ∙ 22,4 = 156,8 (л)
2) При розчиненні 2,22 г суміші залізної та алюмінієвої тирси в 18,25%-ному розчині соляної кислоти (ρ = 1,09 г/мл) виділилося 1344 мл водню (н.у.). Знайдіть відсотковий вміст кожного з металів у суміші та визначте об'єм соляної кислоти, який знадобився для розчинення 2,22 г суміші.
Знайти:
ω (Fe)
ω (Al)
V (HCl ) р-ну
Дано:
m (суміші) = 2,22 г
ρ (HCl розчину) = 1,09 г/мл
ω (HCl) = 18,25%
M (Fe ) = 56 г/моль
М (Al) = 27 г/моль
М (HCl ) =36,5 г/моль
Відповідь: ω (Fe) = 75.7%,
ω (Al) = 24,3%,
V (HCl) розчину) = 22 мл.
Fe + 2HCl = 2 FeCl 2 + H 2
1 моль 2моль 1 моль
2Al + 6HCl = 2 AlCl 3 + 3H 2
2 моль 6 моль 3моль
n (Н 2) = 1,344/22.4 = 0.06 (моль)
Нехай m (Al) = x, тоді m (Fe) = 2,22 - х;
n 1 (Н 2) = n (Fe) = (2.22 - x) / 56
n (Al) = х / 27
n 2 (Н 2) = 3х/27 ∙ 2 = х/18
x / 18 + (2,22 - х) / 56 = 0,06
х = 0,54, m (Al) = 0,54 г
ω (Al) = 0,54 / 2.22 = 0.243 (24.3%)
ω (Fe) = 75.7%
n (Al) = 0.54 / 27 = 0.02 (моль)
m (Fe) = 2,22 - 0.54 = 1.68 (г)
n (Fe) = 1.68 / 56 = 0,03 (моль)
n 1 (НCl) = 0.06 моль
n (NaOH) = 0,05 моль
m р-ну (NaOH) = 0,05 ∙ 40/0.4 = 5(г)
V (HCl ) розчину = 24/1,09 = 22 (мл)
3) Газ, отриманий при розчиненні 9,6 г міді концентрованої сірчаної кислоти, пропустили через 200 мл розчину гідроксиду калію (ρ =1 г/мл, ω (До OH) = 2,8%). Якого складу утворюється сіль? Визначити її масу.
Знайти:
m (солі)
Дано:
m (Cu) = 9.6 г
V (КО Н) розчину = 200 мл
ω (КОH ) = 2,8%
ρ (H 2 O ) = 1 г/мл
М (Cu ) =64 г/моль
М (КОH ) =56 г/моль
М (КНSO 3) = 120 г/моль
Відповідь: m (КНSO 3) = 12 г
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
1 моль 1 моль
КО Н + SO 2 = KHSO 3
1 моль 1 моль
2 КО Н + SO 2 = K 2 SO 3 + H 2 O
2 моль 1моль
n (SO 2) = n (Cu) = 6,4/64 = 0,1 (моль)
m (КО Н) розчину = 200 г
m (КО Н) в-ва = 200 г ∙ 0,028 = 5,6 г
n (КО Н) =5,6/56 = 0,1 (моль)
По кількісному співвідношенню SO 2 і КОН можна дійти невтішного висновку, що утворюється кисла сіль KHSO 3.
КО Н + SO 2 = KHSO 3
1 моль 1 моль
n (КНSO 3) = 0,1 моль
m (КНSO 3) = 0,1 ∙ 120 = 12 г
4) Через 100 мл 12,33% - ного розчину хлориду заліза (II) (ρ =1.03г/мл) пропускали хлор до тих пір, поки концентрація хлориду заліза (III) у розчині не стала дорівнює концентрації хлориду заліза (II). Визначте об'єм поглиненого хлору (н.у.)
