Муниципальное образовательное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа №2 п.Саракташ

                          « Решение  задач  по химии разного уровня»

(учебное пособие)

                                                                           Автор-составитель:

                                                                          Шукшина Светлана  Петровна ,

                                                                          учитель химии высшей

                                                                          квалификационной категории

                                                                          МОБУ СОШ №2

                                                    Саракташ

                                                      2012

  Пояснительная записка

     Наука химия весьма обширна, и одним из интереснейших разделов является решение задач. Практика показывает, что решение задач требует математического, а иногда нестандартного мышления. Для развития химической логики полезно решать расчётные задачи. Умение решать задачи является основным показателем творческого усвоения предмета, вырабатывается умение самостоятельного применение приобретённых знаний. Кроме того, решение задач при изучении теории позволяет значительно лучше разобраться в ней и усвоить наиболее сложные вопросы. Решение задач один из приёмов обучения химии.

Данное учебное пособие составлено на основании Федерального компонента и базовой программы по курсу химии  и предназначено для учащихся профильных классов, с использованием регионального компонента.

Пособие направлено на   активизацию   познавательной и самостоятельной деятельности учащихся в ходе решения химических задач.  В пособии предложен алгоритм решения задач, описаны методика и приемы  по  решению задач разного типа и уровня усвоения по  разделам и темам курса химии, предложены  примеры решения задач и  задачи для самостоятельной работы учащихся.

Расчеты массы (объема, количества вещества)

продуктов реакции по химическим уравнениям

Обязательный минимум знаний

Задание С4(39) контрольно-измерительного материала представляет собой задачу, основанную на расчетах по химическим уравнениям. Одно или несколько реагирующих веществ могут быть взяты в виде раствора с известной массовой долей растворенного вещества, либо необходимо рассчитать массовую долю продукта реакции в растворе. Следовательно, для успешного решения задач подобных нужно до автоматизма довести расчет массы вещества в растворе с указанной концентрацией и плотностью. При вычислении массовой доли продукта реакции масса конечного раствора рассчитывается, как правило, суммированием масс реагирующих веществ за вычетом массы газообразных или нерастворимых продуктов реакции.

Разновидностями задания С4 могут быть задачи на избыток одного из реагирующих веществ или задача с участием исходного вещества, содержащего примеси. Особенности таких задач приведены в таблице 1.

Таблица 1

Разновидности задач на расчет по химическим уравнениям

Алгоритм решения задач:

• Внимательно прочти задачу, запиши, что дано в ее условии  и что  требуется найти или узнать.
• Составь план решения задачи или сформулируй его своими словами.
• Название веществ, соединений или элементов замени формулой или химическим знаком
• Определи, как взаимосвязаны величины известные,  и которые необходимо найти.
• Вспомни, не решали ли подобные задачи, на какие химические законы или положения оно опирается.
• Попытайся решить задачу.
• После записи решения задачи,  посмотри можно ли упростить ее решение.

Формулы для решения задач:

M   - молярная масса  в гр./моль или кг/моль (отношение массы вещества к  его количеству в молях)

m = M*  - масса вещества в гр. или кг (произведение молярной массы вещества  и его количества)

=   - количество вещества в молях (отношение массы вещества к молярной массе)

D = Mr (х) : Mr(у) – относительная плотность (отношение молекулярной массы  С_nH_{2n +2}  одного газа к массе другого газа)

Mr = Ar (х) + Ar (у) – молекулярная масса вещества  г/моль (сумма атомных масс элементов входящих в данное вещество)

V=  -  объем в литрах ( отношение количества вещества к его плотности)

Расчеты по химическим уравнениям:

Каждое химическое уравнение показывает,  в каких количественных соотношениях реагируют исходные вещества и образуются продукты реакции. Если в реакции участвуют газообразные вещества, то на основании  закона Авогадро, количество реагирующих веществ можно выражать в объемных единицах при нормальных условиях. Если  по условию задачи при н. у.  количества реагирующих веществ даны в граммах, то объем газов выражают   в литрах (л), если в килограммах, то объем газов выражают в метрах кубических (м³).

Для решения задачи необходимо:

• Составить уравнение реакции
• Привести  числовые обозначения к нужным единицам
• Составить  пропорцию и решить ее

Например:

Задача №1: Определить сколько кислорода  потребуется  при сгорании 200  м ³ метана, при нормальных условиях (н. у.).

Дано: V сн₄ = 200 м³             Найти:   М о₂ =  ? _кг

Решение:     1. Составляем      уравнение реакции

СН₄ +  2О₂ = СО₂ + 2Н

2. Применяем закон  Авогадро:

1   к/моль  метана = 22,4 м³       О₂ = 64 кг

3.  Составляем пропорцию:

 =   ,  тогда Х == 571,4 кг

Ответ:     на сжигание 200 м³ метана необходимо 571, 4 кг кислорода

Задача №2: Сколько сульфата цинка получится из  30 грамм цинка при взаимодействии его с серной кислотой

Дано: М _Zn = 30 гр.   Найти:   М _ZnSO4 =  ? гр

Решение:     1. Составляем уравнение реакции

Zn +  H₂ SO₄ = Zn SО₄ + Н₂

2. Применяем формулу по расчету

молекулярной массы веществ:

Mr = Ar (х) + Ar (у)

Mr (Zn SО₄) = Ar (Zn) + Ar (S) + Ar (О) =

65+32+16*4= 161г/моль

Mr (Zn) = 65 г/моль

3.  Составляем пропорцию:

 =   ,  тогда Х == 74,3г

Ответ:     при взаимодействии 30 грамм цинка с серной кислотой образуется 74, 3 грамма сульфата цинка.

Задача №3.

1.  Какой объем аммиака выделится при разложении 10,7 грамм хлорида аммония?

Решение:  1. Составляем уравнение реакции:

NH₄Cl    =  NH₃ ↑  +  HCl↑

1 моль      1 моль

Находим массу молекулы хлорида аммония NH₄Cl

Mr=14+4+35=53г/моль

3.  Составляем пропорцию: 53 гр. NH₄Cl  ----    22,4 л NH₃

10,7 гр.       ------     Х л , тогда

Х == 4,4 л

Ответ: при разложении хлорида аммония 10,7 грамм выделится 4,4 литра аммиака

Задачи для самостоятельного решения

а)    В приведенных уравнениях реакций вычислить величины, обозначенные через Х по приведенным примерам:

              200 г                        Х г

1. СаСО₃ +  2НCl  = Са Cl₂  + Н₂О + СО₂

              200 кг          Х кг

1. Са (ОН)₂  +  Н₃ РО₄  =  Са Н РО₄  +  2 Н₂О

              150 г                             Х г

1. 2 Na OH + H₂ SO₄  =  Na₂ SO₄   + 2H₂O

           Х л        4 л

1. 2 NO  + O₂  =  2 NO₂

            300 мг                       Х мл

1. С₆Н₁₂О₆  +    6О₂ =   6 СО₂ + 6 Н₂О

б) Какая масса гидроксида натрия образуется при взаимодействии 0,1 моль натрия с водой?

