Здравствуйте, уважаемые читатели!
Особенностью ЕГЭ по химии уже несколько лет является наличие в расчетной задаче по химии (34 - в формате ЕГЭ) нового, не встречающегося в предыдущие годы, усложнения. Это привело к тому, что постепенно в обиходе учеников и учителей, рассматривающих эту задачу, накопился банк алгоритмов решения на:
- "растворимость",
- "атомистику"
- "электролиз" соединений металлов различной активности
- "кристаллогидраты"
- использование "порций" растворов (одинаковых и различных).
Используемое к настоящему времени в 34 задаче количество усложнений позволяет, путем их компиляции, создавать интересные задачи повышенного уровня сложности.
Тем не менее, интересно, нет ли еще каких - нибудь незатронутых новых усложнений, которые могли бы органично войти в формат 34-й? Обязательными условиями их применения, если судить по вышеперечисленным алгоритмам, должны быть относительно простой химизм превращений и расчеты, ограничивающиеся линейными уравнениями.
В поисках таковых я обратилась к энциклопедии всевозможных усложнений расчетных задач по химии- сборнику И.Ю.Белавина. Думаю, что те мои читатели, кто предметно интересуется вопросами "34-й" , неоднократно находили в этом сборнике задачи, подобные встречающимся в реальных ЕГЭ.
Сегодня я бы хотела познакомить вас с интересным усложнением, которое до сих пор (мне) не встречалось ни в одной из задач экзаменационного уровня. Суть его - в равенстве масс отдельно взятых входящих и выходящих материальных потоков (растворов, осадков).
Кроме того, хотелось бы отметить еще одно очень перспективное усложнение - использование в задаче только относительных количественных показателей (доли, проценты, соотношения). Наличие этого усложнения позволяет вводить решающему удобную ему абсолютную количественную характеристику ( в рассматриваемых ниже задачах- массу раствора=100 г)
Ниже будут разобраны 2 задачи из сб. И.Ю.Белавина и В.П.Сергеевой "100 баллов по химии. Учимся решать задачи: от простых до самых сложных", в которых представлены эти практически не встречающиеся (но вполне подходящие для 34-й) особенности.
Итак , задача 143.
Пояснения к задаче:
- химизм - достаточно прост (всего одна реакция ионного обмена с выпадением осадка)
- первое усложнение (алгоритм его разрешения основан на логических рассуждениях)- масса полученного рра равна массе одного из исходных рров (значит, масса выпавшего осадка равна массе другого исходного рра). Основная предпосылка для решения: масса полученного рра равна массе исходного рра, содержащего компонент осадка с наибольшей молярной массой.
- второе усложнение: нет ни одной абсолютной количественной характеристики ( массы, объема, моль). Оптимальный (но не единственный ) прием решения в этом случае - принять массу рассматриваемого раствора за 100 г
- Остальные особенности решения базируются на типовых алгоритмах.
Решение
1. Найдем массу полученного рра и его компонентов :
А) 3Hg(NO3)2+2Na2HPO4= Hg3(PO4)2↓+4NaNO3+2HNO3 (1)
Б) m пол рра+m Hg3(PO4)2↓= m рра Hg(NO3)2+ m рра Na2HPO4
Т.к рр Hg(NO3)2 содержит твердую соль ртути и воду, а осадок Hg3(PO4)2↓-
только твердую соль ртути, их массы не могут быть равны.
Значит: m Hg3(PO4)2↓= m рра Na2HPO4, m пол рра= m рра Hg(NO3)2
В) Пусть m рра Hg(NO3)2=100 г , тогда m пол рра=100 г,
m растворенных вв = 100*(1-0,8019)=19,81 г
2. Найдем состав полученного рра:
А) nNa+: nNO3-=1:2
Из уравнения реакции 1 следует, что, если бы реагенты были в стехиометрическом соотношении, nNa+: nNO3-=4:6=2:3=1:1,5,
Т.к. реальное соотношение nNa+: nNO3-=1:2, Hg(NO3)2 взят в избытке, Na2HPO4- в недостатке.