Знайти:
V (Cl 2)
Дано:
V (FeCl 2) = 100 мл
ω (FeCl 2) = 12,33%
ρ (р-ра FeCl 2) =1,03г/мл
М (FeCl 2) = 127 г/моль
М (FeCl 3) = 162,5 г/моль
V М = 22,4 л/моль
m (FeCl 2) розчину = 1,03 ∙ 100 = 103 (г)
m (FeCl 2) р-в-ва = 103 ∙ 0,1233 = 12,7(г)
2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3
2 моль 1моль 2моль
Нехай n (FeCl 2) прореаг. = x, тоді n (FeCl 3) зр. = х;
m (FeCl 2) прореаг. = 127х
m (FeCl 2) зуп. = 12,7 - 127х
m (FeCl 3) зр. = 162,5х
За умовою задачі m (FeCl 2) зуп. = m (FeCl 3)
12,7 - 127х = 162,5х
х = 0,044, n (FeCl 2) прореаг. = 0,044 моль
n (Cl 2) = 0,022 моль
V (Cl 2) = 0,022 ∙ 22,4 = 0,5 (л)
Відповідь: V (Cl 2) = 0,5 (л)
5) Після прожарювання суміші карбонатів магнію і кальцію маса газу, що виділився, дорівнювала масі твердого залишку. Визначить масові частки речовин вихідної суміші. Який об'єм вуглекислого газу (н.у.) може бути поглинений 40 г цієї суміші, яка знаходиться у вигляді суспензії.
Знайти:
ω (MgCO 3)
ω (CaCO 3)
Дано:
m (тв.прод.) = m (газу)
m ( суміші карбонатів) = 40г
М (MgO ) = 40 г/моль
М СаO = 56 г/моль
М (CO 2) = 44 г/моль
М (MgCO 3) = 84 г/моль
М (СаCO 3) = 100 г/моль
1) Проведемо розрахунки, використовуючи 1 моль суміші карбонатів.
MgCO 3 = MgO + CO 2
1моль 1моль 1моль
CaCO 3 = CaO + CO 2
1моль 1моль 1моль
Нехай n (MgCO 3) = x, тоді n (CaCO 3) = 1 - x.
n (MgO) = x, n (CaO) = 1 - x
m (MgO) = 40x
m (СаO) = 56 ∙ (1 - x) = 56 - 56x
З суміші, взятої кількістю 1 моль, утворюється вуглекислий газ, кількістю 1 моль.
m (CO 2) = 44.г
m (тв.прод.) = 40x + 56 - 56x = 56 - 16x
56 - 16x = 44
x = 0,75,
n (MgCO 3) = 0,75 моль
n (СаCO 3) = 0,25 моль
m (MgCO 3) = 63 г
m (СаCO 3) = 25 г
m (суміші карбонатів) = 88 г
ω (MgCO 3) = 63/88 = 0,716 (71,6%)
ω (CaCO 3) = 28,4%
2) Суспензія суміші карбонатів при пропусканні вуглекислого газу перетворюється на суміш гідрокарбонатів.
MgCO 3 + CO 2 + H 2 O = Mg(НCO 3 ) 2 (1)
1 моль 1 моль
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(НCO 3 ) 2 (2)
1 моль 1моль
m (MgCO 3) = 40 ∙ 0,75 = 28,64 (г)
n 1 (З 2) = n (MgCO 3) = 28,64/84 = 0,341 (моль)
m (СаCO 3) = 11,36 г
n 2 (З 2) = n (СаCO 3) = 11,36/100 = 0,1136 моль
n заг. (З 2) = 0,4546 моль
V (CO 2) = n заг. (З 2) ∙ V М = 0,4546 ∙ 22,4 = 10,18 (л)
Відповідь: ω (MgCO 3) = 71,6%, ω (CaCO 3) = 28,4%,
V (CO 2 ) = 10,18 л.
6) Суміш порошків алюмінію та міді масою 2,46 г нагріли в струмі кисню. Отриману тверду речовину розчинили у 15 мл розчину сірчаної кислоти (масова частка кислоти 39,2%, щільність 1,33 г/мл). Суміш повністю розчинилася без виділення газу. Для нейтралізації надлишку кислоти потрібно 21 мл розчину гідрокарбонату натрію з концентрацією 1,9 моль/л. Обчисліть масові частки металів у суміші та обсяг кисню (н.у.), що вступив у реакцію.
