Здравствуйте, уважаемые читатели!
Не секрет, что расчетные задачи по химии, являющиеся значимой составляющей КИМов ЕГЭ по химии, имеют явно выраженную тенденцию к усложнению. Наглядным примером являются задачи на электролиз. Одна из наиболее интересных подборок, отражающая самые разнообразные комбинации электролиза с "пластинками", "кристаллогидратами", "растворимостью" и т.д., и т.п. , представлена в сборнике задач И.Ю. Белавина(М.2006). В этой подборке 48 задач (пп 663-699, 727-739). Ниже будет рассмотрена одна из задач, отражающая особенности процессов в последовательно соединенных электролизерах (№ 694):
694. В один из двух последовательно соединенных электролизеров поместили 150 г раствора сульфида калия с массовой долей соли 25,67%, а в другой 149 г раствора нитрата ртути (II) с массовой долей соли 4,36 %. Электролиз продолжали до тех пор, пока массы растворов не стали одинаковыми, после этого растворы смешали. Определите молярные концентрации веществ в конечном растворе, если известно, что его плотность равна 1,1 г/мл.
Особенность решения этой задачи заключается в использовании того факта, что количества электричества, прошедшего через оба электролизера, равны между собой.
Решение.
1. Уравнения потенциально возможных химических процессов::
2.Количественные расчеты:
n (K2S)=150*0,257/110=0,35 моль
n (Hg(NO3)2)=149*0,0436/325=0,02 моль
3. Предположим, что протекают только реакции 1 и 2:
Пусть n1(K2S)=x, тогда Δ1mрра =34х
Пусть n2(Hg(NO3)2)=у, тогда Δ2mрра =217у,
2х=2у (количества электричества, прошедшее через растворы).
Составим систему уравнений:
34 х=217 у
2Х=2у . Система не имеет решения, предположение – нецелесообразно..
4. Т.к. K2S в избытке, предположим, что в первом электролизере протекает реакция 1, во втором – реакции 2 и 3.
Пусть n1(K2S)=x, тогда Δ1mрра =34х
n2(Hg(NO3)2)=0,02, n2(H2О)=у, тогда Δ2mрра =0,02*217+18у
Составим систему:
150-34х=149-(0,02*217 +18 у)
2х=0,02*2+2у
Откуда:у=0,29125 моль, х=0,31125 моль
5. Найдем массы полученных растворов, заодно проверим предположение о их равенстве:
m 1получ рра= 150-34х=139,4175 г
m 2получ рра= 149-(0,02*217+18у )=139,4175 г
6. Состав 1 получ. Рра: 0,6225 моль КОН, 0,03875 моль K2S
Состав 2 получ. Рра: 0,04 моль HNO3
Vрра после смешения: 139,4175*2/1,1=253,5 мл (0,2535 л)
После смещения прошла реакция:
КОН + HNO3=Н2О+KNO3
Состав конечного раствора:
0,04 моль KNO3, 0,03875 моль K2S, 0,5825 моль КОН
7. См(KNO3)=0,04/0,2535=0,158 моль/л,
См(K2S)=0,03875/0,2535=0,153 моль/л,
См(КОН)=0,5825/0,2535=2, 3 моль/л,
В заключение хочу отметить, что ( на мой взгляд) сборник И.Ю.Белавина в течение ряда лет является одним из тех, в которых черпают вдохновение составители реальных КИМов.
Поэтому приглашаю всех желающих разобраться в хитросплетениях "электролизных" задач на вебинарный курс: "48 задач на электролиз". Первый двухчасовой вебинар состоится в воскресенье, в 18 час мск. Все участники вебинара будут обеспечены информационным пакетом, состоящим из решенных задач и видеозаписей вебинаров. Планирую 4 вебинара (разбор минимум 12 задач на каждом вебинаре). М.б, справимся и быстрее.
Зарегистрироваться на вебинар можно по ссылке:
https://forms.gle/EttSXNJC2CSprKF89
Всего доброго!