Задание 34 — Банк задач

Вариант 0066DF Развёрнутый ответ

Оксид меди(II) растворили в серной кислоте. Через образовавшийся раствор пропустили газ, полученный в результате взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором сульфида натрия. Выпавший после пропускания газа чёрный осадок отделили и обработали концентрированным раствором азотной кислоты при нагревании.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O 2) 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl 3) CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4 4) CuS + 8HNO3(конц., t) = CuSO4 + 8NO2↑ + 4H2O

1. CuO растворили в серной кислоте — реакция основного оксида с кислотой: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O. 2. Газ получен взаимодействием AlCl3 и Na2S — это соли, подверженные необратимому взаимному гидролизу (Al2S3 не существует в водном растворе): 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl. Выделяющийся газ — H2S. 3. H2S пропустили через раствор CuSO4 — качественная реакция на Cu2+, образуется чёрный осадок CuS: CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4. 4. Чёрный осадок CuS обработали конц. HNO3 при нагревании — сульфид окисляется до сульфата, азот восстанавливается до NO2 (конц. кислота): электронный баланс S(-2) -8e→S(+6), N(+5)+1e→N(+4) (×8): CuS + 8HNO3(конц.) = CuSO4 + 8NO2↑ + 4H2O.

Вариант 035555 Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата меди(II) массой 94 г часть вещества разложилась. При этом выделилось 11,2 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов.
К полученному твёрдому остатку добавили 292 г 10%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(HCl) ≈ 4,01%

1) Разложение нитрата меди(II): 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑. M(Cu(NO3)2)=188 г/моль, n(Cu(NO3)2)исх=94/188=0,5 моль. 2) По уравнению из 2 моль соли образуется 4 моль NO2 + 1 моль O2 = 5 моль газа. n(газа)=11,2/22,4=0,5 моль. Составляем пропорцию: разложилось x моль соли → газа 2,5x моль = 0,5 моль → x=0,2 моль разложилось. 3) Не разложилось 0,5-0,2=0,3 моль Cu(NO3)2 (56,4 г); образовалось CuO 0,2 моль (16 г). Масса твёрдого остатка = 56,4+16=72,4 г. 4) К остатку добавили HCl: m(HCl)=292×0,10=29,2 г, n(HCl)=29,2/36,5=0,8 моль. Реакция: CuO+2HCl=CuCl2+H2O — на 0,2 моль CuO нужно 0,4 моль HCl, образуется 0,2 моль CuCl2. Cu(NO3)2 с HCl не реагирует (обе соли сильных кислот, обменной реакции нет — просто растворяется). 5) Остаток HCl = 0,8-0,4=0,4 моль (14,6 г) — избыток, остаётся в растворе. 6) Масса конечного раствора = масса твёрдого остатка + масса раствора HCl = 72,4+292=364,4 г (газ на этой стадии не выделяется). 7) ω(HCl)=14,6/364,4×100%≈4,01%.

Вариант 0498A1 Развёрнутый ответ

Смесь оксида магния и фосфида магния, в которой массовая доля атомов магния равна 54,4%, растворили в 365 г 34%-ной соляной кислоты. При этом реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 232 г 30%-ного раствора фторида калия. Вычислите массовую долю хлорида калия в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(KCl) ≈ 14,9%

