- Здравствуйте, уважаемые читатели!
Через 2 дня - ЕГЭ по химии-2023. Как всегда, основной интригой экзамена будет 34 задача. Я много в своих статьях пишу об этой задаче, ее особенностях, разновидностях, алгоритмах решения. Но, как ни странно, оказался незаслуженно обойден вниманием алгоритм досрочного ЕГЭ этого года. Кроме разбора экзаменационных задач, больше этот тип задач в статьях не рассматривала. Решила напоследок исправить эту оплошность. В данной статье приведено 4 авторских задачи , особенностью которых является учет количества электронов в ОВР процессе. Итак:
Задача 1.
При сжигании фосфора в кислороде получили 25,2 г смеси оксидов. При этом количество электронов, отданных атомами фосфора при переходе в высшую степень окисления, в 1,6 раза меньше общего количества электронов, принятых атомами кислорода в обеих реакциях. Смесь полностью растворили в 300 г 30%-ной HNO3. Найти массовую долю фосфорной кислоты в полученном растворе.
Решение.
1. Характеристика процесса сжигания фосфора.
а)4Р+5О2=2Р2О5 (1)
4Р+3О2=2Р2О3 (2)
б) Пусть n1(Р)=x моль, n2(Р)=у моль, тогда n1+2(О2)=5/4х+3/4у.
в) выразим количества электронов, отданных Р в 1 реакции (n1(e, P) и принятых О в 1 и 2 реакциях (n1+2(e, О)):
Р-5е=Р+5, n1(e, P)=5х
О2+4е=2О-2, n1+2(e, О)=4n1+2(О2)=5х+3у.
г)Согласно условию n1+2(e, О)=1,6 n1(e, P), т.е.
5х+3у=1,6*5х, откуда х=у (3).
г)Найдем состав смеси оксидов:
т.к. х=у, n(P2O3)=n(P2O5)=а
110а+142а=252 а=25,2 г, откуда а= 0,1 моль
Т.о., состав смеси: Р2О3-0,1 моль, Р2О5-0, 1 моль
2. Характеристика процесса взаимодействия смеси оксидов с раствором азотной кислоты:
а)n исх HNO3=300*0,3/63=1,43 моль (избыток)
3P2O3+4HNO3 +7H2O=4NO+6H3PO4 (4)
P2O5+3H2O = 2H3PO4(5)
n4 H3PO4=2 nP2O3=0,2 моль, n5 NO=4/3nP2O3=0,133моль
n5 H3PO4=2 nP2O5=0,2 моль
n4+5H3PO4=0,4 моль
б)m получ рра= 25,2+300-30*0,133=321,2 г
WH3PO4=0,4*98/321,2=0,122=12,2%
Задача 2.
При сжигании углерода в кислороде получили 4,48 л смеси газов. При этом количество электронов, отданных атомами углерода при переходе в высшую степень окисления, в 1,5 раза меньше количества электронов, принятых атомами кислорода. Смесь полностью поглотили при обычных условиях 30 г 20%-ной NaOH. Найти состав полученного раствора.
Решение.
1. Характеристика процесса сжигания углерода.
а)2С+ О2=2СО(1)
С+ О2=СО2 (2)
б) Пусть n1(С)=x моль, n2(С)=у моль, тогда n1+2(О2)=0,5х+ у.
в) выразим количества электронов, отданных С во 2 реакции (n2(e, С) и принятых О в 1 и 2 реакциях (n1+2(e, О)):
С-4е=С+4, n2(e, С)=4у
О2+4е=2О-2, n1+2(e, О)=4n1+2(О2)=2х+4у.
г)Согласно условию n1+2(e, О)=1,5 n2(e, С), т.е.
2х+4у=1,5*4у, откуда х=у (3).
