Здравствуйте, уважаемые читатели!
Наряду с ЕГЭ по химии для учеников, в письмах читателей начали встречаться 34 задачи с "ЕГЭ по химии для учителей". Так, очевидно, условно называют квалификационные экзамены или комплексы заданий для проверки профессиональных компетенций учителей химии. Ниже представлены решения трех задач с таких экзаменов. Общие черты задач: заданы смеси веществ, с которыми затем проводят ряд химических реакций. По характеристикам отдельных стадий необходимо найти прямо или косвенно заданные параметры смеси. Из типовых усложнений можно отметить небольшие вкрапления атомистики. При решении всех задач использован универсальный алгоритм, заключающийся в последовательном трехступенчатом анализе каждого из предложений текста.
Итак, Задача 1
Смесь меди, оксида меди 2, цинка, оксида цинка обработали избытком гидроксида натрия. При этом масса раствора увеличилась на 22,5 г а массе смеси уменьшилась на 22,7 г. В оставшейся смеси после реакции с гидроксидом натрия массовая доля атомов меди 87,5 %. Эту смесь полностью растворили в 600 г конц. азотной кислоте. При этом выделился бурый газ а массовая доля образовавшейся соли составила 21,1 %. Вычислите массовые доли всех компонентов в смеси.
Решение.
1. Характеристика процесса растворения смеси в рре щелочи:
а) Сu, CuO +NaOH---- не реагируют
Zn+2NaOH+2H2O=H2+Na2(Zn(OH)4) (1)
ZnO+2NaOH+ H2O= Na2(Zn(OH)4) (2)
б) Увеличение массы раствора произошло в результате двух разнонаправленных материальных потоков : приход в раствор цинка и его оксида и уход из раствора водорода:
22,5= m1(Zn)+m2(ZnO)-m1(H2) (3)
в) Уменьшение массы твердой смеси произошло за счет ухода из смеси в раствор цинка и его оксида:
22,7=m1(Zn)+m2(ZnO) (4)
г) сопоставим выражения 3 и 4,
22,5= m1(Zn)+m2(ZnO)-m1(H2) (3)
22,7=m1(Zn)+m2(ZnO) (4)
вычитая из выражения (4) выражение (3), получим :m1(H2)=0,2 г, n1(H2)=0,2/2=0,1 моль, тогда n1(Zn)= 0,1 моль, m1(Zn)=0,1*65=6,5 г
д) Из выражения (4) найдем m2(ZnO)=22,7-0,1*65=16,2 г
2. Характеристика оставшейся смеси: Cu, CuO
a)пусть n(Cu)=x, n(CuO)=y,
тогда по условию: 64 (х+у)=0,875 (64х+80у), откуда: х=0,75 у,
n(Cu)= 0,75n(CuO)
m смесиСu+CuO= 64х+80у=64*0,75у+80у=128 у
(к такому же ответу можно было прийти через уравнение :
16у=0,125(64х+80у),
3. Характеристика процесса растворения смеси в конц. HNO3:
а)Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O (5)
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+ H2O (6)
б) n5+6 Cu(NO3)2=x+y=0,75y+y=1,75y
n5(NO2)=2x=1,5y
в) m конечн рра=m смеси(Сu+CuO)+600-m5(NO2)=128 y+600-46*1,5у=600+59 у
г)WконCu(NO3)2=188*1,75у/(600+59у)=0,211, откуда у=0,4 моль= n(CuO),
m(CuO)=0,4*80=32 г
n(Cu)= 0,75n(CuO)=0,3 моль, m(Cu)=0,3*64=19,2 г
4. Вычислите массовые доли всех компонентов в смеси:
а)m (Zn)= 6,5 г, m (ZnO) =16,2 г, m(CuO)= 32 г, m(Cu)= 19,2 г
m смеси=73,9 г
б) W(Zn)=100*6,5/73,9=8,8%
W(ZnО)=100*16,2/73,9=21,9%
W(Cu)=100*19,2/73,9=26 %
W(CuО)=100*32/73,9=43,3 %
Задача 2
Смесь сульфида цинка, сульфида меди I, оксида кремния подвергли обжигу в избытке кислорода, в результате масса твердого остатка оказалась меньше на 1,6 г чем масса исходной смеси. Полученный твердый остаток сплавили с избытком карбоната натрия. Образовавшийся плав растворили в воде и масса нерастворившегося остатка составила 8 г. Вычислите массовую долю оксида кремния в смеси если число атомов кислорода в смеси в 1,5 раз меньше числа атомов серы.