Знайти:
ω (Al); ω (Cu)
V (O 2)
Дано:
m (суміші) = 2.46 г
V (NaHCO 3 ) = 21 мл=
0,021 л
V (H 2 SO 4 ) = 15 мл
ω(H 2 SO 4 ) = 39,2%
ρ (H 2 SO 4 ) = 1,33 г/мл
С(NaHCO 3) = 1,9 моль/л
М(Al)=27 г/моль
М(Cu)=64 г/моль
М(H 2 SO 4)=98 г/моль
V м = 22,4 л/моль
Відповідь: ω (Al) = 21.95%;
ω ( Cu) = 78.05%;
V (O 2) = 0,672
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
4моль 3моль 2моль
2Cu + O 2 = 2CuO
2моль 1моль 2моль
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O (1)
1 моль 3 моль
CuO+H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O (2)
1 моль 1 моль
2 NaHCO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O +СО 2 (3)
2 моль 1 моль
m (H 2 SO 4) розчину =15 ∙ 1,33 = 19.95(г)
m (H 2 SO 4) в-ва = 19.95 ∙ 0,393 = 7,8204 (г)
n ( H 2 SO 4) заг = 7,8204/98 = 0,0798 (моль)
n (NaHCO 3) = 1,9 ∙ 0,021 = 0,0399 (моль)
n 3 (H 2 SO 4 ) = 0,01995 (моль )
n 1+2 (H 2 SO 4 ) =0,0798 – 0,01995 = 0,05985 (моль )
4) Нехай n(Al) = x, . m (Al) = 27x
n (Cu) = y, m (Cu) = 64y
27x + 64y = 2,46
n (Al 2 O 3 ) = 1,5x
n (CuO) = y
1,5x+y = 0.0585
x = 0,02; n(Al) = 0.02моль
27x + 64y = 2,46
y = 0,03; n(Cu) = 0,03моль
m(Al) = 0,02∙ 27 = 0,54
ω (Al) = 0,54/2.46 = 0.2195 (21.95%)
ω (Cu) = 78.05%
n 1 (O 2 ) = 0.015 моль
n 2 (O 2 ) = 0.015 моль
nзаг . (O 2 ) = 0.03 моль
V (O 2 ) = 22,4 ∙ 0 03 = 0,672 (л )
7) При розчиненні у воді 15,4 г сплаву калію з натрієм виділилося 6,72 л водню (н.у.). Визначте молярне відношення металів у сплаві.
Знайти:
n (К): n( Na)
m (Na 2 O)
Дано:
m(Сплаву) = 15,4 г
V (H 2) = 6,72 л
М ( Na) =23 г/моль
М (К) = 39 г/моль
n (К) : n ( Na) = 1: 5
2К + 2 H 2 O= 2 К OH+ H 2
2 моль 1 моль
2Na + 2H 2 O = 2 NaOH+ H 2
2 моль 1 моль
Нехай n(К) = x, n ( Na) = у, тоді
n 1 (Н 2) = 0,5 х; n 2 (Н 2) = 0,5у
n (Н 2) = 6,72/22,4 = 0,3 (моль)
m(К) = 39 x; m (Na) = 23 у
39х + 23 у = 15,4
х = 0,1, n(К) = 0,1 моль;
0,5 х + 0,5 у = 0,3
у = 0,5, n ( Na) = 0,5 моль
8) При обробці 9 г суміші алюмінію з оксидом алюмінію 40% розчином гідроксиду натрію (ρ =1,4 г/мл) виділилося 3,36 л газу (н.у.). Визначити масові частки речовин у вихідній суміші та обсяг розчину луги, що вступив у реакції.
Знайти:
ω (Al)
ω (Al 2 O 3)
Vр-ра ( NaOH)
Дано:
M(див.) = 9 г
V(H 2) = 33.8мл
ω (NaOH) = 40%
М( Al) = 27 г/моль
М( Al 2 O 3) = 102 г/моль
М( NaOH) = 40 г/моль
2Al + 2 NaOH + 6H 2 O = 2 Na + 3H 2
2 моль 2 моль 3 моль
Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O = 2 Na
1моль 2моль
n ( H 2) = 3,36/22,4 = 0,15 (моль)
n ( Al) = 0,1 моль m (Al) = 2.7 г
ω (Al) = 2,7/9 = 0,3 (30%)
ω (Al 2 O 3 ) = 70%
m (Al 2 O 3 ) = 9 – 2.7 = 6.3 (г )
n (Al 2 O 3 ) = 6,3 / 102 = 0,06 (моль )
n 1 (NaOH) = 0,1моль
n 2 (NaOH) = 0,12моль
nзаг . (NaOH) = 0,22моль
mр - ра (NaOH) = 0,22∙ 40 /0.4 = 22 (г )
Vр - ра (NaOH) = 22/1.4 = 16 (мл )
Відповідь : ω (Al) = 30%, ω(Al 2 O 3 ) = 70%, Vр - ра (NaOH) = 16мл
9) Сплав алюмінію та міді масою 2 г обробили розчином гідроксиду натрію, з масовою часткою луги 40 % (ρ =1,4 г/мл). Не осад, що розчинився, відфільтрували, промили і обробили розчином азотної кислоти. Отриману суміш випарили насухо, залишок прожарили. Маса отриманого продукту склала 0,8 г. Визначте масову частку металів у сплаві та обсяг витраченого розчину гідроксиду натрію.
