Здравствуйте, уважаемые читатели!
В предыдущей статье я уже писала, что тестовая часть реального ЕГЭ - была вполне решабельной, соответствовала уровню сложности, заложенному в сборниках ФИПИ. Сегодня хотелось бы обратить внимание на 33 задачи этого года. Насколько они реальны - судить трудно. Условия добыты в результате "археологических" раскопок на всевозможных чатах, в группах и т.д. Тем не менее, задачи заслуживают внимания по двум причинам:
1. Новая модификация "атомистики" - для характеристики состава смеси используют данные состава атомов (количества протонов и электронов).
2. Необходимость выбора химизма процесса на основании соотношения реагентов. Эта особенность встречается, в основном, в задачах с участием (или образованием) кислых и комплексных солей, а также в задачах с получением растворов кислот-окислителей.
В этой статье я разберу 3 задачи, две из которых - на олеум (тоже раньше не было), одна - на разложение нитрата бария.
Итак, задача 1:
Решение
1. Определим состав олеума (SO3+H2SO4исх)
а) пусть n(SO3)= x моль, n (H2SO4)исх= у моль, тогда выразим общее количество электронов в компонентах и смеси в целом:
n e (SO3)=(1*16+3*8)*х=40х
n e исх(H2SO4)=(2*1+1*16+4*8)*у=50у
n e сумм=58 моль= 40х+50у (1)
б) выразим массу олеума, используя молярные массы компонентов:
80х+98у=114 (2)
в)составим и решим систему из уравнений 1 и 2:
40х+50у=58
80х+98у=114, откуда x=n(SO3)=0,2 моль, у=n исх(H2SO4)= 1 моль
2. Определим состав раствора, полученного после растворения олеума в воде:
SO3+H2O=H2SO4 (3)
H2SO4 исх= H2SO4 исх,
т.е., в растворе будут содержаться как серная кислота, изначально присутствующая в олеуме, так и кислота, полученная из SO3:
n общ H2SO4=n(SO3)+n исх(H2SO4)=0,2+1=1,2 моль
m получ. рра = 114+26=140 г, W(H2SO4)=1.2*98/140=0,84 - кислота концентрированная.
3. Поскольку получена концентрированная кислоты, железная окалина(в качестве восстановителя) будет вступать в ОВР. Рассмотрим процесс, протекающий при растворении окалины в кислоте:
2Fe3O4+ 10 H2SO4=SO2+3Fe2(SO4)3+10H2O (4)
а) n Fe3O4=23,6/232=0,1 моль
n H2SO4=1,2 моль (избыток)
б)n Fe2(SO4)3=1,5n Fe3O4=0,15 моль, m Fe2(SO4)3=0,15*400=60 г
n(SO2)=0,05 моль, m(SO2)=0,05*64=3,2 г
m конечн рра= 140+23,6-3,2=160,4 г
4. W(Fe2(SO4)3)=100*m Fe2(SO4)3/m конечн рра=60*100/160,4=37,4%
Задача 2.
В ней характеристика олеума находится полностью по схеме, приведенной в предыдущей задаче, поэтому эта часть задачи - пропущена.
Решение
1. Найдем состав олеума (аналогично п.1. предыдущей задачи):
n(SO3)=0,2 моль, n исх(H2SO4)= 1 моль
2. Определим состав раствора, полученного после растворения олеума в воде:
SO3+H2O=H2SO4 (1)
H2SO4 исх= H2SO4 исх,
т.е., в растворе будут содержаться как серная кислота, изначально присутствующая в олеуме, так и кислота, полученная из SO3/
n общ H2SO4=n(SO3)+n исх(H2SO4)=0,2+1=1,2 моль
m получ. рра = 114+500=614 г
3. Рассмотрим процесс, протекающий при взаимодействии щелочи с раствором кислоты:
а) n исх (NaOH)=550*0,16/40=2,2 моль
n общ H2SO4=1,2 моль
б) судя по соотношению реагентов, будут протекать две реакции:
NaOH+H2SO4=NaHSO4+H2O (2)
2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O (3)
Пусть n3(Na2SO4)=x, n2(NaHSO4)=y, тогда :
n сумм NaOH=2х+у=2,2 (4)
n сумм H2SO4= х+у=1,2 (5)
Решая систему из уравнений 4 и 5, получим: х= n3(Na2SO4)=1 моль
3. Характеристики конечного раствора: m(Na2SO4)=1*142=142 г
m рра= 614+550=1164 г
W(Na2SO4)=100*142/1164=12,2%
Задача 3.
Химизм этой задачи уже встречался в предыдущем году, поэтому особенных затруднений не вызвал.
Решение
1.Характеристика процессов, протекающих при разложении нитрата бария:
а) химизм:
2Ba(NO3)2=2BaO+4NO2+O2 (1)
Ba(NO3)2=Ba(NO2)2+O2 (2)
б) количественная характеристика твердого остатка:
пусть n1(Ba(NO3)2)=x, тогда n1(BaO)=х,
пусть n2(Ba(NO3)2)=у, тогда n2(Ba(NO2)2)=у,
Согласно условию:
62,62=m1(BaO)+m2(Ba(NO2)2)=153х+229 у (3)
в) количественная характеристика газовой смеси:
состав смеси: n1 (NO2)=2х, n1 ( O2)=0,5х, n2 ( O2)=y,
n сумм е= (1*7+2*8)*2х+(2*8)*0,5х+(2*8)*у=54х+16у.
Согласно условию n сумм е=4,7197*10^24/6,02*10^23=7,84 моль
т.о. 54х+16у=7,84 (4)
г) решая систему из уравнений (3) и (4):
153х+229 у=62,62
54х+16у=7,84 получим: х= 0,08 моль, у=0,22 моль
д) т.о., n исхBa(NO3)2=х+у=0,08+0,22=0,3 моль
2. Характеристика реакции, протекающей при взаимодействии Ba(NO3)2 с NaHSO4:
а) n NaHSO4=36/120=0,3 моль
n исхBa(NO3)2=0,3 моль
б) на основании соотношения молей реагентов делаем вывод о том, что будет протекать реакция:
Ba(NO3)2+NaHSO4=BaSO4+NaNO3+HNO3
в) состав конечного рра: 0,3 мольNaNO3, 0,3 мольНNO3,
m рра= 0,3*261+350+36-0,3*233=394,4 г
WNaNO3=100*0,3*85/394,4=6,47%
WНNO3=100*0,3*63/394,4=4,8%
Если в целом, использованное в этом году новшество - показалось мне вполне рутинным вариантом атомистики. В следующей статье планирую рассмотреть вариации электролиза в 33 задаче -2022.
Всего доброго!