г)Найдем состав смеси оксидов:
т.к. х=у, n(СО)=n(СО2)=а
2а =4,48/22,4 =0,2 моль, откуда а= 0,1 моль
Т.о., состав смеси: СО-0,1 моль, СО2-0, 1 моль
2. Характеристика процесса взаимодействия смеси оксидов с раствором NaOH (при обычных условиях)
а)n исх NaOH=30*0,2/40=0,15 моль
СО2+2NaOH=Na2CO3+H2O (4)
СО2+ NaOH=NaHCO3 (5)
Пусть n4(CO2)=x, n5(CO2)=y, тогда n4(NaOH)=2x, n5(NaOH)=у,
Составим систему:
х+у=0,1
2х+у=0,15, откуда х= у=0,05 моль
б) Состав полученного рра: Na2CO3-0,05 моль, NaHCO3-0,05 моль
масса рра= 30+0,1*44=34,4 г
WNa2CO3=0,05*106/34,4=0,154=15,4%
WNaНCO3=0,05*84/34,4=0,122=12,2%
Задача 3.
В результате восстановления оксида железа (3) водородом получили смесь железа и оксида железа (2). При этом количество электронов, принятых частицами железа при переходе в низшую степень окисления, в 1,33 раза меньше общего количества электронов, отданных водородом. Смесь длительное время перемешивали с 96 г насыщенного раствора CuSO4 до окончания реакции. Масса раствора при этом уменьшилась на 0,4 г. Найти массу исходного оксида железа (3). Растворимость CuSO4 в условиях эксперимента 20 г/100 г воды.
Решение.
1. Характеристика процесса восстановления.
а)Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O(1)
Fe2O3+H2=2FeO+H2O (2)
б) Пусть n1(Fe)=x моль, n2(FeO)=у моль, тогда n1+2(H2)=1,5х+ 0,5у.
в) выразим количества электронов, принятых частицами железа в 1 реакции (n1(e, Fe) и отданных Н в 1 и 2 реакциях (n1+2(e, Н2)):
Fe+3 +3 e =Fe, n1(e, Fe)=3x
H2-2е=2H+1, n1+2(e, H2)=2n1+2(H2)=3х+ у.
г)Согласно условию n1+2(e, H2)=1,33 n1(e, Fe), т.е.
3х +у=1,33*3х, откуда х=у (3).
т.о., состав смеси после восстановления: nFe=nFeO.
2. Характеристика процесса взаимодействия смеси с раствором CuSO4
а)m исх CuSO4=96*20/120=16 г , n исх CuSO4=16/160=0,1 моль
б)Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 (4)
пусть n4Fe=x моль, тогда n4Cu=x моль,
согласно условию 0,4=m4(Cu)-m4(Fe) или:
64х-56х=0,4, 8х=0.4, х=0,05 моль
в) nFe=0,05 моль, т.е железо было в недостатке, значит- прореагировало полностью.
3. Найдем массу исходного Fe2O3:
а)nFe=0,05 моль=nFeO
nFe2O3=0,5(nFe+nFeO)=0,5*(0,05+0,05)=0,05 моль
б) mFe2O3=0,05*160=8 г
Задача 4.
Раствор нитрата железа 2 массой 180 г и массовой долей соли 0,1 подвергли электролизу. При этом на аноде выделилось 2,24 л газа. Известно, что количество электронов, принятых катионами железа, равно количеству электронов, принятых частицами водорода. Найти состав полученного раствора.
Решение.
1.Характеристика электролиза.
a)nисхFe(NO3)2=180*0,1/180=0,1 моль
б)2Fe(NO3)2+2H2O=2Fe+O2+4HNO3 (1)
2H2O=2H2+O2 (2)
n1+2(O2)=2,24/22,4=0,1 моль
в)Пусть n1Fe=x, n2H2=y, тогда выразим количества электронов в процессах восстановления железа и водорода:
Fe2+ + 2 e=Fe (3)
2Н2О+2e=H2+2ОН- (4)
n3(e,Fe)=2x, n4(e,H2)= 2y. Согласно условию:
2y= 2x , откуда у= х (5)
г) выразим n1+2 O2: n1+2 O2=0,5х+0,5у= х=0,1 моль
n1(Fe)=0,1моль, n1(HNO3)=0,2моль, n1( O2)=0,05моль,
n2(Н2О)=0,1моль,
2. Состав полученного раствора: HNO3 - 0,2 моль,
m рра= 180-0,1*56-0,05*32-0,1*18=171 г
W(HNO3)=63*0,2/171=0,074=7,4%
Заранее благодарна за конструктивные замечания и дополнения.
Желаю 11-классникам успешной сдачи ЕГЭ по химии-2023! В добрый путь!
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