в)   Какой объем кислорода необходим для полного сгорания 7 литров сероводорода?

г)  Сколько моль кислорода потребуется для сжигания 3 литров пропана?

д)  Сколько литров азота образуется при разложении 25 литров аммиака?

II. Расчет исходного вещества по теоретически возможному известному выходу

Например:

Задача №1: При взаимодействии соляной кислоты с гидроксидом натрия получилось 26 грамм поваренной соли. Сколько гидроксида натрия потребуется, если известно, что 26 грамм соли составляют 85% от теоретически возможного выхода.

Дано: М _NaCl = 26 гр.

Wr _NaCl = 85%

Найти:   М _NaOH =  ? гр

Решение: 1. Составляем   уравнение реакции:

NaOH + HCl =  NaCl + Н₂О

2.    Применяем формулу по  расчету    молекулярной

массы веществ:    Mr = Ar (х) + Ar (у)

Mr (NaOH) =23 +16+1 = 40 г/моль

Mr  (NaCl) = 23 + 35 = 58 г/моль

Определяем сколько соли можно получить при 100%    выходе, составляем       пропорцию:

26 гр. -  85%

Х гр. – 100%,

тогда    Х =30 гр.

4. Находим массу гидроксида натрия:

из 40 гр. NaOH  получили 58 гр. NaCl,

из Х гр.  –  30 гр. NaCl,

тогда Х= =21гр.

Ответ: для получения 26 грамм NaCl, потребуется 21 грамм NaOH

Задачи для самостоятельного решения

1. При взаимодействии кальция с водой, получили 8 грамм гидроксида кальция. Это составляет 50% от теоретически возможного выхода. Сколько грамм кальция вступило в реакцию?
2. При взаимодействии  мела (СаСО₃) с соляной кислотой (HCl), образовалось 20 грамм хлорида кальция (Са Cl₂), что составляет 80% от теоретически возможного выхода. Сколько грамм хлорида кальция образовалось?
3. При разложении 8 грамм хлорида аммония (NH₄Cl), получилось 3 грамма аммиака (NH₃₎. Определить процент  выхода аммиака.
4. При сжигании 25 грамм этилена (С₂ Н₄ ) образовалось 15 грамм углекислого газа (СО₂). Определить процент выхода углекислого газа.
5. В ходе реакции окисления  40 грамм железа  (Fe)образовалось 30 грамм оксида железа (Fe₂O₃).
6. Определить процент выхода оксида железа из теоретически возможного.

Расчеты по формулам:

Например:

Задача №1

Определить относительную плотность  (Д)     метана по водороду, кислороду и воздуху. (Плотность воздуха принимается равной 29)

Решение:  для решения данной задачи используем формулу определения  относительной плотности

Д  (Н/СН₄) ==

Д  (О/СН₄) ==

Д  (Возд./СН₄) ==

Ответ: плотность метана по водороду = 8, по кислороду = 0,5, по воздуху = 0,55

Задачи для самостоятельного решения

1. Определить плотность пропана по водороду.
2. Определить плотность кислорода по воздуху.
3. Определить плотность азота по водороду.

Задача №2

Составить молекулярную формулу предельного углеводорода с плотностью паров по водороду 50.

Решение:

1. Зная плотность паров, можно определить значение  их массы

M = 2Д = 2 Х 50 =  100

Устанавливаем формулу углеводорода, если общая формула предельных углеводородов  C_n H_{2n +2}

Исходя из общей формулы, определяем  молекулярную массу данного  вещества:

Mr = 12n + 2n + 2 = 14n + 2= 100 ( определили ранее по плотности паров),

тогда   14n = 100 - 2 = 98

n = 98 : 14 = 7

Подставляем  полученное значение в общую формулу углеводорода C_n H_{2n +2,}  и составляем молекулярную формулу найденного вещества C₇ H₁₆

Ответ: формула предельного углеводорода  C₇ H₁₆

Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислить плотность паров по водороду предельного углеводорода, являющегося четвертым членом гомологического ряда.
2. Определить формулу непредельного углеводорода алкина, имеющего общую молекулярную массу равную 126.
3. Составить молекулярную формулу алкена содержащего 13 атомов углерода и определить его плотность по водороду.

Решение задач по уравнениям реакций с определением формул веществ:

Например:

Задача №1.   При сжигании 1 моль газа, образуется 67,2 литра СО₂  (при н.у.) и 72 грамм Н₂О. Найти молекулярную формулу данного вещества и рассчитать, сколько литров кислорода необходимо для полного сгорания 1 литра этого газа.

Решение: 1. Обозначаем формулу газа С_х Н_х;

2. Находим число молей газа и воды по формуле

СО₂ =  = =  = 3 моль                Н₂О =   =   =  4 моль

3. Запишем уравнение реакции горения и расставим коэффициенты, выводим формулу газа:

С_хН_х   +   5О₂  =   3СО₂  +  4 Н₂О

1 моль                 3 моль      4 моль  тогда,

формула газа:   С₃ Н₈

Рассчитаем необходимый объем кислорода для полного сгорания  1 литра пропана: 1 моль – 22,4 литра, а 5 моль – Х

Х = 22,4* 5 = 112 литров

Ответ: 112 литров кислорода необходимо для полного сгорания 1 литра пропана

Задачи для самостоятельного решения

1. При сжигании 1 моль газа, образуется 22,4 литра СО₂  (при н.у.) и 36 грамм Н₂О. Найти молекулярную формулу данного вещества и рассчитать, сколько литров кислорода необходимо для полного сгорания 2 литров этого газа.
2. Какова формула газа, являющегося предельным углеводородом, если масса 5,6 литров его равна 11 граммам?

                                 Решение задач

Например:

Задача№1. Сколько сахара потребуется для приготовления 1,5 л  30 % сиропа для пропитки бисквитных коржей?

Решение: для решения задачи на  процентное содержание необходимо перевести литры в граммы, учитывая, что сироп  для пропитки бисквитов готовится на водной основе, а плотность воды равна  единице, то количество воды будет равно его массе, т.е. 1,5 л = 1,5 кг или 1500 грамм.  Тогда произведем расчет:

100 гр.  р-ра  содержат 30 гр. сахара,

1500 гр.   р-ра  -------       Х гр.