Пусть в смеси x моль MgO и y моль Mg3P2 (М(MgO)=40 г/моль, М(Mg3P2)=134 г/моль, атомные массы Mg=24, O=16, P=31). 1) Массовая доля атомов Mg в смеси: 24(x+3y)/(40x+134y) = 0,544. Решая, получаем x = 0,4y. 2) Уравнения растворения в HCl: MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O Mg3P2 + 6HCl = 3MgCl2 + 2PH3↑ Масса HCl = 365·0,34 = 124,1 г, ν(HCl) = 124,1/36,5 = 3,4 моль (весь HCl вступил в реакцию, по условию). Расход HCl: 2x + 6y = 3,4. Подставляя x=0,4y: 0,8y+6y=6,8y=3,4 → y=0,5 моль, x=0,2 моль. Проверка: масса смеси = 40·0,2+134·0,5 = 8+67 = 75 г; масса Mg = 24·(0,2+1,5) = 40,8 г; доля = 40,8/75 = 54,4% — совпадает с условием. 3) Количества продуктов: MgCl2 = x+3y = 0,2+1,5 = 1,7 моль; PH3 = 2y = 1,0 моль (М=34 г/моль, масса 34 г, улетает из системы); H2O = x = 0,2 моль. Масса раствора после растворения = 75 (смесь) + 365 (р-р HCl) − 34 (улетевший PH3) = 406 г. 4) Добавили 232 г 30%-ного KF: масса KF = 69,6 г, ν(KF)=69,6/58=1,2 моль (М(KF)=58 г/моль). Реакция: MgCl2 + 2KF = MgF2↓ + 2KCl (MgF2 малорастворим, в отличие от других хлоридов/фторидов магния — фторид магния выпадает в осадок). KF — в недостатке (нужно 3,4 моль KF на весь MgCl2, есть только 1,2 моль): прореагировало MgCl2 = 1,2/2 = 0,6 моль, образовалось KCl = 1,2 моль, MgF2 = 0,6 моль (осадок, М=62 г/моль, масса 37,2 г). 5) Масса конечного раствора = 406 + 232 − 37,2 = 600,8 г. Масса KCl = 1,2·74,5 = 89,4 г (М(KCl)=74,5 г/моль). ω(KCl) = 89,4/600,8 = 0,1488 = 14,9%.

Вариант 0AB6A7 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 470 г 20%-ного раствора нитрата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась
на 24 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 212 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю нитрата меди(II) в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля Cu(NO3)2 в конечном растворе ≈ 5,79%

1) Исходные данные: m(р-ра Cu(NO3)2) = 470 г, ω=20% → m(Cu(NO3)2) = 470·0,20 = 94 г. M(Cu(NO3)2) = 64+2·(14+48) = 188 г/моль → n(Cu(NO3)2) = 94/188 = 0,5 моль. 2) Электролиз водного раствора Cu(NO3)2 на инертных электродах: Катод: Cu2+ + 2e- → Cu0 (медь менее активна, чем водород, восстанавливается в первую очередь) Анод: 2H2O - 4e- → O2↑ + 4H+ (NO3- в разбавленном растворе на аноде не окисляется, окисляется вода) Суммарно: 2Cu(NO3)2 + 2H2O →(электролиз) 2Cu↓ + O2↑ + 4HNO3 Пусть разложилось x моль Cu(NO3)2. Тогда выделилось x моль Cu (масса 64x) и x/2 моль O2 (масса 16x). Масса раствора уменьшилась на массу веществ, ушедших из раствора (осевшая медь и улетевший кислород): 64x + 16x = 24 → 80x = 24 → x = 0,3 моль (это меньше 0,5 моль, значит электролит взят с избытком, всё верно). 3) После электролиза: n(Cu(NO3)2) осталось = 0,5 - 0,3 = 0,2 моль n(HNO3) образовалось = 2x = 0,6 моль (по уравнению 2 моль Cu(NO3)2 дают 4 моль HNO3) m(раствора) = 470 - 24 = 446 г 4) Добавляем 212 г 10%-ного раствора Na2CO3: m(Na2CO3) = 21,2 г, M=106 г/моль → n(Na2CO3) = 21,2/106 = 0,2 моль. В растворе одновременно есть сильная кислота HNO3 (0,6 моль) и соль Cu(NO3)2 (0,2 моль). Карбонат натрия при добавлении в первую очередь реагирует со свободной кислотой (более быстрая и энергетически предпочтительная реакция): Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2↑ На полную нейтрализацию всей кислоты потребовалось бы 0,6/2=0,3 моль Na2CO3, а у нас только 0,2 моль — карбоната не хватает даже на одну кислоту, поэтому ВЕСЬ Na2CO3 расходуется на реакцию с кислотой, а Cu(NO3)2 остаётся полностью непрореагировавшим: 0,2 моль Na2CO3 нейтрализует 0,4 моль HNO3 (кислоты остаётся в избытке 0,6-0,4=0,2 моль, но это уже не влияет на состав по меди). Выделилось CO2: n=0,2 моль, m=0,2·44=8,8 г (покидает раствор). 5) Масса конечного раствора = 446 + 212 - 8,8 = 649,2 г. В растворе осталось n(Cu(NO3)2) = 0,2 моль (не вступил в реакцию), m(Cu(NO3)2) = 0,2·188 = 37,6 г. ω(Cu(NO3)2) = 37,6/649,2 ≈ 0,0579 = 5,79% Ответ: массовая доля Cu(NO3)2 ≈ 5,79%.

