Задачи №34 с основной волны экзамена в 2025 году были не очень сложными, присутствовали как немного переработанные задачи прошлых лет, так и задачи, в которых поменяли глобально формат, но смысл и логика решения была как и в старых задачах, необходимо только вспомнить эти старые задачи, а так же просто задачи прошлых лет без изменений.
Сегодня рассмотрим пример одной задачи. Несколько лет назад была представлена задача на три колбы, смысл был в том, что массовая доля веществ в начальных растворах в трех колбах была одинаковая, и между колбами можно было переходить при помощи массовой доли веществ - найти массовую долю вещества в одной колбе и в другой колбе она будет точно такая же, после чего уже можно найти массу вещества в другой колбе и его количество.
В этом году была задача, где вместо растворов были твердые смеси веществ, НО переход между разделенными смесями был точно такой же - через массовую долю веществ!
Давайте разбирать решение:
ЗАДАЧА №34. Пример 1.
При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась. В результате образовался твердый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 27 г обработали 87,2 г 20%-ного раствора сульфида натрия. При этом массовая доля сульфида натрия в растворе уменьшилась вдвое. Вторую часть массой 81 г добавили к 202,5 г 40%-ного раствора бромоводородной кислоты. Вычислите массовую долю бромоводородной кислоты в образовавшемся растворе.
Решение:
1) Запишем первое уравнение разложения нитрата цинка:
2Zn(NO₃)₂ → 2ZnO + 4NO₂ + O₂
Обратим внимание на текст задачи "При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась", а значит часть этого вещества, то есть Zn(NO₃)₂, осталась! Поэтому образовавшийся твердый остаток состоит не только из оксида цинка ZnO, который образовался, но и из нитрата цинка Zn(NO₃)₂, который остался неразложившимся.
2) Рассмотрим воздействие сульфида натрия на первую часть твердого остатка, состоящего из ZnO и Zn(NO₃)₂ оставшегося:
- I часть твердого остатка массой 27 г
ZnO + Na₂S ≠
Zn(NO₃)₂ + Na₂S → ZnS + 2NaNO₃ - Рассчитаем массу и количество вещества Na₂S по условию из задачи:
m (Na₂S) = m p-pa ∙ ω = 87,2 ∙ 0,2 = 17,44 г
n (Na₂S)= m/M=17,44/78= 0,22 моль
*здесь возможно округлить значение более точно до 0,224 моль, но на конечный ответ данное округление не сильно повлияет, для проверки задача была решена в двух представленных округлениях. - Сразу рассчитаем массовую долю сульфида натрия Na₂S в растворе после реакции из условия задачи "При этом массовая доля сульфида натрия в растворе уменьшилась вдвое":
ω (Na₂S) = 0,2/2 = 0,1 или 10 % - Составим уравнение с этой массовой долей Na₂S:
Так как по условию задачи сульфид натрия Na₂S остается, значит был в избытке, тогда нитрат цинка Zn(NO₃)₂ был в недостатке и мы можем считать по нему.