Х=

Ответ: для приготовления 1,5 литров 30% сиропа необходимо 450 грамм сахара.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Для обеззараживания воды в нее добавляют хлор из расчета 2 г на 1 литр. Какова масса хлора, необходимого  для хлорирования воды объемом 200 м³ ?
2. В 1 кг картофеля содержится 0,04% калия, сколько калия получит человек после тепловой обработки 1 кг  картофеля, если при этом потери калия составляют 27%?
3. При сгорании 1г жира выделяется  ядовитый газ аклероин объемом 0,007%,  сколько данного газа выделится в атмосферу при сгорании 300 грамм жира %.
4. На нейтрализацию 1 мл раствора уксусной кислоты пищевой содой необходимо 0,3 гр. соды. Рассчитать сколько соды потребуется для нейтрализации 25 мл кислоты?
5. Какой концентрации получится сироп, если в 500 мл воды растворили 75 грамм сахара?
6. Молоко содержит молочный сахар лактозу 4,6 %, сколько лактозы содержится в 1 литре молока с плотностью 1,6.
7. Приготовить 50 грамм 5% раствора поваренной соли. Рассчитать сколько соли  и воды для этого необходимо?
8. Сколько соли потребуется для засолки 3 кг рыбы, если на 1 кг ее необходимо 500 мл 30% рассола?
9. Определить содержание витамина С в 1 литре  молока, если 1 мл молока содержит 1,23 мг витамина С.
10. Сколько уксусной кислоты содержится в 300 мл    15% маринада, если плотность кислоты равна 1,19?

                                     Примеры тестовых заданий и

рекомендации к их выполнению

1. 200 г 25%-ного раствора сульфата меди подвергли электролизу с инертными электродами, после чего массовая доля соли в растворе снизилась до 20%. Найдите массы веществ, выделившихся на катоде и на аноде.

1. Записывается уравнение реакции, протекающее при электролизе раствора сульфата меди:

2. Масса сульфата меди в исходном растворе:

Количество вещества СuSO₄, подвергшегося электролизу, обозначается x моль. Тогда масса прореагировавшего сульфата меди будет равна:

Масса оставшегося в растворе сульфата меди:

3. Масса раствора после электролиза уменьшилась за счет выделившейся на катоде меди и массы выделившегося на аноде кислорода. Согласно уравнению реакции:

; 

Масса раствора после электролиза будет равна:

4. Рассчитываются количества вещества и массы веществ, выделяющихся на электродах.

По условию задачи, массовая доля сульфата меди в оставшемся растворе равна 20% или 0,2.

 или

,

Ответ: m(Cu) = 4,48 г, m(O₂) = 1,12 г.

2. Газ, выделившийся при сгорании 10 г угля, был поглощен раствором гидроксида бария, при этом выделилось 147,75 г осадка. Какова массовая доля негорючих примесей в угле?

1. Записываются уравнения протекающих реакций:

C  +  O₂  =  СО₂

CO₂  +  Ва(ОН)₂  =  ВаСО₃¯  +  H₂O.

2. Вычисляются количества веществ карбоната бария, углекислого газа и углерода.

n(C) = n(CO₂) = n(BaCO₃) = 0,75 моль

3. Рассчитывается масса чистого углерода в угле.

m(C) = n(C) × M(C) = 0,75 г × 12 г/моль = 9 г

4. Рассчитывается массовая доля негорючих примесей в угле.

                    m(прим.)     m(угля) – m(C)        10 г – 9 г

w(прим.) = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 0,1  или  10%

                     m(угля)             m(угля)                   10 г

Ответ: 10%

3. Водород, полученный при разложении 12,6 г гидрида кальция водой, пропустили над нагретым оксидом меди (II) массой 40г. Определите массу образовавшегося металла.

1. Записываются уравнения реакций:

CaH₂  + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + 2 H₂

H₂  +  CuO  Cu + H₂O

2. Рассчитывается количество вещества гидрида кальция и водорода:

,

.

3. Вычисляется количество вещества оксида меди:

.

n(H₂) > n(CuO), недостатке – оксид меди (II). Дальнейшие расчеты ведем по количеству вещества СuO.

4. Рассчитывается количество вещества меди и ее масса:

.

Ответ:  m(Cu)=32г.

4. К 400 мл 10%-ной соляной кислоты (ρ = 1,05 г/мл) добавили 8,4 г карбоната магния. Какова массовая доля соли в полученном растворе?

1. Записывается уравнение протекающей реакции

MgCO₃  +  2 HCl  =  MgCl₂  + CO₂­  +  H₂O

2. Вычисляется количества вещества карбоната магния и хлороводорода.

m(HCl) = V(р-ра) × ρ(р-ра) × w (HCl) = 400 × 1,05 × 0,1 = 42 г

Сравниваются количества вещества MgCO₃ и HCl, отнесенные к коэффициентам в уравнении реакции

 0,1         1,15

¾¾ < ¾¾¾ , делается вывод о том, что карбонат магния взят в недостатке.

   1            2

Следовательно, дальнейшие расчеты ведутся по карбонату магния.

3. Вычисляется масса образовавшегося хлорида магния:

4. Рассчитывается массовая доля хлорида магния в растворе

m(р-ра) = m(р-ра HCl) + m(MgCO₃) – m(CO₂) = 420 + 8,4 – 0,1 × 44 = 424 г

Ответ: 2,24%

5. Каков состав и какова масса соли, которая образуется при пропускании 26,88л (н.у.) углекислого газа через 171 мл 24%-ного раствора гидроксида калия (ρ = 1,23 г/мл)?

1. Записываются уравнения возможных реакций:

1) KOH  +  CO₂  =  KHCO₃

2) 2 KOH  +  CO₂  =  K₂CO₃  +  H₂O.

Очевидно, что реакция 1) протекает в том случае, если n(CO₂) ≥ n(KOH), а реакция 2) в том случае, если n(KOH) ≥ 2n(CO₂).

2. Вычисляются количества вещества углекислого газа и гидроксида калия.

m(KOH) = V(р-ра) × ρ(р-ра) × w(KOH) = 50,4 г

, следовательно, протекает первая реакция и образуется кислая соль.

3. Рассчитывается количество вещества соли ведется по KOH.

.

4. Вычисляется масса образовавшейся соли

.

Ответ: 90 г

Задания для самостоятельной работы

1. Какую массу карбоната бария нужно подвергнуть термическому разложению, чтобы растворением образовавшегося продукта в воде получить 311 мл 10%-го раствора гидроксида бария (ρ = 1,10 г/мл)?

2. Какую массу негашеной извести, массовая доля примесей в которой составляет 5%, нужно взять для получения 555 кг гашеной извести?

3. Газ, полученный при сгорании 12,8 г серы, пропустили через 60,15 мл 30%-го раствора гидроксида натрия (ρ = 1,33 г/мл). Вычислите массовые доли солей, образовавшихся в растворе.

4. Расплав хлорида натрия массой 234 г подвергли электролизу. Полученный хлор использовали для хлорирования 22,4 л метана (н.у.). Какой продукт при этом получили и какова его масса?

5. При взаимодействии 112 г раствора гидроксида калия с раствором, содержащим 29,4 г ортофосфорной кислоты, в полученном растворе образовалось 44,6 г смеси гидрофосфата и дигидрофосфата калия. Вычислите массовую долю щелочи в исходном растворе.

Ответы

Смеси – это сложные системы, состоящие из двух или более веществ. Состав смесей выражают разными способами, наиболее часто встречающейся в задачах величиной является массовая доля вещества.
Массовая доля вещества в смеси – это отношение массы вещества к массе всей смеси: 
 ω( в-ва)= m _(в-ва)  / m_(смеси)

выражается она в долях от единицы или процентах.