Решение.
1. Характеристика процесса обжига.
а) m исх смеси= 97*n(ZnS)+160*n(Cu2S)+60*n(SiO2) (1)
а) 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 (2)
Cu2S+2O2=2CuO+SO2 (3)
SiO2+O2--- не реагирует
б) Состав твердого остатка: ZnO, CuO, SiO2
m тв. остатка=81*n2(ZnO)+80* n3(CuO)+60*n(SiO2) (4)
Т.к n2(ZnO)=n(ZnS), n3(CuO)=2n(Cu2S), запишем выражение (4) как:
m тв. остатка=81*n (ZnS)+80* 2n (Cu2S)+60*n(SiO2) (5)
в) Согласно условию:
m тв. остатка-m исх смеси=-1,6 г. Используем выражения 4 и5 :
81*n (ZnS)+80* 2n (Cu2S)+60*n(SiO2)-97*n(ZnS)-160*n(Cu2S)-60*n(SiO2)=-1,6, откуда n (ZnS)= 0,1 моль
2. Характеристика процесса сплавления твердого остатка с Na2CO3 и растворения плава в воде:
а)ZnO+Na2CO3=Na2ZnO2+CO2 (6)
SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 (7)
CuO +Na2CO3 --- не реагирует
б)Na2ZnO2+Н2О= Na2(Zn(OH)4 (8)
Нерастворившийся остаток- CuO, n(CuO)=8/80=0,1 моль
nисх(Cu2S)=0,5n(CuO)=0,05 моль
3. Вычислим массовую долю оксида кремния в смеси:
а) Ранее найдено, что n исх (ZnS)= 0,1 моль, nисх(Cu2S)= 0,05 моль,
тогда n сумм S=n исх (ZnS)+nисх(Cu2S)=0, 15 моль
n сумм О=2n исх (SiO2)
б) Согласно условию: n сумм S/n сумм О=1,5, откуда
n сумм О=n сумм S/1,5=0,15/01,5=0,1 моль=2n исх (SiO2),
тогда n исх (SiO2)=0,05 моль
в) m исх смеси= 97*n(ZnS)+160*n(Cu2S)+60*n(SiO2)=97*0,1+160*0,05+60*0,05=20,7 г
WSiO2=100*60*0,05/20,7=14,5%
Задача 3
Смесь пирита и сульфида железа 2 обработали избытком конц. серной кислоты, из обр. раствора отобрали порцию 1/10 часть, потом к этой части добавили гидроксид натрия, полученный осадок отфильтровали. высушили, прокалили. Образовавшийся твердый продукт продукт весил 2,8 г. Вычислите объем выделившегося газа если соотношение атомов серы и железа в исходной смеси 9:7.
Решение.
1. Характеристика процесса взаимодействия с конц.серной ктой:
а)2FeS2+14H2SO4=Fe2(SO4)3+15SO2+14H2O (1)
2FeS+10H2SO4=Fe2(SO4)3+9SO2+10H2O (2)
б) состав обр. рра: Fe2(SO4)3
2. Характеристика процесса взаимодействия с щелочью и прокаливания:
а)Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3+3Na2SO4 (3)
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O (4)
б)nFe2O3=2,8/160=0,0175 моль- соответствует 1/10 части исх смеси
nFe2O3общ=0,0175*10=0,175 моль
3.Вычислим объем выделившегося газа:
а) nFe исх= 2nFe2O3общ=0,35 моль
Согласно условию nS исх/nFe исх=9:7, тогда nS исх=0,35*9/7=0,45 моль
б)Пусть nFeS2 исх=х моль, nFeS исх=у моль,тогда:
х+у=0,35
2х+у=0,45, откуда х=nFeS2 исх=0,1 моль, у=nFeS исх=0,25 моль
в)n 1+2 SO2=(15/2)*nFeS2 исх+(9/2)*nFeS исх=7,5*0,1+4,5*0,25=1,875 моль
V SO2=22,4*1,875=42 л
Заранее благодарна за конструктивные дополнения и замечания.
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