Для этого обозначим количество вещества нитрата цинка Zn(NO₃)₂, который не разложился, за х моль n (Zn(NO₃)₂)= х моль:
По уравнению реакции мы можем рассчитать сколько прореагировало сульфида натрия Na₂S, а также сколько образовалось и выпало в осадок сульфида цинка ZnS:
n (ZnS)= х моль, n (Na₂S) прореаг. = х моль
- Рассчитаем сколько осталось сульфида натрия в растворе:
n (Na₂S) ост. = 0,22 - х
m (Na₂S) ост. = (0,22 - х) · 78
Рассчитаем массу раствора после реакции:
Из чего будет складываться наш раствор - мы взяли первую часть твердого остатка, но так как оксид цинка ZnO не реагирует и не растворяется в воде, то его масса не будет входить в массу раствора, поэтому будем добавлять в раствор только массу нитрата цинка. Еще мы добавили раствор сульфида натрия Na₂S, а также по реакции выпал осадок сульфида цинка ZnS, его массу мы будем вычитать из массы раствора, так как газы и осадки в раствор не входят:
m р-ра = m (Zn(NO₃)₂) + m р-ра (Na₂S) - m (ZnS) = x · 189 + 87,2 - x · 97 = 87,2 - 92x
m (Zn(NO₃)₂) = n ∙ M = x · 189
m (ZnS) = n ∙ M = x · 97
- Подставим все в формулу и рассчитаем х:
х = n(Zn(NO₃)₂)= 0,1 моль
- Рассчитаем массу нитрата цинка Zn(NO₃)₂ и его массовую долю в твердом остатке:
m (Zn(NO₃)₂) = n ∙ M = 0,1 · 189 = 18,9 г
ω (Zn(NO₃)₂) = m / m смеси = 18,9 / 27 = 0,7 или 70% - Теперь рассчитаем массовую долю оксида цинка ZnO в смеси:
ω (ZnO) = 100 - 70 = 30 % - Так как массовые доли веществ будут одинаковые во всех частях разделенной смеси, то мы сможем найти массы оксида цинка и нитрата цинка по второй части массой 81 г:
m (Zn(NO₃)₂) = ω · m смеси = 0,7 · 81 = 56,7 г
m (ZnO) = ω · m смеси = 0,3 · 81 = 24,3 г - Рассчитаем количество вещества оксида цинка:
n (ZnO) = n / M = 24,3 /81 = 0,3 моль
3) Рассмотрим воздействие HBr на вторую часть твердого остатка, состоящего из ZnO и Zn(NO₃)₂ оставшегося:
- II часть твердого остатка массой 81 г
ZnO + 2HBr → ZnBr₂ + H₂O
Zn(NO₃)₂ + HBr ≠
В задаче нам необходимо рассчитать массовую долю бромоводородной кислоты в образовавшемся растворе, из чего мы можем сделать вывод, что кислота была в избытке, значит оксид цинка был в недостатке и прореагировал полностью. Следовательно дальше можем считать по оксиду цинка ZnO.
- Для начала рассчитаем массу и количество вещества HBr по условию из задачи:
m (HBr) = m p-pa ∙ ω = 202,5 ∙ 0,4 = 81 г
n (HBr)= m/M=81/81= 1 моль - Рассчитаем сколько прореагировало HBr по уравнению реакции и сколько HBr осталось:
n (HBr) прореаг. = 0,6 моль
n (HBr) ост. = 1 - 0,6 = 0,4 моль
- Рассчитаем массу оставшегося HBr в растворе:
m (HBr) ост. = n · M = 0,4 · 81 = 32,4 г - Рассчитаем массу конечного раствора:
При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась. В результате образовался твердый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 27 г обработали 87,2 г 20%-ного раствора сульфида натрия. При этом массовая доля сульфида натрия в растворе уменьшилась вдвое. Вторую часть массой 81 г добавили к 202,5 г 40%-ного раствора бромоводородной кислоты. Вычислите массовую долю бромоводородной кислоты в образовавшемся растворе.
Из чего будет складываться наш раствор - масса раствора будет складываться из полной массы второй смеси, т.к. оксид цинка реагирует полностью, а нитрат цинка даже не смотря на то, что реагировать не будет, но является растворимым веществом и тоже будет входить в массу раствора. Газов и осадков по реакции не было, значит ничего вычитать не будем.
m р-ра = m (второй части смеси) + m р-ра (HBr) = 81 + 202,5 = 283,5 г
- Рассчитаем массовую долю оставшегося HBr в растворе:
Ответ: ω (HBr) = 11,4 %
Попробуйте решить похожие задачи:
1. При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась. В результате образовался твердый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 73,2 г обработали 663,6 г 15%-ного раствора карбоната натрия. При этом массовая доля карбоната натрия в растворе уменьшилась в полтора раза. Вторую часть массой 24,4 г добавили к 245 г 20%-ного раствора серной кислоты. Вычислите массовую долю серной кислоты в образовавшемся растворе.
Ответ: ω (H₂SO₄) = 7,3 %
2. При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась. В результате образовался твердый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 39,6 г обработали 410 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. При этом массовая доля гидроксида натрия в растворе уменьшилась до 25%. Вторую часть массой 158,4 г добавили к 525 г 30%-ного раствора азотной кислоты. Вычислите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.
Ответ: ω (HNO₃) = 4,6 %
Удачного решения!
В телеграмм-канале можно найти больше информации для подготовки к ЕГЭ по химии.