Знайти:
ω (Cu); ω (Al)
Vр-ра ( NaOH)
Дано:
m(суміші) = 2 г
ω (NaOH)=40%
М( Al)=27 г/моль
М( Cu)=64 г/моль
М( NaOH)=40 г/моль
У лугу розчиняється лише алюміній.
2Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2 Na + 3 H 2
2моль 2моль 3моль
Мідь - нерозчинний залишок.
3Cu + 8HNO 3 = 3Cu (NO 3 ) 2 + 4 H 2 O + 2 NO
3 моль 3 моль
2Cu(NO 3 ) 2 = 2 CuO + 4NO 2 + O 2
2моль 2моль
n (CuO) = 0,8 / 80 = 0,01 (моль)
n (CuO) = n (Cu(NO 3 ) 2 ) = n (Cu) = 0,1моль
m (Cu) = 0,64г
ω (Cu) = 0,64/2 = 0,32 (32%)
ω (Al) = 68%
m(Al) = 9 - 0,64 = 1,36 (г)
n ( Al) = 1,36 / 27 = 0,05 (моль)
n ( NaOH) = 0,05 моль
mр-ра ( NaOH) = 0,05 ∙ 40/0.4 = 5(г)
Vр-ра ( NaOH) = 5 / 1.43 = 3,5 (мл)
Відповідь: ω (Cu) = 32%, ω (Al) = 68%, Vр-ра ( NaOH) = 3,5 мл
10) Прожарили суміш нітратів калію, міді і срібла масою 18,36 р. Об'єм газів, що виділилися, склав 4,32 л (н.у.). Твердий залишок обробили водою, після чого його маса зменшилася на 3,4 г. Знайти масові частки нітратів у вихідній суміші.
Знайти:
ω (KNO 3 )
ω (Cu(NO 3 ) 2 )
ω (AgNO 3)
Дано:
m(суміші) = 18,36 г
∆m(твердий. зуп.)=3,4 г
V (CO 2) = 4,32 л
М (До NO 2) = 85 г/моль
М (До NO 3) =101 г/моль
2 К NO 3 = 2 К NO 2 + O 2 (1)
2 моль 2 моль 1моль
2 Cu(NO 3 ) 2 = 2 CuO + 4 NO 2 + O 2 (2)
2 моль 2моль 4 моль 1 моль
2 AgNO 3 = 2 Ag + 2 NO 2 + O 2 (3)
2моль 2моль 2моль 1моль
CuO + 2H 2 O= взаємодія не можлива
Ag+ 2H 2 O= взаємодія не можлива
До NO 2 + 2H 2 O= Розчинення солі
Зміна маси твердого залишку відбулася рахунок розчинення солі, отже:
m(До NO 2) = 3,4 г
n (До NO 2) = 3,4/85 = 0,04 (моль)
n (До NO 3) = 0,04 (моль)
m(До NO 3) = 0,04∙ 101 = 4,04(г)
ω (KNO 3) = 4,04 / 18,36 = 0,22 (22%)
n 1 (O 2) = 0,02 (моль)
n заг. (газів) = 4,32/22,4 = 0,19 (моль)
n 2+3 (газів) = 0,17 (моль)
m(суміші без До NO 3) = 18,36 - 4,04 = 14,32 (г)
Нехай m (Cu(NO 3 ) 2 ) = x,тоді m (AgNO 3 ) = 14,32 - x.