Вариант 0B92A9 Развёрнутый ответ

При нагревании образца карбоната бария часть вещества разложилась, при этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. К образовавшемуся твёрдому остатку последовательно добавили 100 мл воды и 200 г 20%-ного раствора сульфата натрия. Вычислите массовую долю гидроксида 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).

Правильный ответ: ≈5,63%

1) Термическое разложение карбоната бария: BaCO3 →(t) BaO + CO2↑ n(CO2) = V/Vm = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль. По уравнению n(BaO) = n(CO2) = 0,2 моль, m(BaO) = 0,2 моль × 153 г/моль = 30,6 г. Твёрдый остаток после неполного разложения — смесь BaO и непрореагировавшего BaCO3 (нерастворим, в дальнейшие реакции не вступает). 2) Добавление 100 мл воды (m = 100 г, ρ ≈ 1 г/мл): BaO + H2O → Ba(OH)2 n(Ba(OH)2) = n(BaO) = 0,2 моль. BaCO3 в воде не растворяется и остаётся инертным осадком. 3) Добавление 200 г 20%-ного раствора Na2SO4: m(Na2SO4) = 200 × 0,20 = 40 г, M(Na2SO4) = 142 г/моль, n(Na2SO4) = 40/142 ≈ 0,2817 моль. Реакция: Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaOH Ba(OH)2 (0,2 моль) в недостатке по сравнению с Na2SO4 (0,2817 моль) — реагирует полностью. n(BaSO4) = 0,2 моль, m(BaSO4) = 0,2 × 233 = 46,6 г (выпадает в осадок, покидает раствор). n(NaOH) = 2 × 0,2 = 0,4 моль, m(NaOH) = 0,4 × 40 = 16 г. 4) Масса конечного раствора: m(р-ра) = m(BaO) + m(H2O) + m(р-ра Na2SO4) − m(BaSO4)↓ = 30,6 + 100 + 200 − 46,6 = 284 г. (Непрореагировавший BaCO3 в раствор не переходит и на массу раствора не влияет.) 5) Массовая доля гидроксида натрия: w(NaOH) = 16 / 284 × 100% ≈ 5,63%. Ответ: w(NaOH) ≈ 5,63%.

Вариант 0E42B8 Развёрнутый ответ

К 64 г насыщенного раствора гидроксида натрия добавили 25,7 г фосфида цинка. После окончания реакции к образовавшемуся раствору прилили 137,2 г 50%-ного раствора серной кислоты. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе. В условиях, при которых были проведены реакции, растворимость гидроксида натрия составляет 100 г на 100 г воды, сульфата цинка – 57,7 г на 100 г воды, растворимость сульфата натрия – 28 г на 100 г воды.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(ZnSO4) ≈ 24,71%

1) Насыщенный раствор NaOH: растворимость 100 г на 100 г воды означает массовую долю насыщенного раствора 100/(100+100)=50%. В 64 г раствора: m(NaOH)=32 г (n=0,8 моль), m(H2O)=32 г. 2) M(Zn3P2)=3×65+2×31=257 г/моль, n(Zn3P2)=25,7/257=0,1 моль. 3) Фосфид цинка реагирует с водой в присутствии щёлочи с выделением фосфина и образованием растворимого цинката натрия (гидроксид цинка амфотерен и растворяется в избытке щёлочи): Zn3P2+6H2O+6NaOH=3Na2[Zn(OH)4]+2PH3↑. На 0,1 моль Zn3P2 требуется 0,6 моль NaOH (в наличии 0,8 моль — избыток 0,2 моль NaOH остаётся непрореагировавшим); образуется 0,3 моль Na2[Zn(OH)4] и 0,2 моль PH3 (M=34, m=6,8 г, покидает систему как газ). 4) Масса раствора после первой стадии = 64+25,7-6,8=82,9 г. 5) Добавляем 137,2 г 50%-ного H2SO4: m(H2SO4)=68,6 г, n=68,6/98=0,7 моль. Реакции: избыток NaOH нейтрализуется — 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+H2O (0,2 моль NaOH требует 0,1 моль H2SO4, даёт 0,1 моль Na2SO4); цинкат натрия разрушается кислотой — Na2[Zn(OH)4]+2H2SO4=ZnSO4+Na2SO4+4H2O (0,3 моль цинката требует 0,6 моль H2SO4, даёт 0,3 моль ZnSO4 и 0,3 моль Na2SO4). Суммарно нужно 0,1+0,6=0,7 моль H2SO4 — точно совпадает с внесённым количеством, кислота и щёлочь полностью расходуются. 6) Итого получаем 0,3 моль ZnSO4 (M=161, m=48,3 г) и 0,4 моль Na2SO4 (0,1+0,3, M=142, m=56,8 г). 7) Общая масса смеси до проверки насыщения = 82,9+137,2=220,1 г. Масса воды в растворе = 220,1-48,3-56,8=115 г. 8) Проверяем насыщение: макс. растворимость ZnSO4 в 115 г воды = 57,7×115/100=66,4 г — 48,3 г ZnSO4 полностью растворяется. Макс. растворимость Na2SO4 в 115 г воды = 28×115/100=32,2 г — а Na2SO4 получилось 56,8 г, то есть избыток 56,8-32,2=24,6 г выпадает в осадок (кристаллизуется). 9) Масса конечного раствора = 220,1-24,6=195,5 г, содержит 48,3 г ZnSO4. ω(ZnSO4)=48,3/195,5×100%≈24,71%.

