Здравствуйте, уважаемые читатели!
Я продолжаю цикл августовских статей о решении задач из сборника И.Ю.Белавина. Параллельно веду вебинарный курс по этой же тематике. Вчера, 8.08., состоялся первый вебинар, в ходе которого было разобрано 12 задач из раздела "Конкурсные задачи. Газы". Через неделю, 15. 08, на вебинаре планирую начать решать совместно с участниками вебинара задачи из наиболее актуального для формата ЕГЭ раздела "Растворы и смеси". В нем представлено почти 2 сотни задач по 11 подразделам, в том числе:
на растворение простых и сложных веществ, сплавов и смесей, смешивание растворов, растворимость, последовательно соединенные промывные сосуды, смешивание растворов в различных соотношениях,«масса конечного раствора равна массе одного из исходных растворов», равные массовые доли ионов в растворе, изменение порядка смешивания реагентов, «три разных вещества реагируют с равными количествами одинаковых растворов»
В этой статье показываю решение трех первых задач из раздела *Растворы и смеси". Задачи вполне решабельные, на кристаллогидраты и смеси газов. От школьного уровня отличаются использованием молярных концентраций.
Итак:
Задача 1.
245. 11,2 г железа растворили в 129 мл раствора серной кислоты с массовой долей кислоты 0,2 и плотностью 1,14 г/мл. Раствор охладили до 10оС, при этом из него выпало 13,9 г семиводного кристаллогидрата сульфата железа, и остался раствор с плотностью 1,21 г/мл. Определите массовые доли и молярные концентрации веществ в конечном растворе.
Решение.
1. Разберемся с раствором, полученным в результате растворения железа в разбавленной серной кислоте.
а)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
б)n(Fe)=11,2/56=0,2 моль, nисх(H2SO4)=129*0,2*1,14/98=0,3 моль (избыток). Согласно стехиометрии:
nпрореаг(H2SO4)=0,2 моль, n ост(H2SO4)=0,3-0,2=0,1 моль, n (H2)=0,2 моль, n обр(FeSO4)=0,2 моль.
в)характеристики полученного раствора: FeSO4обр-0,2 моль, H2SO4-0,1 моль,
m раствора= m(Fe) + m(рра H2SO4)- m(H2)=11,2+129*1,14-0,2*2=157,86 г
2. Найдем характеристики раствора после охлаждения:
После охлаждения выпало 13,9 г FeSO4*7Н2О, n(FeSO4*7Н2О)=0,05 моль
Оставшийся раствор: FeSO4-0,15 моль, H2SO4-0,1 моль, масса раствора=157,86-13,9=143,96 г
V (рра)=143,96/1,21= 119 мл
3. W(FeSO4)=100*0,15*152/143,96=15,84%
W(Н2SO4)=100*0,1 *98/143,96=6,81%
С(FeSO4)=0,15/0,119=1,262 моль/л
С(Н2SO4)=0,1 /0,119=0,841 моль/л
Задача 2.
246. Некоторое количество меди растворили при нагревании в 70 мл раствора серной кислоты с массовой долей кислоты 0,8 и плотностью 1,4 г/мл, в результате чего выделилось 3,36 л газа (н.у.). Полученный раствор охладили, при этом из него выпало некоторое количество медного купороса, и остался раствор с плотностью 1,35 г/мл, в котором концентрация сульфат–ионов составила 9,976 моль/л. Определите массу осадка и массовые доли веществ в конечном растворе.
Решение
1. Найдем характеристики раствора, полученного при растворении меди в конц H2SO4:
Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O
nисх(H2SO4)=70*0,8*1, 4/98=0,8 моль
n ( SO2)= 0,15 моль, тогда n ( Cu)= 0,15 моль, nпрореаг(H2SO4)=0,3 моль, nост(H2SO4)=0,5 моль, n (CuSO4)=0,15 моль.
Полученный раствор: n (CuSO4)=0,15 моль, nост(H2SO4)=0,5 моль,
масса раствора= 70*1,4+64*0,15-0,15*64=98 г
2. Найдем массу осадка:
а)Пусть n (CuSO4*5Н2О)=х моль, тогда m получ.рра= 98-250х,
V (рра), л=(98-250х)/1350
Состав получ. рра: n (CuSO4)=(0,15-х) моль, nост(H2SO4)=0,5 моль,
nсумм( SO4)2-=0,5+0,15-х=(0,65-х) моль,
б)Согласно условию:
nсумм( SO4)2-/ V (рра)=9,976
1 350(0,65-х)/(98-250х)=9,976, откуда х=0,0875 моль=n (CuSO4*5Н2О)
m(осадка) (CuSO4*5Н2О)=0,0875*250=21,88 г
3. Найдем характеристики раствора, полученного после охлаждения:
В конечном растворе: n (CuSO4)=(0,15-х)=0,0625 моль, nост(H2SO4)=0,5 моль,
mрра = 98-250х=98-250*0,0875=76,125 г
W(CuSO4)=100*0,0625*160/76,125=13,14%
W(Н2SO4)=100*0,5 *98/76,125=64,37%
Задача 3.
247. При растворении 19,2 г меди в 100 мл раствора азотной кислоты с массовой долей кислоты 50% и плотностью 1,44 г/мл выделилось 8,96 л смеси двух газов (н.у.). Определите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.
Решение.
1.Уравнения реакций:
Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (1)
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O (2)
2. Найдем характеристики образовавшегося раствора:
а)n(Cu)=19,2/64=0,3 моль, nисх(HNO3)=100*0,5*1,44/63=1,143 моль
n(газов)=0,4 моль,
б)пусть n1(Cu)=х, n2(Cu)=у, тогда х+у=0,3 (3)
n1(NO2)=2х, n2(NO )=2/3у,тогда 2х+2/3у=0,4 (4)
Выражения (3) и (4) объединим в систему уравнений:
х+у=0,3
2х+2/3у=0,4,
откуда х=0,15 у=0,15
в) используя найденные значения х и у , определим характеристики раствора:
nпрореаг(HNO3)=4х+8/3у=0,6+0,4=1,0 моль, nост(HNO3)=0,143моль
m(газов)=2*0,15*46+0,1*30=16,8 г
n(Cu(NO3)2)-0,3 моль,
mрра = 100*1,44+19,2-16,8= 146,4 г
W(Cu(NO3)2=100*0,3*188/146,4=38,52%
W(HNO3)=100*0,143 *63/146,4=6 ,15%
Всего доброго!