Б) Пусть n Na2HPO4=х моль, n Hg(NO3)2=у моль,
тогда: n1 Hg3(PO4)2=0,5х, n1 NaNO3=2х, n1 HNO3=х, n1 Hg(NO3)2=1,5х
nост Hg(NO3)2=у-1,5х
в)n Na+= n1 NaNO3=2х, nNO3-= 2nHg(NO3)2=2y
Согласно условию: nNa+: nNO3-=1:2, т.е.2х/2у=1/2, откуда у=2х
Г)Состав полученного рра: n1 NaNO3=2х, n1 HNO3=х,
nост Hg(NO3)2=у-1,5х=2х-1,5х=0,5х
m растворенных вв = 100*(1-0,8019)=19,81 г, тогда:
2х*85+63х+0,5х*335=19,81, откуда х=0,05 моль
Д) Массовые доли компонентов в полученном рре= их массам (масса рра=100 г)
W NaNO3=2х*85=8,5%, W НNO3=63х=3,15%,
W Hg(NO3)2=0,5х*335=8,375%,
3.Состав исходных рров:
А) m рра Hg(NO3)2=100 г, n Hg(NO3)2=у=2х=0,1 моль,
W Hg(NO3)2=33,5%
Б) m рра Na2HPO4= m Hg3(PO4)2↓=0,5х*793=19,825 г
n Na2HPO4=х=0,05 моль, W Na2HPO4=0,05*142/19,825=0,358=35,8%
Задача 144
Пояснения к задаче:
- химизм - достаточно прост ( одна реакция совместного гидролиза с выпадением осадка и выделением газа, вторая реакция - разложение кислой соли)
- первое усложнение - масса одно из полученных рров равна массе одного из исходных рров (значит, сумма масс выпавшего осадка и газа равна массе другого исходного рра). Основная предпосылка для решения: масса полученного рра равна массе исходного рра, содержащего компонент осадка с наибольшей молярной массой.
- Остальные особенности решения базируются на типовых алгоритмах решения задач на растворимость и стехиометрических расчетах.
Решение
1. Найдем массу полученного рра и его компонентов :
А) Al2(SO4)3+3Ba(HCO3)2=2Al(OH)3↓+6CO2↑+3BaSO4↓ (1)
Б) m пол рра+m(осадков+газа) = m рра Al2(SO4)3+ m рра Ba(HCO3)2
Т.к осадки и газ содержат только компоненты растворенных вв, а рр Ba(HCO3)2 дополнительно к растворенному вву еще и большое кво воды,
то масса рра Ba(HCO3)2 не может быть равна m(осадков+газа) .
Значит: m(осадков+газа) = m рра Al2(SO4)3,
m пол рра= m рра Ba(HCO3)2
В) Согласно условию реакции Ba(HCO3)2 в избытке, т.к далее полученный рр вступает в реакцию
Ba(HCO3)2=BaCO3↓+CO2↑+H2O(2),
n2 BaCO3=0,0083 моль, n2 СО2=0,0083 моль
m пол рра =1000+1,635+0,0083*44=1002 г
г) Пусть n Al2(SO4)3=х моль, тогда:
n1 Ba(HCO3)2=3х, n1 Al(OH)3=2х, n1СО2=6х, n1 BaSO4=3х
m(осадков+газа)=78*2х+44*6х+233*3х= 1119х
2. Найдем составы исходных рров:
А) m рра Ba(HCO3)2 = m пол рра=1002 г
W Ba(HCO3)2 =100*1|101=0,99%
nисх Ba(HCO3)2 =1002*1/(101*259)=0,0383 моль
n1 Ba(HCO3)2=0,0383-0,0083=0,03моль
б) n1 Ba(HCO3)2=3х=0,03 моль, х=0,01 моль
m рра Al2(SO4)3= m(осадков+газа)= 1119х=11,19 г
n Al2(SO4)3=х=0,01 моль,
W Al2(SO4)3=3,42/11,19=0,306=30,6%
Заранее благодарна за конструктивные замечания и дополнения.
P.S.: во вторник, 24 октября, провожу очередной вебинар по подготовке к ДВИ МГУ. Тема - решение задач на константу равновесия реакции. Будет разобрано 30 задач уровня ДВИ и олимпиад. Кому интересно - пишите в ЛС ВК: https://vk.com/id363684368
Всего доброго!
