Насыщенный раствор сульфата алюминия приготовили
Растворимость хлорида алюминия составляет 53,4 г на 100 г воды. Приготовили насыщенный раствор, массой 306,8 г, разделили его на две колбы. В первую колбу добавили избыток карбоната калия, а во вторую — 300 г раствора аммиака (тоже в избытке). При этом в первой колбе выпало по массе в три раза меньше осадка, чем во второй. Определите массовую долю соли во второй колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Составим уравнения реакций:
(1)
(2)
Вычислим массовую долю хлорида алюминия в насыщенном растворе:
По уравнению (2) найдём массу гидроксида алюминия:
,
По уравнению (2) найдём массу хлорида аммония:
Вычислим массу конечного раствора и массовую долю хлорида аммония в нём:
2. Исходя из растворимости хлорида алюминия в воде, найдём массу и количество вещества хлорида алюминия в получившемся растворе:
53,4 г хлорида алюминия — в 153,4 г его насыщенного раствора
x = 106,8 г хлорида алюминия содержится в 306,8 г его насыщенного раствора;
3. Так как по условию задачи объём выпавшего осадка в первой колбе в три раза меньше по массе выпавшего осадка во второй колбе, то можем обозначить за x количество вещества гидроксида алюминия в первой колбе, тогда количество вещества гидроксида алюминия во второй колбе будет равно 3x. Отсюда из уравнений двух реакций имеем:
Это значит, что во второй колбе хлорида алюминия в 3 раза больше, чем в первой. И тогда x = 0,2
4. Найдём массу раствора второй колбы и массу хлорида аммония:
Масса насыщенного раствора хлорида алюминия во второй колбе составит 3/4 от изначального объёма, т. е. = 230 г;
≈ 19,93 %.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Ответ правильный и полный: − в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания; − правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания; − продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчёты; − в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4 |
| Допущена ошибка только в одном из перечисленных выше элементов ответа | 3 |
| Допущены ошибки в двух из перечисленных выше элементах ответа | 2 |
| Допущены ошибки в трёх из перечисленных выше элементах ответа | 1 |
| Все элементы ответа записаны неверно. | 0 |
| Максимальный балл | 4 |
Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях в одном из трёх элементов (втором, третьем или четвёртом), которая привела к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только на 1 балл.
Источник
Задачи 34 из реального ЕГЭ по химии-2021
Задача на смесь оксидов фосфора (V) и натрия / калия встречалась, судя по всему, преимущественно в вариантах реального ЕГЭ в Москве. Мне также попалась эта задача. Скажу честно, приятно удивлен, даже пришлось подумать при решении.
1. Смесь, содержащую оксид фосфора(V) и оксид натрия, в которой соотношение числа атомов фосфора к числу атомов натрия равно 7 : 18, нагрели, а затем растворили в горячей воде. В результате получили 312,5 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода составляет 7,36%.
Вычислите массу фосфата натрия в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
P₂O₅ + 3Na₂O = 2Na₃PO₄
Масса и количество атомов водорода в конечном растворе:
m(H) =447,4*0,076 = 34 г, n(H)= 34 моль
«Источник» всех атомов водорода в конечном растворе – добавленная вода. Найдем количество вещества добавленной воды:
m(H) = 312,5*0,0736 = 23 г, n(H)= 23 моль
n(H₂O) = ½*n(H)= 11,5 моль, m(H₂O) = 11,5*18 = 207 г
m(исх.смеси) = 312,5 – 207 = 105,5 г
Пусть n(P₂O₅) = x моль, тогда n(P) = 2x моль, m(P₂O₅) = 142x г
n(Na2O) = y моль, тогда n(Na) = 2y моль, m(Na₂O) = 62у г
2x/2y = 7/18, x/y = 7/18, x = 7/18*y
62у + 7/18*142у = 105,5
у = 0,9, х = 0,3 моль
P₂O₅ + 3Na₂O = 2Na₃PO₄
Остаток оксида фосфора: n(P₂O₅) = 0,05 моль, n(Na₃PO₄) = 0,6 моль
n(H₃PO₄) = 2*0,05 = 0,1 моль
2Na₃PO₄ + H₃PO₄ = 3Na₂HPO₄
m(Na₃PO₄) = 0,4*164 = 65,6 г
Ответ: m(Na₃PO₄) = 0,4*164 = 65,6 г
2. Через 400 г 36%-ного раствора нитрата железа(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока объём газа, выделившийся на катоде, не оказался в 2 раза меньше объёма газа, выделившегося на аноде. При этом получили раствор, в котором массовая доля нитрата железа(II) составила 10,19%. К полученному раствору добавили 120 г 40%-ного раствора карбоната аммония. Вычислите массовую долю нитрата железа(II) в конечном растворе.