Задачи на смеси очень разнообразны, способы их решения –тоже. Главное при решении –правильно составить уравнения. реакций, а для этого нужно иметь

прочные знания о химических свойствах веществ. Напомним основные моменты.

Взаимодействие металлов с кислотами

• С растворимыми минеральными кислотами (кроме азотной и концентрированной серной) реагируют только металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений левее водорода. При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, никель), проявляют минимальную из возможных степень окисления – обычно это +2.
• Взаимодействие металлов (в том числе и тех, которые находятся в электрохимическом ряду правее водорода) с азотной кислотой приводит к образованию продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой – к выделению продуктов восстановления серы. Поскольку в реальности образуется смесь продуктов восстановления, в задаче часто есть прямое указание на получающееся вещество.
• С холодными (без нагревания) концентрированными азотной и серной кислотами не реагируют Al, Cr, Fe. При нагревании реакция протекает и образуются соли этих металлов

в степениокисления +3. Не реагируют с данными кислотами ни при какой концентрации

Au и Pt.

Взаимодействие металлов с водой и щелочами

• В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют растворимые основания (щелочи). Это щелочные металлы – Li, Na, K,

Rb, Cs, а также металлы IIа группы – Са, Sr, Ba. Образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить Mg.

• В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы –алюминий, цинк, бериллий, олово. При этом образуются гидроксо-комплексы и выделяется водород,

например:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑,

Zn + 2NaOH + 2H₂O =  Na2[Zn(OH)₄] + H₂↑.

ТИП I. НЕРАСТВОРИМОСТЬ ОТДЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ.

Задача 1. Смесь алюминия и железа обработали избытком соляной кислоты, при этом выделилось 8,96 л газа (н.у.). Это же количество смеси обработали избытком раствора гидроксида натрия, выделилось 6,72 л газа (н.у.). Найти массовую долю железа в исходной смеси.

Решение

1) Составим уравнения реакций взаимодействия металлов с

кислотой и щелочью, при этом нужно учесть, что железо не реагирует с раствором щелочи:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃+ 3H₂ ↑       (1)

2моль                            3моль

Fe +  2HCl  =  FeCl₂  +H₂↑            (2)            

1моль                         1моль

2Al + 2NaOH + 6H₂O == 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑       (3)

2моль                                                            3моль             

2) Поскольку со щелочью реагирует только алюминий, то мож-

но найти его количество вещества:

ν(Н2) = V/V_M = 6,72 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,3 моль,

следовательно, ν(Al) = 0,2 моль.

3) Поскольку для обеих реакций были взяты одинаковые количества смеси, то в реакцию с

соляной кислотой вступило такое же количество алюминия, как и в реакцию со щелочью,

– 0,2 моль.

По уравнению (1) находим:

ν(Н₂) = 0,3 моль.

4) Найдем количество вещества водорода, выделившегося в результате реакции металлов с кислотой:

ν_общ(Н₂) = V / V_М = 8,96 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,4 моль.

5) Найдем количество вещества водорода, выделившегося при взаимодействии железа с кислотой, и затем количество вещества железа:

ν(Н₂) = ν_общ(Н₂) – ν(Н₂) = 0,4 – 0,3 = 0,1 моль,

ν(Fe) = 0,1 моль.

6) Найдем массы Al, Fe, массу смеси и массовую долю железа в смеси:

m(Al) = 27 (г/моль) * 0,2 (моль) = 5,4 г,

m(Fe) = 56 (г/моль) * 0,1 (моль) = 5,6 г,

m_смеси(Al, Fe) = 5,4 + 5,6 = 11 г,

ω_(Fe) = m_в-ва / m_см = 5,6 / 11 = 0,5091 (50,91 %).

Ответ. ω(Fe) = 50,91 %.

ТИП II. ≪ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ≫

Речь идет об одновременно происходящих реакциях, с реагентом (реагентами) взаимодействуют все компоненты смеси. Для определения порций отдельных компонентов придется использовать алгебраический алгоритм. Поскольку в дальнейшем предстоят расчеты по уравнениям реакций, в качестве неизвестной величины лучше всего выбрать количество вещества.

Алгоритм 1. Решение через систему уравнений с двумя неизвестными

(подходит для любой задачи такого типа)

1. Составить уравнения реакций.

2. Количества веществ (ν) в исходной смеси обозначить через х, у моль и, согласно молярным соотношениям по уравнениям реакций, выразить через х, у моль количества веществ в

образовавшейся смеси.

3. Составить математические уравнения. Для этого следует выразить массу (или объем)

веществ через х, у и молярную массу (молярный объем) по формулам:

m = ν*M;       V = ν*V_М.

4. Составить систему уравнений и решить ее.

5. Далее решать согласно условиям задачи

Задача 1. Пластинку из магниево-алюминиевого сплава массой 3,9 г поместили

в раствор соляной кислоты. Пластинка растворилась, и выделилось 4,48 л газа. Найти массовые доли металлов в сплаве.

Решение

1) Запишем уравнения реакции:

Mg + 2HCl = MgCl₂ +H₂↑

1моль                         1моль          

2Al+ 6HCl = 2AlCl₃ +3H₂↑

2моль                           3моль

     2) Обозначим количества веществ:

ν(Mg) = x моль; ν(Н₂) = х моль;

ν(Al) = y моль; ν(Н₂) = 1,5 у моль.

3) Составим математические уравнения: найдем массы магния, алюминия и их смеси, а также ко-

личество вещества выделившегося водорода:

m(Mg) = 24x,

m(Al) = 27y,

m(смеси) = 24х + 27y;

ν(Н₂) = V/V_M = 4,48 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,2 моль.

4) Составим систему уравнений и решим ее:

24x+ 27y=3,9

x  + 1,5y = 0, 2 .

х = 0,2 – 1,5у,

24(0,2 – 1,5у) + 27у = 3,9,

у = 0,1;

х = 0,2 – 1,5*0,1 = 0,05.

5) Найдем массы магния и алюминия и их массовые доли в смеси:

m(Mg) = 0,05 (моль) * 24 (г /моль) = 1,2 г,

m(Al) = 0,1 (моль) * 27 (г /моль) = 2,7 г,

ω(Mg) = m(Mg) / m(см.) = 1,2 (г) / 3,9 (г) = 0,3077,

ω(Al) = m(Al) / m(см.) = 2,7 / 3,9 = 0,6923.

 Ответ. ω(Mg) = 30,77 %; ω(Al) = 69,23 %.

Задача 2. К раствору, содержащему 5,48 г смеси сульфата и силиката натрия, прибавили избыток хлорида бария, в результате образовалось 9,12 г осадка. Найти массы солей в исходной смеси.

Решение

1) Составим уравнения реакций:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl,

1моль                       1моль

Na₂SiO₃ + BaCl2 =BaSiO₃↓+ 2NaCl.

1моль                        1моль  

2) Обозначим количества веществ:

ν(Na₂SO₄) = x моль,

ν(BaSO₄) = х моль;

ν(Na₂SiO₃) = у моль,

ν(BaSiO₃) = у моль.

