Здравствуйте, уважаемые читатели!
Задачи на "порции" давно вошли в арсенал расчетных задач по неорганике (формат ЕГЭ по химии). На порции (равные и неравные) авторы задач предлагают разделять как растворы (смеси) вступающих в реакции веществ, так и материальные потоки продуктов реакции.
Основной интригой при этом является равенство концентраций компонентов при разных брутто-характеристиках материальных потоков.
Тем не менее, методический потенциал приема "разделения на порции" этим не исчерпывается. В этой статье я хочу разобрать задачу 138 на "порции" из сб. И.Ю.Белавина с соавт. (2022), в которой сопоставляются концентрации растворов, полученных после добавления равных порций реагента:
Пояснения к задаче: Есть раствор сульфата натрия, по количественным характеристикам которого можно вычислить исчерпывающую информацию об этом реагенте (масса рра, количество реагента).
О втором реагенте (нитрате бария) известно, что его раствор с заданной молярностью добавляют двумя равными порциями. Из анализа этой информации решающий может сделать вывод, что количества Ba(NO3)2, добавленного на первом и втором этапах, равны между собой.
Далее решающего поджидает информация, являющаяся основной интригой задачи: концентрация растворимого продукта реакции ( NaNO3) не увеличивается после добавления второй порции реагента (как, вроде бы, следовало ожидать), а уменьшается.
Этот факт является ключом к решению задачи: поскольку количество NaNO3 на второй стадии увеличилось в меньшей степени, чем количество добавленного Ba(NO3)2, то нитрат бария взят в избытке, сульфат натрия - в недостатке. И далее - по сульфату натрия с помощью стехиометрических расчетов решаем задачу:
Решение.
1. Химизм процессов:
А)Ba(NO3)2+Na2SO4=BaSO4+2NaNO3 (1 порция)
Ba(NO3)2+Na2SO4=BaSO4+2NaNO3 (2 порция)
Б)n исх Na2SO4=161,4*1,2*0,22/142=0,3 моль
2. Найдем характеристики рра Ba(NO3)2:
А)Т.к. W1 NaNO3 больше W2 NaNO3, m1 NaNO3 больше m2 NaNO3
Т.к. количество добавленного Ba(NO3)2 во второй порции такое же, как и в первой, можно утверждать, что на второй стадии Na2SO4 – в недостатке. Это значит, что за 2 стадии Na2SO4 прореагировал полностью.
Тогда n1+2 NaNO3=2n Na2SO4=0,6 моль, n1+2 BaSO4=0,3 моль
Б)m кон.рра= m рра Ba(NO3)2+161,4*1,2-233*0,3
m кон.рра = m рра Ba(NO3)2+123,78
W2 NaNO3=0,6*85/( m рра Ba(NO3)2+123,78)=0,029,
откуда m рра Ba(NO3)2=1635,2 г
в)nисх Ba(NO3)2=0,325*(1635,2/1,062)/1000=0,5 моль
2. Найдем хки рра, полученного после приливания первой порции Ba(NO3)2:
n1 Ba(NO3)2=0,5/2=0,25 моль
n1 Na2SO4= 0,25 моль, nостNa2SO4=0,3-0,25=0,05 моль
n1 BaSO4 =0,25 моль, n1 NaNO3=0, 5 моль,
m1 рра=161,4*1,2+0,5*1635,2-0,25*233=953,03 г
W Na2SO4=100*0?05*142/953,03=0,75%
W NaNO3=100*0, 5*85/953,03=4,46%
P.S.: 7 ноября в рамках вебкурса по подготовке к ДВИ провожу вебинар, посвященный решению задач на протолитические равновесия в растворах.
План вебинара :
1. Расчет рН в растворе, содержащем одно растворенное вво ( сильный электролит: кислоту или основание)
2.Расчет рН в растворе, содержащем два растворенных сильных электролита(кислота или основание + негидролизующаяся соль)- задачи с усложнением на "атомистику"
3. Расчет рН и степени диссоциации в рре слабого электролита
4. рН в растворах гидролизующихся солей
5. Расчет рН в растворе , содержащем смесь кислот (оснований) разной силы
6.Расчет рН в растворе, полученном в ходе реакции нейтрализации (при избытке одного из реагентов).
7.Расчет рН в растворе, содержащем слабую кислоту и ее соль
При подготовке к вебинару были проанализированы материалы вступительных экзаменов МГУ за период 1990-2023 гг. На основании этого сделана подборка из 56 задач,охватывающая все когда-либо встречающиеся на ДВИ типы расчетов рН.
Подробнее о вебинаре можно узнать, написав ЛС в ВК https://vk.com/id363684368
Заранее благодарна за конструктивные замечания и дополнения.
Всего доброго!