34 задачи этого года похожи в логике решения на 2024 год. Просто немного перемешали условия разных задач, а смысл остался прежним.
Сегодня рассмотрим логику решение одной из 34 задач:
В навеске нитрата магния и нитрата серебра массовая доля элемента азота равна 0,1148.
При прокаливании данной навески до постоянной массы выделяется кислород объемом 6,72 л (н.у.).
Такую же навеску растворили в 500 мл воды, после чего добавили 200 мл хлорида бария с молярной концентрацией 0,3 моль/л. Найдите массовую долю ионов магния в конечном растворе.
Плотность всех растворов примите равной 1 г/мл. В ответе запишите уравнения реакций, которые
указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
РЕШЕНИЕ ВСЕЙ ЗАДАЧИ В КОНЦЕ СТАТЬИ
Начинаем решение любой задачи с уравнения реакций:
«Навеска» означает горсть двух смешанных солей. При прокаливании процесс разложения веществ происходит независимо друг от друга, поэтому мы пишем ДВА уравнения реакции 1 и 2.
Дальше по условию та же навеска реагирует с хлоридом бария, а значит каждое вещество независимо друг от друга вступает в реакцию с хлоридом бария.
Часто в таких задачах какое-то из веществ, входящих в состав смеси, в реакцию с реагентом не вступает, что происходит и тут. Вспоминаем правило взаимодействия двух солей - должно соблюдаться РИО, т.е. либо выпадать осадок, либо выделяться газ, либо образовываться вода.
По этой причине реакция
Mg(NO3)2+ BaCl2 не проходит, и ее можно не писать.
Значит хлорид бария будет реагировать только с нитратом серебра , входящем в состав навески- реакция 3.
Не забываем , что все уравнения необходимо уравнять.
Дальше разбираемся с условием. Так как в смеси наших исходных солей массовая доля атома азота равна 0,1148, то мы можем ее выразить через уравнение.
Мы не знаем как связаны по количеству нитрат серебра и магния между собой, а значит никак не можем их соотнести.
В таких задачах, когда мы ничего не знаем про связь веществ, нам нужно вводить две переменные.
Неизвестные лучше всегда вводить в молях тк так есть возможность через уравнение перейти от одного вещества к другому.
Пусть нитрата магния взяли х моль , а нитрата серебра - y моль. Тогда в нитрат магния входит 2 атома азота, а значит там его 2х моль, а в нитрат серебра 1 атом азота, а значит его у моль.
Получается общее количество азота 2х+y.
нам дана массовая доля азота в смеси. Для расчета массовой доли нам необходимо воспользоваться формулой w=mв-аа/mр-ра. Тогда нам необходимо найти массу атомов азота, входящих в состав смеси. И массу самой навески- в нашем случае это будет масса смеси ( раствора) для формулы.
А теперь массу всего азота и массу всей смеси подставляем в формулу массовой доли :
У нас получилось уравнение с двумя неизвестными , значит нам точно необходимо втрое уравнение для решения системы.
На следующем этапе переходим к кислороду и находим общее количество выделившегося газа в молях:
Мы можем выразить моль кислорода через моли наших солей.
Для этого идем в уравнение и смотрим на коэффициенты реакции. В 1 уравнении соотношение нитрата магния к кислороду 2:1 ( тк у нитрата стоит 2, а у кислорода 1), значит в молях кислорода должно быть в два раза меньше, чем нитрата магния. Тоже самое происходит и во стором уравнении.
Теперь у нас есть второе уравнение по количеству кислорода 0,5х+0,5у=0,3
И мы можем составить систему уравнений из уравнений а и б:
Решаем выражая одну переменную через другую:
Теперь мы знаем, в каком соотношении взяты соли навески.
На втором этапе задачи взяли эту же навеску и растворили в воде. Данная информация пригодится нам для расчета массы раствора , больше количество воды ни на что не влияет.
Разбираемся с хлоридом бария.
молярная концентрация это отношение количества растворенного вещества к объему раствору
Чтоб найти сколько хлорида бария было добавлено , нужно 200 мл перевести в литры и дальше 0,3*0,2=0,06 моль
Так как реакция хлорида бария с нитратом магния не идет, то весь хлорид бария вступил в реакцию с нитратом серебра.
Помним! Расчеты ведутся по веществу , взятому в недостатке.
Нам было необходимо понять по какому веществу мы будет считать , для дальнейшего определения количества выпавшего осадка AgCl и расчета массы раствора.
Масса раствора считается по исходным веществам , которые добавляются в раствор, и вычитании из этой суммы осадков или газов, которые больше не являются частью раствора!
Мы можем взять объем 200 мл BaCl2 и сложить его с массой солей в граммах тк в условии прописано, что плотность всех веществ можно взять за 1 г/мл, а значит 200 мл= 200гр. В противном случае мы ВСЕГДА переводим в одни единицы измерения
Количество Ионов магния равно количество нитрата магния
Количество Ионов легко увидеть при разложении соли ионы. Из 1 моль вещества образуется 1 моль катиона и 2 моль аниона, значит соотношения 1:1:2:
Теперь находим массу Иона , умножая количество на атомную массу:
И наконец рассчитываем массовую долю Ионов :
Решение всей задачи целиком :