3) Составим формулы для массы веществ:

m(Na₂SO₄) = 142x,

m(BaSO₄) = 233x,

m(Na₂SiO₃) = 122y,

m(BaSiO3) = 213y;

m_{(исх. см.)} = m(Na₂SO₄) + m(Na₂SiO₃),

m_{(обр. см.)} = m(BaSO₄) + m(BaSiO₃).

4) Составим систему уравнений и решим ее:

142x+ 122y =5,48

233x+ 213y =9,12 .

х = 0,03, y = 0,01.

m(Na₂SO₄) = 0,03 (моль)æ142 (г/моль) = 4,26 г,

m(Na₂SiO₃) = 5,48 – 4,26 = 1,22 г.

Ответ. m(Na₂SO₄) = 4,26 г;  m(Na₂SiO₃) = 1,22 г.

Алгоритм 2. Решение через уравнение с одним неизвестным

(подходит только для задач, в которых можно найти общее количество продукта, образующегося во всех параллельных реакциях)

1. Составить уравнения реакций.

2. Найти количество образовавшегося вещества.

3. Обозначить количество вещества, получившегося в результате одной реакции, через

х моль, тогда количество вещества, получившегося в результате второй реакции, будет равно:

(ν – х). Выразить, согласно уравнениям реакций, количества веществ в исходной смеси.

4. Выразить массы веществ, составить и решить уравнение с одним неизвестным.

 Из двух задач, решенных по алгоритму 1, этим способом можно решить только задачу 1. (в разделе

ТИП II. ≪ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ≫)

Решение задачи 1

1) Составим уравнения реакций:

Mg+ 2HCl = MgCl₂ + H₂ ↑      (1)

1моль                          1моль

2Al+ 6HCl = 2AlCl₃ +3H₂↑    (2)

2моль                           3моль

 2) Найдем количество вещества образовавшегося водорода:

ν(Н2) = V / V_М = 4,48 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,2 моль.

3) Обозначим количество вещества водорода, получившегося по реакции (2),

ν(Н2) = х моль, тогда количество вещества водорода, получившегося по реакции (1),

равно: ν(Н2) = 0,2 – х.

Согласно уравнениям реакций в исходной смеси было:

ν(Mg) = 0,2 – x; ν(Al) = 2x / 3.

4) Выразим массы:

m(Mg) = 24(0,2 – x) = 4,8 – 24x,

m(Al) = 27æ2x /3 = 18х.

Составим уравнение с одним неизвестным:

4,8 – 24х + 18х = 3,9;

х = 0,15.

ν(Mg) = 0,2 – 0,15 = 0,05 моль;

ν(Al) = 2/3 * 0,15 = 0,1 моль.

5) Найдем массы магния и алюминия и их массовые доли в смеси:

m(Mg) = 0,05 (моль) * 24 (г /моль) = 1,2 г,

m(Al) = 0,1 (моль) * 27 (г /моль) = 2,7 г,

ω(Mg) = m(Mg) / m(см.) = 1,2 (г) / 3,9 (г) = 0,3077,

ω(Al) = m(Al) / m(см.) = 2,7 / 3,9 = 0,6923.

 Ответ. ω(Mg) = 30,77 %; ω(Al) = 69,23 %.

ТИП III. КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАДАЧИ

Задача 1. При обработке 17,4 г смеси алюминия, железа и меди избытком соляной кисло-

ты выделилось 8,96 л (н.у.)  . Не растворившийся в соляной кислоте остаток растворился

 в концентрированной азотной  кислоте с выделением 4,48 л газа (н.у.). Определить состав

исходной смеси (в %).

Решение

1) Составим уравнения реакций:

Fe+ 2HCl = FeCl₂ + H₂↑   

1моль                      1моль

  2Al+ 6HCl = 2AlCl₃ +3H₂↑

2моль                            3моль

Cu+ 4HNO₃ == Сu(NO3)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O.

1моль                                       2моль 

2) Найдем количество вещества оксида азота(IV) и количество

вещества и массу меди:

ν(NO₂) = V / V_М = 4,48 л / 22,4 (л/моль) = 0,2 моль,

ν(Сu) = 0,1 моль;

m(Cu) = M * ν == 64 (г/моль) * 0,1 (моль) = 6,4 г.

3) Найдем массу смеси железа и алюминия:

 m(Fe, Al) = 17,4 (г) – 6,4 (г) = 11 г.

4) Обозначим количества веществ:

ν(Fe) = x моль, ν(Н2) = х моль;

ν(Al) = y моль, ν(Н2) = 1,5 у моль.

5) Выразим массы Fe и Al через  x и y; найдем количество вещества водорода:

m(Fe) = 56x; m(Al) = 27y;

ν(Н₂) = V / V_М = 8,96 (л) / 22,4 (л/моль) = 0,4 моль.

6) Составим систему уравнений и решим ее:

56x + 27y = 11

X + 1,5y  =0,4 .

 х = 0,4 – 1,5у;

56(0,4 – 1,5у) + 27у = 11,

у = 0,2;

х = 0,4 – 1,5*0,2 = 0,1.

7) Найдем массы железа и алюминия, затем массовые доли веществ в смеси:

m(Fe) = 0,1 (моль) * 56 (г/моль) = 5,6 г,

m(Al) = 0,2 (моль) * 27 (г/моль) = 5,4 г;

ω(Cu) = m(Cu) / m(см.) = 6,4 (г) / 17,4 (г) = 0,368,

ω(Fe) = m(Fe) / m(см.) = 5,6 (г) / 17,4 (г) = 0,322,

ω(Al) = m(Al) / m(см.) = 5,4 (г) / 17,4 (г) = 0,31.

Ответ. ω(Сu) = 36,8 %; ω(Fe) = 32,2 %; ω(Al) = 31 %.

ТИП IV. ЗАДАЧИ НА КИСЛЫЕ СОЛИ

Этот тип задач тоже был предложен впервые в одном из вариантов ЕГЭ по химии в 2012 г. В зависимости от количеств реагирующих веществ возможно образование смеси двух солей. Приведем пример.

При нейтрализации оксида фосфора(V) щелочью в зависимости от молярного соотношения

образуются следующие продукты:

P₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + 3H₂O,

ν(P₂O₅) / ν(NaOH) = 1/6;

P2O5 + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H2O,

ν(P₂O₅) / ν(NaOH) = 1/4;

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O = 2NaH₂PO₄,

ν(P₂O₅) / ν(NaOH) = 1/2.

При взаимодействии 0,2 моль Р₂О₅ с раствором щелочи, содержащим 0,9 моль NaOH, молярное

соотношение находится между 1/4 и 1/6. В этом случае образуется смесь двух солей: фосфата натрия и гидрофосфата натрия. Если раствор щелочи будет содержать 0,6 моль NaOH, то молярное соотношение будет другим:

0,2/0,6 =1/3, оно находится между 1/2 и 1/4,

поэтому получится другая смесь двух солей: дигидрофосфата и гидрофосфата натрия.