Решение.
Пусть количество воды, которая вступила в электролиз, равно х моль. Тогда в реакции 2 выделилось:
Тогда в реакции 1 образовался кислород:
n1(Fe) = 3х моль, m1(Fe) = 56*3х = 168x г
Масса нитрата железа (II) в растворе после электролиза:
(144 — 540х)/( 400 — 18х — 48х — 168х) = 0,1019
В реакции (3) образуется:
n(CO2) = 0,25 моль, m(CO2) = 0,25*44 = 11 г,
Масса конечного раствора:
mр-ра = 400 — 234*0,2 + 120 — 11 = 462,2 г
3. Смесь бромида кальция и хлорида меди(II) растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 200 г раствора в первой колбе добавили 785 г 30%-ного раствора нитрата серебра. При этом массовая доля нитрата серебра в растворе уменьшилась вдвое. К 340 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора иодида калия, в результате чего в осадок выпало 64,94 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.
4. Смесь хлорида бария и хлорида алюминия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 300 г раствора в первой колбе добавили 164 г 10%-ного раствора фосфата натрия. При этом все исходные вещества прореагировали полностью. К 120 г раствора во второй колбе добавили 155,61 г 20%-ного раствора сульфата натрия. При этом массовая доля сульфата натрия в полученном растворе оказалась вдвое меньше, чем в исходном. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе. Процессами гидролиза пренебречь.
Решение.
Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:
m исх. (Na3PO4) = 155,61 · 0,2 = 31,122 г
Пусть в растворе во второй колбе было
n(BaCl2) = x моль, тогда
m(обр. р-ра) = 120 + 155,61 — 233х = 275,61 — 233х г
(31,122 — 142х) / (275,61 — 233х) = 0,1
m(BaCl)2 = 0,03 · 208 = 6,24 г
ω(BaCl)2 = 6,24 / 120 = 0,052 или 5,2%
В растворе в первой колбе было:
n(BaCl2) = 0,3 · 300 / 120 = 0,075 моль
m(AlCl3) = 0,05 ·133,5 = 6,675 г
ω(AlCl3) = 6,675 / 300 = 0,022 или 2,2%
Ответ: ω(BaCl2) = 5,2%; ω(AlCl3) = 2,2%
5. Через 522 г 5%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 8,4 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 96,6 г глауберовой соли (Na2SO4 ∙ 10H2O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата натрия в растворе уменьшилась в 4,5 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата натрия при комнатной температуре (в г на 100 г воды).
6. Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля атомов серы меньше массовой доли атомов кислорода в 5 раз, растворили в воде. При этом образовался раствор массой 722,4 г. Через образовавшийся раствор пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 35,84 л (н.у.) газа. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 424 г 10%-ного раствора карбоната натрия. При этом массовая доля карбоната натрия в растворе уменьшилась в 10 раз. Вычислите массу растворенного кристаллогидрата сульфата алюминия.