n (Cu(NO 3 ) 2 ) = x / 188,
n (AgNO 3) = (14,32 – x) / 170
n 2 (газів) = 2,5 х / 188,
n 3 (газів) = 1,5 ∙ (14,32 - х) / 170,
2,5 х/188 + 1,5 ∙ (14,32 - х) / 170 = 0,17
х = 9,75, m (Cu(NO 3 ) 2 ) = 9,75 г
ω (Cu(NO 3 ) 2 ) = 9,75 / 18,36 = 0,531 (53,1%)
ω (AgNO 3 ) = 24,09%
Відповідь : ω (KNO 3 ) = 22%, ω (Cu(NO 3 ) 2 ) = 53,1%, ω (AgNO 3 ) = 24,09%.
11) Суміш гідроксиду барію, карбонатів кальцію та магнію масою 3,05 г прожарили до видалення летких речовин. Маса твердого залишку становила 2,21 р. Летні продукти призвели до нормальних умов і газ пропустили через розчин гідроксиду калію, маса якого збільшилася на 0,66 г. Знайти масові частки речовин у вихідній суміші.
ω (В a(OН) 2)
ω (З aЗ O 3)
ω (MgЗ O 3)
m(суміші) = 3,05 г
m(тв.ост.) = 2,21 г
∆ m(КІН) = 0,66 г
М ( H 2 O) = 18 г/моль
М (СО 2) = 44 г/моль
М (В a(OН) 2) = 171 г/моль
М (СаСО 2) = 100 г/моль
М ( Mg 2) =84 г/моль
У a(OН) 2 = H 2 O+ В aO
1 моль 1моль
З aЗ O 3 = СО 2 + С aO
1 моль 1моль
MgЗ O 3 = СО 2 + MgO
1 моль 1моль
Маса КОН збільшилася рахунок маси поглиненого СО 2
КОН + СО 2 →…
За законом збереження маси речовин
m (H 2 O) = 3,05 - 2,21 - 0,66 = 0,18 г
n ( H 2 O) = 0,01 моль
n (В a(OН) 2) = 0,01 моль
m(В a(OН) 2) = 1,71 г
ω (В a(OН) 2) = 1,71/3.05 = 0.56 (56%)
m(карбонатів) = 3,05 - 1,71 = 1,34 г
Нехай m(З aЗ O 3) = xтоді m(З aЗ O 3) = 1,34 – x
n 1 (С O 2) = n (С aЗ O 3) = x /100
n 2 (С O 2) = n ( MgЗ O 3) = (1,34 - x)/84
x /100 + (1,34 - x)/84 = 0,015
x = 0,05, m(З aЗ O 3) = 0,05 г
ω (З aЗ O 3) = 0,05/3,05 = 0,16 (16%)
ω (MgЗ O 3) =28%
Відповідь: ω (В a(OН) 2) = 56%, ω (З aЗ O 3) = 16%, ω (MgЗ O 3) =28%
2.5 В реакцію вступає невідоме речовин o / утворюється під час реакції.
1) При взаємодії водневого з'єднанняодновалентного металу зі 100 г води одержали розчин з масовою часткою речовини 2,38%. Маса розчину виявилася на 0,2 г менше суми мас води та вихідної водневої сполуки. Визначте, яке з'єднання було взято.
Знайти:
Дано:
m (H 2 O) = 100 г
ω (Ме OH) = 2,38%
∆ m(Р-ра) = 0,2 г
М ( H 2 O) = 18 г/моль
МЕН + H 2 O= Ме OH+ Н 2
1моль 1моль 1моль
0,1моль 0,1моль 0,1моль
Маса кінцевого розчину зменшилася на масу водню газу.
n (Н 2) = 0,2/2 = 0,1 (моль)
n ( H 2 O) прореаг. = 0,1 моль
m (H 2 O) прореаг = 1,8 г
m (H 2 O у р-рі) = 100 - 1,8 = 98,2 (г)
ω (Ме OH) = m(Ме OH) / m(р-ра г/моль
Нехай m(Ме OH) = х
0,0238 = х/(98,2 + x)
x = 2,4, m(Ме OН) = 2,4 г
n(Ме OН) = 0,1 моль
М (Ме OН) = 2,4/0,1 = 24 (г/моль)
М(Ме) = 7 г/моль
Ме - Li
Відповідь: Liн.
