Здравствуйте, уважаемые читатели!
В этой статье я разберу авторскую задачу, в которой представлено не встречавшееся до сих пор усложнение, связанное с определением состава смеси через количество связей в ее компонентах. Помимо этого включены типовое усложнение на последовательно-параллельные реакции (совместное присутствие в растворе средней и кислой соли), а также достаточно серьезный момент, связанный с растворимостью кристаллогидратов. Итак:
Задача
44,8 л (н.у.) смеси монооксида углерода и этена сожгли в избытке кислорода. Полученную парогазовую смесь, количество пи-связей в которой в два раза больше, чем в исходной смеси, пропустили через 750мл 6 М раствора NaOH (плотность рра= 1,2 г/см3) . После охлаждения из реакционной смеси выпал осадок. Найти состав выпавшего осадка и надосадочной жидкости. В условиях эксперимента растворимость декагидрата карбоната натрия составляет 8,44 г /100 г воды, растворимость гидрокарбоната натрия 9,9 г/100 г воды.
Решение.
1.Найдем состав исходной смеси.
а)n (СО+С2Н4)=44,8/22,4=2 моль. 1 моль СО содержит 2 моля пи-связей, 1 моль С2Н4 содержит 1 моль пи-связей. Пусть n(CO)=х моль, n(С2Н4)=у моль. Тогда:
х+у=2 (1)
nобщ исх (пи-связей)=2х+ у(2)
б) при сгорании исходной смеси происходят процессы:
2СО+О2=2СО2 (3)
С2Н4+3О2=2СО2+2Н2О (4)
n3+4 СО2=х+2у, 1 моль СО2 содержит 2 пи-связи, в молекуле воды нет пи-связей.
nобщ кон (пи-связей)=2(х+2у) (5)
Согласно условию 2(х+2у)=2*(2х+ у), откуда х=у (6)
Составим систему из уравнений 1 и 6:
х+у=2
х=у, откуда х=у=1 моль, т.е. n(CO)=1 моль, n(С2Н4)=1 моль.
2. Найдем характеристики полученной парогазовой смеси:
n3+4(CO2)=х+2у=3 моль, n 4(Н2О)= 2у=2 моль,
m парогазовой смеси= 44*3+18*2=168 г, в том числе 36 г Н2О.
3. Найдем характеристики реакционной смеси, полученной при взаимодействии парогазовой смеси со щелочью:
а) nисх(NaOH)=6*0,75=4,5 моль, nисх(СО2)=3 моль
б) Исходя из соотношения щелочи и СО2 протекают процессы:
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O (7)
NaOH+CO2=NaHCO3(8)
Пусть n 7 (Na2CO3)=x, n 8 (NaHCO3)=у,тогда:
х+у=3
2х+у=4,5, откуда х= у=1,5 моль. n (Na2CO3)=1,5 моль, n (NaНCO3)=1,5 моль.
в) Состав полученной реакционной смеси:
m смеси= m парогазовой смеси+mрра NaOH=168+1,2* 750=1068 г
в том числе m7 Na2CO3=1,5*106= 159 г, m8 NaНCO3=1,5*84=126 г, mН2О=783 г
4. Найдем характеристики выпавшего осадка и надосадочной жидкости:
а) Найдем массу выпавшего Na2CO3*10 H2O (КГ):
Пусть в составе КГ в осадок выпало х моль Na2CO3, тогда
m оставшейся воды = 783-180х,
m растворенного в этой воде КГ : (1,5-х)*286 г.
Составим пропорцию:
в 100 г Н2О растворяется 8,44 г КГ
в 783-180х растворится (1,5-х)*286 г КГ, откуда х=1,34 моль
m КГ (осадка)=1,34*286= 383,24 г
m Na2CO3 (осталось в растворе)=(1,5-х)*106=0,16*106=16,96 г
б) Найдем массу выпавшего NaНCO3:
m воды, оставшейся в реакционной смеси после выпадения КГ:
mост Н2О=783-180х=783-180*1,34=541,8 г
Составим пропорцию:
в 100 г Н2О растворяется 9,9 г NaHCO3
в 541,8 г растворится у г NaHCO3, откуда у=53,64 г (осталось в растворе)
m осадка NaHCO3=m8 NaНCO3-у=126-53,64=72,36 г
m общ осадка= 383,24+72,36=455,6 г
в) Состав надосадочной жидкости:
541,8 г Н2О, 53,64 г NaHCO3, 16,96 г Na2CO3,
всего m надос. жти=612,4 г
5. Проверка (материальный баланс):
m реакционной смеси =1068 г
m выпавшего из смеси осадка = 455,6 г
m надосадочной жти = 612,4 г
m реакционной смеси=m выпавшего из смеси осадка+m надос.жти
1068г=455,6+612,4=1068г
Заранее благодарна за конструктивные замечания и дополнения по решенной задаче.
Как я уже отмечала в предыдущей статье, наиболее значимые изменения ЕГЭ-2024 скорее всего сконцентрируются в С-части. В связи с этим открываю набор на вебинарный курс, посвященный 34 задаче. Последовательно разберем все базовые усложнения (атомистика, растворимость, электролиз, пластинки, кристаллогидраты и т.д, ит.п), отрешаем задачи реальных ЕГЭ последних лет, оригинальные задачи из сборника И.Ю. Белавина, задачи из ДВИ (перекликающиеся с 34-й), мои авторские задачи. Начало курса - 9.09, 18 час мск. Вебинары проходят на платформе ZOOM. Участники вебинаров будут обеспечены комплектом материалов, в том числе презентацией с решениями разбираемых задач и видеозаписью занятия. Запись на вебкурс - по ссылке: https://forms.gle/Vw3XtAo2MPR851AH9
Всего доброго!