Тестовые задания. Решение задач для подготовки к ЕНТ по химии.. Тип i. Нерастворимость отдельных компонентов
 Скачать 18.37 Kb.
|
|
Решение задач для подготовки к ЕНТ по химии. 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/VM = 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: νобщ(Н2) = V / VМ = 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) = νобщ(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, mсмеси(Al, Fe) = 5,4 + 5,6 = 11 г, ω(Fe) = mв-ва / mсм = 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*VМ. 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/VM = 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 / VМ = 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 / VМ = 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 / VМ = 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 %. |