2) При розчиненні 260 г невідомого металу сильно розведеної азотної кислотиутворюються дві солі: Ме(NПро 3 ) 2 іX. При нагріванніXз гідроксидом кальцію виділяється газ, який з ортофосфорною кислотою утворює 66 г гідроортофосфату амонію. Визначте метал та формулу соліX.
Знайти:
Дано:
m(Ме) = 260 г
m ((NH 4) 2 HPO 4) = 66 г
М (( NH 4) 2 HPO 4) =132 г/моль
Відповідь: Zn, сіль - NH 4 NO 3.
4Me + 10HNO 3 = 4Me(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
4 моль 1 моль
2NH 4 NO 3 +Ca(OH) 2 = Ca(NO 3 ) 2 +2NH 3 + 2H 2 O
2 моль 2 моль
2NH 3 + H 3 PO 4 = (NH 4 ) 2 HPO 4
2 моль 1моль
n ((NH 4) 2 HPO 4) = 66/132 = 0.5 (моль)
n (NН 3) = n (NH 4 NO 3) = 1 моль
n(Ме) = 4моль
М(Ме) = 260/4 = 65 г/моль
Ме - Zn
3) У 198,2 мл розчину сульфату алюмінію (ρ = 1 г/мл) опустили пластину невідомого двовалентного металу. Через деякий час маса пластини зменшилася на 1,8 г, а концентрація солі, що утворилася, склала 18%. Визначте метал.
Знайти:
ω 2 (NaOH)
Дано:
Vрозчину = 198.2 мл
ρ (Р-ра) = 1 г/мл
ω 1 (солі) = 18%
∆m(Р-ра) = 1,8 г
М ( Al) = 27 г/моль
Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Me = 2 Al + 3MeSO 4
3 моль 2 моль 3 моль
m(Р-ра до р-ції) = 198.2 (г)
m(Р-ра після р-ції) = 198.2 + 1,8 = 200 (г)
m (MeSO 4) в-ва = 200 ∙ 0,18 = 36(г)
Нехай М(Ме) = х, тоді М( MeSO 4) = х + 96
n ( MeSO 4) = 36/(х + 96)
n (Ме) = 36/(х + 96)
m(Ме) = 36 x/(х + 96)
n ( Al) = 24 / (х + 96),
m (Al) = 24 ∙ 27/(х + 96)
m(Ме) ─ m (Al) = ∆m(р-ра)
36x/(х+96) ─ 24 ∙ 27/(х + 96) = 1,8
х = 24, М(Ме) = 24 г/моль
Метал - Mg
Відповідь: Mg.
4) При термічному розкладанні 6,4 г солі в посудині ємністю 1 л при 300,3 0 З утворився тиск 1430 кПа. Визначте формулу солі, якщо при розкладанні її утворюється вода і погано розчинний у ній газ.
Знайти:
Формулу солі
Дано:
m(Солі) = 6,4 г
V(судина) = 1 л
Р = 1430 кПа
t=300.3 0 C
R= 8.31Дж/моль ∙ До
n (газу) = PV/RT = 1430∙1 / 8,31∙ 573,3 = 0,3 (моль)
Умові завдання відповідають два рівняння:
NH 4 NO 2 = N 2 + 2 H 2 O (газ)
1 моль 3 моль
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (газ)
1 моль 3 моль
n (солі) = 0,1 моль
М (солі) = 6,4/0,1 = 64 г/моль ( NH 4 NO 2)
Відповідь: NH 4 N
Література
1. Н. Є. Кузьменко, В. В. Єрьомін, А. В. Попков «Хімія для школярів старших класів і вступників до ВНЗ», Москва, «Дрофа» 1999
2. Г.П.Хомченко, І.Г.Хомченко «Збірник завдань з хімії», Москва «Нова Хвиля * Онікс» 2000
3. К.Н.Зеленін, В.П.Сергутіна, О.В., О.В.Солод «Посібник з хімії для вступників до Військово – медичної академії та інших вищих медичних навчальних закладів»,
Санкт - Петербург, 1999
4. Посібник для вступників до медичних інститутів «Завдання з хімії з рішеннями»,
Санкт - Петербурзький медичний інститут ім.І.П.Павлова
5. ФІПІ «ЄДЕ ХІМІЯ» 2009 – 2015 р.