Эти задачи можно решать разными способами. В любом случае вначале нужно составить

уравнения всех возможных реакций, найти количества реагирующих веществ и, сравнив их соотношение с числом моль по уравнению, определить, какие соли получаются.

При более простом варианте (алгоритм 1) можно не учитывать

последовательность протекания реакций, исходить из предположения, что одновременно происходят две реакции, и использовать алгебраический способ решения.

Алгоритм 1

(Параллельные реакции)

1. Составить уравнения всех возможных реакций.

2. Найти количества реагирующих веществ и по их соотношению определить уравнения

двух реакций, которые происходят одновременно.

3. Обозначить количество вещества одного из реагирующих

веществ в первом уравнении как

х моль, во втором – у моль.

4. Выразить через х и у количества веществ реагентов или

получившихся солей согласно молярным соотношениям по уравнениям.

5. Составить и решить систему уравнений с двумя неизвестными, найти

количества реагирующих веществ, затем количества получившихся солей.

Далее решать задачу согласно условию.

При более сложном для понимания, но более глубоко раскрывающем химизм происходящих

процессов способе решения нужно учитывать то, что в некоторых случаях продукты реакции зависят

от порядка смешивания веществ.

Нужно учитывать последовательность реакций, протекающих при взаимодействии многоосновной

кислоты и щелочи. Так, при постепенном добавлении гидроксида натрия к раствору фосфорной кислоты будут протекать реакции:

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O,

NaH₂PO₄ + NaOH = Na₂HPO₄ + H₂O,

Na₂HPO₄ + NaOH = Na₃PO₄ + H₂O.

При обратном же порядке смешивания реагентов последовательность протекания и сами реакции будут иными:

3NaOH + H₃PO₄ = Na₃PO₄ + 3H₂O,

2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂HPO₄,

Na₂HPO₄ + H₃PO₄ = 2NaH₂PO₄.

При пропускании углекислого или сернистого газов через раствор щелочи получается средняя

соль, т.к. вначале щелочь находится в избытке. Затем по мере добавления оксида появляется его

избыток, он реагирует со средней солью, которая частично превращается в кислую.

Алгоритм 2

(Последовательные реакции. Нейтрализация щелочи)

1. Составить уравнение реакции образования средней соли.

Количество вещества средней соли и количество вещества прореагировавшей кислоты или кислотного оксида рассчитывается по количеству вещества щелочи.

2. Найти количество вещества избытка кислоты или кислотного оксида:

ν_изб = ν_исх – ν_прор.

Составить уравнение реакции избытка кислоты или оксида со средней солью.

3. По количеству вещества избытка кислоты или кислотного оксида найти количество

вещества кислой соли и количество прореагировавшей средней соли.

4. Найти количество вещества оставшейся средней соли.

Задача 1. Газ, полученный при сжигании 19,2 г серы в избытке кислорода, без остатка прореагировал с 682,5 мл 5%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,055 г/мл).

Определите состав полученного раствора и рассчитайте массовые доли веществ в этом растворе

Решение

1) Составим уравнения возможных реакций:

S  +  O₂  =  SO₂                               (1)

1моль       1моль

SO₂  +  NaOH  =  NaHSO₃  , (2)

1моль   1моль       1моль

SO₂  +  2NaOH  =  Na₂SO₄  + H₂O. (3)

1моль     2моль           1моль

2) Найдем количества вещества реагентов:

ν(S) = m / M = 19,2 (г) / 32 (г/моль) = 0,6 моль;

ν(SO₂) = 0,6 моль;

m(р-ра NaOH) = V(р-ра) * ρ(р-ра) == 682,5 (мл) * 1,055 (г/мл) = 720,04 г,

m(NaOH) = m(р-ра) * ω = 720,04 (г) * 0,05 = 36 г,

ν(NaOH) = m / М == 36 (г) / 40 (г/моль) = 0,9 моль.

Сравним данные количества веществ по уравнениям (2) и (3):

ν(SO₂) : ν(NaOH) = 0,6 (моль) : 0,9 (моль) = 1 : 1,5.

Это свидетельствует о том, что в полученном растворе будут находиться обе соли:

NaHSO₃ и Na₂SO₃.

Далее задачу можно решать разными способами, например по алгоритму 1.

3) Обозначим количество вещества оксида серы(IV), вступившего во взаимодействие с гидроксидом натрия, в реакции (2) как

ν(SO₂) = х моль,

а в реакции (3) как

ν(SO₂) = у моль.

4) Тогда, в соответствии со стехиометрией, в реакцию (2) вступило х моль NaOH, а в реакцию (3)

 –2y моль NaOH.

5) Составим систему уравнений:

        x +  y = 0,6

       x   + 2 y = 0,9.

      х = 0,6 – у,

      0,6 – у + 2у = 0,9;

      у = 0,3, х = 0,3.

По уравнениям (2) и (3) следует, что количество вещества образовавшейся соли равно количеству

вещества оксида серы(IV), т.е.

ν(NaSO₃) = 0,3 моль,

ν(NaHSO₃) = 0,3 моль.

6) Найдем массы веществ:

m(SO₂) = M * ν = 64 (г/моль) * 0,6 (моль) = 38,4 г;

m(Na₂SO₃) = M * ν = 126 (г/моль) * 0,3 (моль) = 37,8 г;

m(NaHSO₃) = M * ν = 104 (г/моль) * 0,3 (моль) = 31,2 г.

7) Найдем массу раствора после реакций и массовые доли растворенных солей:

m(р-ра) = m(SO₂) + m(р-ра NaOH) = 38,4 + 720,04 = 758,44 г;

ω(Na₂SO₃) = m / m(р-ра) = 37,8 (г) / 758,44 (г) = 0,0498,

ω(NaHSO₃) = m / m(р-ра) = 31,2 (г) / 758,44 (г) = 0,0411.

Ответ. ω(Na₂SO₃) = 4,98 %;  ω(NaHSO₃) = 4,11 %.

Решим эту задачу по алгоритму 2.

1) Сначала протекает реакция образования средней соли:

SO₂  +  2NaOH  =  Na₂SO₄  + H₂O.

1моль     2моль           1моль

По данным из условия задачи рассчитываем количество вещества NaOH, а по нему – количество получившегося Na₂SO₃ и прореагировавшего SO₂:

ν(Na₂SO₃) = 0,9 : 2 = 0,45 моль,

ν(SO₂) = 0,9 : 2 = 0,45 моль.

2) Поскольку оксид серы(IV) был взят в избытке, то оставшееся количество его вступит в реакцию

со средней солью с образованием кислой соли:

SO₂  +  NaOH  =  NaHSO3 

1моль   1моль       1моль

.

ν_изб(SO2) = ν_исх – ν_прор = 0,6 – 0,45 = 0,15 моль.

3) При этом образуется 0,3 моль NaHSO3.

 4) Количество вещества оставшейся средней соли равно:

ν(Na₂SO₃) = 0,45 – 0,15 = 0,3 моль.

Далее ход решения одинаков: найдем массы веществ, массу раствора и массовые доли растворенных в нем веществ.

