Здравствуйте, уважаемые читатели!
Продолжаю анализ подборки заданий С-части-2023 из 4 источников (https://vk.com/naukadljatebja , сборники Д.Ю.Добротина и соавт, В.Н.Доронькина и соавт, Е.Дацук и соавт). Сегодняшняя статья будет посвящена 34 задаче. В целом, по этим задачам можно сказать следующее:
- Задействованы все реализованные в ЕГЭ алгоритмы и усложнения: атомистика, растворимость, олеум, пластинки, кристаллогидраты, электролиз, термическое разложение, "три колбы", "порции"и т.д.
- Все задачи отличаются большим количеством математических расчетов (включая решение систем уравнений): не менее 8-10 в одной задаче.
- Нелинейная логика в решении многих задач (например, необходимость найти состав исходного раствора).
- Сложность большинства задач основана на экстенсивном подходе (увеличении количества усложнений). Практически отсутствуют задачи, требующие действительно нестандартных подходов для их решения.
Ниже приведены решения трех задач, показавшихся мне наиболее интересными:
Итак,
Задача 1(https://vk.com/naukadljatebja) .
Навеску нитрата меди(II) и нитрата серебра массой 31,55 г растворили в 400 мл воды и подвергли полученный раствор электролизу с инертными электродами. Процесс остановили, когда в растворе не осталось катионов металла. В ходе электролиза через цепь прошло 0,275 моль электронов. Вычислите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе, если известно, что в ходе процесса на катоде не выделялся газ. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение
1.Характеристика процесса электролиза (с указанием количества электронов, участвующих в процессе):
а) 4AgNO3+2H2O±4е=4Ag+O2+4HNO3 (1)
2Cu(NO3)2+2H2O±4е=2Cu+O2+4HNO3 (2)
б) Пусть n1(AgNO3)=x моль, n2(Cu(NO3)2)=у моль, тогда составим уравнения, отражающие связь между количествами веществ и массой смеси (уравнение 3) и количествами веществ и количеством прошедших через систему электронов (уравнение 4) :
170х+188у=31,55 (3)
х+2у=0,275(4), откуда: х=0,075 моль, у=0,1 моль
2. Найдем состав полученного раствора:
а)n 1(HNO3)=х=0,075 моль, n 1(Ag)=0,075 моль,n 1(O2)=0,075/4=0,01875 моль,
б)n 2(HNO3)=2у=0,2 моль, n 2(Cu)=0,1 моль,n 2(O2)=0,1/2=0,05 моль,
в)n 1+2(HNO3)=0,275 моль
m получ рра=31,55+400-108*0,075-64*0,1-32*(0,01875+0,05)=414,85 г
W(HNO3)=100*63*0,275/414,85=4,18%
Комментарии к задаче:
- Используется ранее не встречавшийся в формате ЕГЭ электролиз раствора смеси двух солей. Авторы указали 2 особенности процесса: в растворе не осталось катионов металлов (т.е. соли разложились полностью); на катоде не выделялся газ (т.е. разложения воды не происходило).
- Используется сравнительно недавно появившаяся (и очень редко используемая) в задачах ЕГЭ характеристика процесса - количество моль электронов, прошедших через цепь электролиза. Применение этой величины для нахождения состава смеси основано на стехиометрии процесса (учитываем коэффициент перед количеством электронов в уравнении электролиза)
- С учетом указанных особенностей, в целом - задача решается по типовому алгоритму, в котором основную роль играют стехиометрические расчеты. Логика решения задачи - достаточно прозрачна.
Задача 2 (https://vk.com/naukadljatebja)
Раствор массой 200 г, содержащий хлорид железа (II) и бромид железа (III), разлили в три стакана. В первый стакан с раствором массой 100 г добавили избыток раствора нитрата свинца, что привело к образованию осадка массой 13,79 г с массовой долей свинца в нем равной 60,04%. Содержимое второго стакана смогло обесцветить 32 г 0,5%-ного раствора брома в воде. Вычислите массу воды в третьем стакане. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение.
1. Характеристика процессов в первом стакане:
а)FeCl2+Pb(NO3)2=PbCl2+Fe(NO3)2 (1)
2FeBr3+3Pb(NO3)2=3PbBr2+2Fe(NO3)3 (2)
б) найдем состав осадка:
пусть n1PbCl2=xмоль, n2PbBr2=умоль,
тогда: mсумм(Pb)=207*(х+у)=13,79*0,6004=8,28 г (3)
278 х+367 у= 13,79 (4)
Составим и решим систему из уравнений 3 и 4, откуда х=0,01 моль, у=0,03 моль
в) Найдем состав раствора в первом стакане:
n1FeCl2=n1PbCl2=0,01 моль; n2FeBr3=2/3n2PbBr2=0,02 моль;
г) Найдем общий состав растворов во втором и третьем стаканах:
m2+3 рра= 200-100=100 г
n2+3FeCl2= 0,01 моль, n2+3FeBr3= 0,02 моль;
2. Характеристика процессов во втором стакане:
а) 6FeСl2 + 3Br2 = 4FeCl3 + 2FeBr3 (5)
б) n5(Br2)=32*0, 5/(160*100)=0,001 моль
n5(FeСl2)=2n5(Br2)=0,002 моль
в)найдем m2 рра:
m2 рра= 0,002*100/0,01=20 г
3. Найдем массу воды в третьем стакане:
а)Состав раствора
m3 рра=100-20=80 г
n (FeСl2) в 3 рре=n2+3 (FeCl2)-n5(FeСl2) =0,01-0,002=0,008 моль
n (FeBr3) в 3 рре=2n (FeСl2) в 3 рре=0,016 моль
б) mН2О=80-0,008*127-0,016*296=74,248 г
Комментарии к задаче:
- Используется ранее не встречавшаяся в формате ЕГЭ реакция обесцвечивания раствора хлористого железа бромной водой
- Используется типовой алгоритм решения задач на "3 колбы", основой которого является одинаковость количественных соотношений между компонентами в растворах каждой из колб
- В отличие от большинства задач, в которых требуется найти содержание растворенного компонента, в этой - необходимо найти содержание растворителя.