В одной частице кристаллогидрата содержатся атомы серы и кислорода:
N(S) = 3, N(O) = 12 + x
Масса атомов серы и кислорода:
m(O) = 16·(12 + x) = (192 + 16x) г
При электролизе раствора сульфата алюминия протекает реакция:
На аноде образуется кислород:
m(H2O) = n⋅M = 3,2⋅18 = 57,6 г
n( Na2CO3 ) = m/M = 42,4/106 = 0,4 моль
Масса исходного кристаллогидрата:
В реакцию вступило:
n(Al(OH)3) = 2х моль, m(Al(OH)3) = 78⋅2x = 156x г
n(CO2) = 3х моль, m(CO2) = 44⋅3x = 132x г
mр-ра = 722,4 — 57,6 + 424 — 156x — 132x = (1088,8 — 288х) г
106⋅(0,4 — 3х) / (1088,8 — 288х) = 0,01
7. Через 522 г 10%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 94,08 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 100 г медного купороса (CuSO4 ∙ 5H2O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата меди(II) в растворе уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата меди(II) при комнатной температуре (в г на 100 г воды).
8. Смесь, состоящую из нитрата цинка, нитрата меди(II) и нитрата серебра, растворили в воде. При этом получили раствор, в котором массовая доля нитрата цинка составила 18,9%, а массовая доля нитрата меди(II) – 9,4%. В первую колбу налили 500 г этого раствора и внесли медную проволоку. После окончания реакции массовая доля нитрата меди(II) в колбе составила 25,5%. (Возможной реакцией избытка меди с нитратом меди(II) пренебречь.) Во вторую колбу налили 200 г исходного раствора и добавили избыток порошка цинка. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.
9. Смесь хлорида бария и гидроксида бария растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 520 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора серной кислоты. При этом образовалось 163,1 г осадка. К 130 г раствора во второй колбе добавили 166,5 г 20%-ной соляной кислоты. В результате массовая доля кислоты в растворе уменьшилась вдвое. Вычислите массовую долю хлорида бария и гидроксида бария в растворе в третьей колбе.
Решение.
Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:
n(BaSO4) = 163,1 / 233 = 0,7 моль
m исх. (HCl) = 166,5 · 0,2 = 33,3 г
m р-ра 2 = 130 + 166,5 = 296,5 г
m ост. (HCl) = 0,1 · 296,5 = 29,65 г
n ост. (HCl ) = 29,65 / 36,5 = 0,81 моль
n прореаг. (HCl ) = 0,91 — 0,81 = 0,1 моль
m(Ba(OH)2) = 0,05 · 171 = 8,55 г
ω(Ba(OH)2) = 8,55 / 130 = 0,066 или 6,6%
В растворе и в первой колбе было:
n(Ba(OH)2) = 0,05 · 520 / 130 = 0,2 моль
m(BaCl2) = 0,5 · 208 = 104 г
ω(BaCl2) = 104 / 520 = 0,2 или 20%
Ответ: ω(Ba(OH)2) = 6,6%; ω(BaCl2) = 20%
10. Смесь сульфата железа(II) и хлорида цинка растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 800 г раствора в первой колбе добавили избыток раствора нитрата бария. При этом образовалось 116,5 г осадка. К 320 г раствора во второй колбе добавили 462 г 40%-ного раствора гидроксида натрия без доступа воздуха. При этом массовая доля щелочи в растворе уменьшилась в 2 раза. Вычислите массовую долю каждой из солей в растворе в третьей колбе.
11. Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трем колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44%. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди(II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе.
1 2. Смесь, содержащую оксид фосфора(V) и оксид калия, в которой соотношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно 14,5 : 4, сплавили, затем растворили в горячей воде. В результате получили 447,4 г раствора, в котором массовая доля атомов водорода составляет 7,6%. Вычислите массу фосфата калия в полученном растворе.
Решение:
Записаны уравнения реакций:
Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:
m(H) = 447,4 · 0,076 = 34 г
m(H2O) = 17 · 18 = 306 г
m(сплава) = 447,4 — 306 = 141,4 г
Пусть взяли х моль К2О и у моль P2O5, тогда
Источник