Алгоритм 3 (Последовательные реакции. Нейтрализация кислоты)

1. Составить уравнение реакции образования кислой соли.

Количество вещества кислой соли и количество прореагировавшей щелочи рассчитывается

по количеству вещества кислоты.

2. Найти количество вещества избытка щелочи:

ν_изб = ν_исх – ν_прор .

Составить уравнение реакции избытка щелочи с кислой солью.

3. По количеству щелочи найти количество вещества средней соли и количество

 прореагировавшей кислой соли.

4. Найти количество вещества оставшейся кислой соли.

Попробуйте решить сами.

Задача 2. Через 224 г раствора с массовой долей гидроксида калия 20 % пропустили 11,2 л сернистого газа (н.у.). Вычислить массовые доли солей в полученном растворе.

Ответ. ω(K₂SO₃) = 18,52 %; ω(KHCO₃) = 9,38 %.

Задача 3. Через 100 мл раствора гидроксида натрия с плотностью 1,1 г/мл пропустили 4,928 л оксида углерода(IV) (н.у.), в результате чего образовалось 22,88 г смеси двух солей.

Определить массовые доли веществ в полученном растворе.

Ответ. ω(NaHCO₃) = 1,4 %; ω(Na₂СO₃) = 17,7 %.

Задача 4. Продукты полного сгорания 4,48 л сероводорода (н.у.) в избытке кислорода

полностью поглощены 53 мл 16%-го раствора гидроксида натрия (ρ = 1,18 г/мл). Вычислить

массовые доли веществ в полученном растворе и массу осадка, который выделится при обработке этого раствора избытком гидроксида бария.

Ответ. ω(NaHSO₃) = 22,8 %; ω(Na₂SO₃) = 9 %; m(BaSO₃) = 43,4 г.

Задача 5. При пропускании углекислого газа через раствор, содержащий 6 г гидроксида натрия, образовалось 9,5 г смеси солей. Определить объем прореагировавшего углекислого газа.

Ответ. V(CO₂)= 2,24 л.

Задача 6. В стакан, содержащий 200 мл воды, последовательно внесли 28,4 г фосфорного ангидрида и 33,6 г гидроксида калия. Вычислить массовые доли веществ, содержащихся в растворе по окончании всех реакций.

Ответ. ω(KH₂РO₄) = 10,38 %; ω(K₂HРO₄) = 13,28 %.

Задача 7. К 82 мл 20%-го раствора гидроксида натрия (ρ = 1,22 г/мл) добавили

116 мл 25%-й серной кислоты (ρ = 1,18 г/мл). Найти массовые доли солей в образовавшемся

растворе.

Ответ. ω(NaHSO₄) = 10,12 %; ω(Na₂SO₃) = 8,98 %.

В заключение приведем примеры типичных ошибок, возникающих при решении задач, подобных

обсуждаемым.

• Составление «суммарного» уравнения реакции.

Например, при решении задачи, в которой смесь NaHCO₃ и Na₂CO₃обработали соляной кислотой, нельзя писать суммарное уравнение реакции:

NaHCO₃ + Na₂CO₃ + 3HCl = 3NaCl + 2H₂O + 2CO₂↑.

Это ошибка. В смеси могут быть любые количества солей, а в приведенном уравнении предполагается, что их количество равное.

Следует записывать отдельные уравнения реакций:

 NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂↑, (1)

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑. (2)

• Предположение, что мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнении.

Часто рассуждают, например, так:

коэффициенты перед формулами NaHCO₃ и Na₂CO₃ в уравнениях (1) и (2) равны, следовательно, и

количества солей тоже равны. Это неверно, эти количества могут быть любыми, и они никак между собой не связан.

Рассмотрим несколько способов решения задач на приготовление растворов.

 Раствор состоит из двух частей: растворенного вещества и растворителя.

Чаще всего растворителем является вода. Массовая доля растворённого вещества зависит от содержания вещества в растворе и может быть выражена в процентах или долях.

; W%любого чистого вещества равна 100%. W% воды равна нулю, то есть, вещества в чистой воде нет. При этом сумма веществ в исходных растворах равна содержанию вещества в конечном растворе.

Первый способ последовательный.

Решается с оформлением данных и использованием формул.

1); 2) ; 3)

Если дается объем раствора, его надо пересчитать на массу. m(р-ра)= V×ρ.

Если надо рассчитать объем раствора, сначала рассчитывается масса, а затем объем.  

Если не известна масса раствора, и масса вещества, но известна массовая доля, (например она = 20%),

тогда масса раствора выражается через X; m(р-ра) = X;====>m(в-ва) = m(р-ра) × W в данном случае  m (в-ва) = X× 0,2

Второй способ алгебраический.

Исходим из того, что массы веществ исходных растворов равны массе вещества конечного раствора. При этом масса вещества рассматривается как произведение массы раствора и массовой доли вещества в растворе. (W, удобнее выразить от единицы в долях).

 m(р-ра)1×w+ m( р-ра)2×w =m(р-ра)3 ×w

             Третий способ диагональный или метод креста.

В данном случае массовые доли располагаются следующим образом: слева сверху самая большая из приведённых в условии, под ней самая маленькая, в центре средняя, по диагонали вычитаем от большей массовой доли меньшую, записываем результат. Параллельно массовым долям на расстоянии от диагонали указываем соответствующие массы растворов.

НАПРИМЕР: в правой части диагонали получились три % отношения, мы выбираем наиболее удобное,  так как при расчете любого отношения получим одинаковый результат. W берется в процентах.

Примеры решения задач

а) На приготовление растворов

Задача №1.Смешали 200 г воды и 50 г гидроксида натрия. Определить массовую долю вещества в растворе.

1 способ

2 способ                                      РЕШЕНИЕ

50 × 1+200×0=250×Х;   50=250Х;  Х= 0,2      или 20%

Дано:

3 способ                                    РЕШЕНИЕ                    

 Задача №2.Определить массу соли и объем дистиллированной воды, необходимых для получения 230г 12% поваренной раствора.

1 способ

2 способ.                          РЕШЕНИЕ

x×1+(230-x)×0=230×0,12;   x=27,6;            m(H₂O)= 230-27,6=202,4г

3 способ

Дано:

РЕШЕНИЕ

б) На смешивание растворов

 Задача №1. Смешали 250г 30% и 150г 20% растворов серной кислоты. Выразите содержание вещества в процентах в приготовленном растворе.

2 Способ                                РЕШЕНИЕ

250×0,3 +150×0,2 = 400×x;  

75+30 = 400x;      x=0,26 или 26%

Ответ.  W% = 26%

3 Способ

РЕШЕНИЕ

Задача №2. Определите массу и концентрацию раствора, который нужно добавить к 13г 8% раствора, чтобы получить 40г 14% раствора.

2 способ                                      РЕШЕНИЕ

13×0,08 + 27x =40×0,14;     1,04 + 27x = 5,6;  27x =5,6 – 1,04;  27x =4,56; ×= 0,169 или16,9%

Ответ.  W% = 16,9%

3Спосб

Дано:

РЕШЕНИЕ

в) На упаривание

Задача №1. 180г 15%-ного раствора хлорида бария  выпарили до массы раствора 145г. Какова стала процентная концентрация раствора?