Задача 3 (https://vk.com/naukadljatebja).
Навеску смеси октагидрата гидроксида бария (Ba(OH)2 ·8H2O) и бромида цезия растворили в воде. В полученный раствор с массовой долей соли 5% пропустили углекислый газ до прекращения поглощения. Образовавшийся раствор разделили на две колбы. Первую колбу нагревали до окончания реакции. Во вторую колбу добавили 200 г 2%-ного раствора сульфата железа(III), причем реагенты прореагировали полностью. Вычислите массовую долю щелочи в исходном растворе, если известно, что отношение объемов газов, выделившихся из первой и второй колб, равно 7:6, а отношение масс бромида цезия во второй колбе и добавленного сульфата железа(III) равно 891:500. Растворимостью газов в воде пренебречь. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение.
1. Химизм процесса поглощения СО2:
Ba(OH)2 +2СО2=Ва(НСО3)2 (1)
Полученный раствор: Ва(НСО3)2 и CsBr
2. Процесс в первой колбе (нагревание раствора):
Ва(НСО3)2=ВаСО3+СО2+Н2О (2)
3. Найдем общее количество гидрокарбоната бария в обеих колбах:
а)Характеристика процесса во второй колбе (совместный гидролиз):
3Ва(НСО3)2+Fe2(SO4)3=6CO2+2Fe(OH)3+3BaSO4(3)
б)n3Fe2(SO4)3=200*0,02/400=0,01 моль
Согласно условию, реагенты во второй колбе прореагировали полностью, т.е. n3 Ва(НСО3)2=3*0,01=0,03 моль, n3 CO2= 0,06 моль,
в) найдем соотношение между количествами Ва(НСО3)2 в первой и второй колбах: пусть n 2 Ва(НСО3)2= x моль, тогда n 2 СО2=x моль.
пусть n 3 Ва(НСО3)2= у моль, тогда n 3 СО2=2у моль.
Согласно условию n 2 СО2/n 3 СО2=7:6, т.е. х/2у = 7/6, откуда 6х=14 у (4);
д)Найдем n 2+3 Ва(НСО3)2 .
В п. 3б найдено, что n3 Ва(НСО3)2=у=0,03 моль, тогда
n 2 Ва(НСО3)2= x= 14*0,03/6=0,07 моль
n 2+3 Ва(НСО3)2=0,03+0,07=0,1 моль
4. Найдем общее количество бромида цезия в обеих колбах:
а) найдем m CsBr во второй колбе:
m CsBr/m Fe2(SO4)3=891/500 (по условию), тогда
m CsBr=m Fe2(SO4)3*891/500=4*891/500=7,128 г
г)найдем массу CsBr (общую, в первой и второй колбах)
Поскольку Ва(НСО3)2 и CsBr находятся в одном растворе, то соотношение (4) справедливо и для CsBr: 6а=14в , где а и в - массы CsBr в первой и второй колбах, соответственно.
в п. 2 в найдено, что в= 7,128 г, тогда а = 16,632 г
m общ CsBr=а+в=23,76 г
5.Найдем массовую долю щелочи в исходном растворе:
а) Найдем массу исходного рра:
m исх рра = m общ CsBr/0,05=23,76/0,05=475,2 г
б) Найдем массу общую Ba(OH)2:
n общ Ba(OH)2=n общ Ва(НСО3)2=0,1 моль (см. п.3)
mBa(OH)2=0,1*171=17,1 г
в) WBa(OH)2=100*17,1/475,2=3,6%
Комментарии к задаче:
судя по всему, основными "изюминками" задачи являются:
- акцент на использование числовых данных в относительной форме: соотношения между массами бромида цезия и исходного раствора; между массами бромида и сульфата железа; между объемами выделившихся газов;
- "перевернутость" логической направленности решения - необходимо найти содержание одного из компонентов в исходном растворе.
Общее впечатление - громоздкая задача.
Как возможно заметили читатели, все задачи в этой статье были взяты из одного источника. В следующей статье продолжу рассмотрение задач других авторов.
Веду набор учеников для онлайн-подготовки к ОГЭ по химии 2024, ЕГЭ по химии-2024. Занятия проводятся как индивидуально, так и в группах. Для получения более подробной информации пишите в ВК : https://vk.com/id363684368
Всего доброго!