2Способ                                     РЕШЕНИЕ

180×0,15 – (35×0) =145×x; 27 =145x; x= 0,186 или 18,6%;  Ответ.  W% = 18,6%

3 способ

Дано:

РЕШЕНИЕ

г) Действия с одним известным раствором

Задача №1. Определить массу 10% раствора карбоната натрия, который нужно добавить к 1020г 2%-ного раствора, чтобы получить 3%-ный раствор.

1Способ

2Способ                               РЕШЕНИЕ.

1020×0,02 +Х×0,1 =(1020 +Х)×0,03

20,4 + 0,1Х =30,6 + 0,03Х;  0,1Х – 0,03Х =10,2;   Х = 145,7г.

3Способ  

Дано:

РЕШЕНИЕ

Задача №2. Определить массу 7%-ного раствора соли, в котором необходимо растворить ещё 20г этой соли, чтобы получить 12 %-ный раствор.

1 Способ

2 Способ                                    РЕШЕНИЕ.

20 + 0,07Х = (20+Х)× 0,12Х;  Х = 352г

3 Способ

Дано:

РЕШЕНИЕ

Задача №3. Определить массу 20%-ного раствора соли, который нужно добавить к 40г 10%-ного раствора той же соли, чтобы получить 17%-ный раствор.

1Способ

2Способ                                   РЕШЕНИЕ.

40× 0,1 + 0,2Х = (40 +Х) × 0,17;     4 +0,2Х = 6,8 + 0,17Х;     0,03Х =2,8;    Х =93,3г

3Способ    Дано:

РЕШЕНИЕ

Задача №4. Рассчитайте массы 10 и 50%-ных растворов гидроксида калия, необходимых для    приготовления 400г 25%-ного раствора.

1Способ                                       РЕШЕНИЕ.

2Способ                                      РЕШЕНИЕ.

0,1Х + (400-Х)× 0,5 = 400 × 0,25; 0,1х + 200 – 0,5х =100;   х = 250Г(10%); 400-250=150(50%)

3Способ  Дано:

РЕШЕНИЕ

д) Расчёты с использованием кристаллогидратов

Задача №1. К 200г 20%-ного раствора сульфата меди прибавили 50г медного купороса. Определите  массовую долю растворённого вещества полученного раствора.

2Способ                                         РЕШЕНИЕ.

CuSO₄5H₂O

Mr(CuSO₄ 5H₂O)= 160+90= 250

W%(CuSO₄)=160/250 =0,64

50 × 0,64 + 200×0,2 =250Х; 32+40=250Х; 72=250Х;   Х=0,288 или 28,8%

Ответ. W%(CuSO₄)=28,8%

3Способ      Дано:

РЕШЕНИЕ

е) Расчёты с использованием молярной концентрации

Задача №1.Каким объёмом воды нужно разбавить 500мл 0,5М раствор глюкозы, чтобы получить физиологический 0,1М-ый раствор?

Дано:

РЕШЕНИЕ

Или 0,5М/0М также как 0,1М/0,4М; 0,4 больше 0.1 в 4 раза тогда V(H₂O) больше V0,5М раствора тоже в 4 раза отсюда 0,5 × 4 = 2

ж) Не стандартные задачи

Задача №1.Смешали два раствора массой 8кг и 2кг, получили 12%-ный раствор. Потом смешали те же растворы одинаковой массы и получили 15%-ный раствор. Рассчитать концентрации исходных растворов.

Составим математическое выражение.   Выразим концентрацию через Х и У

_________________________.                    ____________________________________.

       -6У    = -1,2                                                6Х         =    0,6      

        У =0,2 или 20%                                           Х =0,01 или 10%

Задача №2. В свежих грибах 92% воды, а в сухих 8% воды, сколько сухих грибов можно получить из 23кг свежих?

1. W% грибов в свежих грибах  100 – 92% = 8%
2. W% грибов в сухих грибах100 – 8% =92%

23×0,08 -0 =(23-Х)×0,92; 1,84 =21,16 -0,92Х;  0,92Х =19,32; Х= 21кг(это вода)

Масса сухих грибов =23 -21 =2кг.

Ответ m сухих грибов=2кг

Задача №3. В каком отношении надо смешать 5% и70%-ные растворы азотной кислоты, чтобы получить 20%-ный раствор?

з) Расчёты, связанные с растворимостью и кристаллизацией Задача

Задача №1.Массовая доля хлорида меди (2) в насыщенном при t=20грС растворе этой соли равна 42,7%. Определите коэффициент растворимости хлорида меди(2), при данной t.

 Коэффициент растворимости – это растворимость вещества в 100граммах воды, при данной t. Чтобы его рассчитать, надо определить содержание соли и воды в 42,7%-ном растворе.

1.Рассчитаем содержание воды и вещества в растворе.

        100 -42,7 =57,3г(воды)

2.Рассчитаем, сколько соли растворяется в 100г воды.

Ответ. коэффициент растворимости=74,5г

Задача №2. Насыщенный при 60°C раствор соли в количестве 20кг был охлаждён снегом, какое количество соли выпало  в осадок, если при 60°C растворимость соли составляет110г, а при 0°C -13,1г. Рассчитайте выход продукта в процентах.

Ответ. η = 88,1%

Задача №3. При перекристаллизации соли, растворимость которой при 100°C =48,6г, а при 20°C=16,45г, было получено при охлаждении в интервале указанных температур 0,5кг вещества. Сколько было взято соли и воды для перекристаллизации?

Ответ m(в-ва)= 755,73г, m(воды)= 1555г.

Задача №4. Растворимость хлората калия при 70°C =30,2г, а при 30°C =10,1г в 100г воды. Сколько граммов вещества выделится из 70г насыщенного при 70°C раствора, если его охладить до 30°C?

Или можно массу осадка рассчитать через воду

        m↓ = 30,2- 10,1 =20,1

Ответ m(в-ва)= 10,8г

Задача №5. При н.у.  в воде массой 100г растворяется хлороводород объёмом 50,5л. При t= 50°C и нормальном давлении коэффициент растворимости хлороводорода равен 59,6г. Насыщенный при t = 0°C раствор соляной кислоты массой 40г нагрет до t=50°C. Определите массу полученного раствора.

Ответ m(р-ра)= 35,1г 

Или можно через стандартные массы растворов

  1.Рассчитаем стандартные массы растворов

Литература:

1. Габриелян О.С., Лысова Г.Г. «Химия» 11 класс, М., «Дрофа», 2003 г.
2. Дьякович С.В. Князева Р.Н. «Профориентация учащихся при обучении химии», М., 1982 , 157 с.
3. Сергеева О.Ю. «Домашняя работа по химии за 11 класс», М., «Экзамен», 2003г.

     4.  Цитович И.К., Протасов П.Н. «Методика решения расчетных задач по химии», М., «Просвещение», 1983, 127 с