Вариант 0F01D2 Развёрнутый ответ

Газовую смесь, состоящую из водорода и угарного газа, взятых в массовом соотношении 8 : 7, сожгли в избытке кислорода. Продукты горения полностью поглотили раствором гидроксида натрия. При этом образовалось 265 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 10%. Известно, что это вещество не реагирует со щелочами. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaOH) ≈ 10,99%

Пусть m(H2)=8k г, m(CO)=7k г (по условию соотношение масс 8:7). n(H2)=8k/2=4k моль, n(CO)=7k/28=0,25k моль. Горение: 2H2+O2=2H2O (n(H2O)=4k моль), 2CO+O2=2CO2 (n(CO2)=0,25k моль). Поглощение продуктов горения раствором NaOH: так как образовавшееся вещество единственное и не реагирует со щелочами — это нормальный карбонат Na2CO3 (не гидрокарбонат, который реагировал бы с избытком NaOH), значит вся щёлочь расходуется без остатка: CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O. n(Na2CO3)=n(CO2)=0,25k моль, m(Na2CO3)=0,25k×106=26,5k г. По условию это вещество составляет 10% от 265 г раствора: m(Na2CO3)=26,5 г → 26,5k=26,5 → k=1. Тогда: m(H2)=8 г (n=4 моль), m(CO)=7 г (n=0,25 моль). m(H2O от горения)=4×18=72 г. m(CO2)=0,25×44=11 г. n(NaOH прореагировавшего)=2×0,25=0,5 моль, m(NaOH)=0,5×40=20 г — так как остаётся единственное вещество (Na2CO3), избытка NaOH нет, всё количество NaOH было израсходовано. Масса исходного раствора NaOH: 265=m(р-ра NaOH)+72(H2O)+11(CO2) → m(р-ра NaOH)=265-83=182 г. ω(NaOH)=20/182×100%≈10,99%.

Вариант 1244A3 Развёрнутый ответ

Раствор нитрата меди(II) массой 2 кг 730 г с массовой долей нитрата меди(II) 18,8%, содержащий в качестве примеси нитрат серебра, разлили на две колбы в соотношении 1 : 2. В первую колбу, содержащую меньшую часть раствора, опустили медную проволоку. После завершения реакции проволоку извлекли из раствора. При этом массовая доля нитрата меди(II) в первой колбе составила 20%. (Возможной реакцией меди с нитратом меди(II) пренебречь.) В раствор во второй колбе внесли порошок цинка, в результате получили бесцветный раствор. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(Zn(NO3)2) ≈ 20,09% (20,1%)

Исходный раствор: масса 2730 г, w(Cu(NO3)2)=18,8% (масса Cu(NO3)2 = 2730×0,188 = 513,24 г = 2,73 моль, M(Cu(NO3)2)=188), содержит примесь AgNO3 (неизвестное количество). Разлили в соотношении 1:2 по массе: колба 1 (меньшая часть) = 2730/3 = 910 г, колба 2 (большая часть) = 1820 г. Так как раствор однороден, растворённые вещества распределяются пропорционально массе: в колбе 1 содержится 1/3 всего AgNO3 и m(Cu(NO3)2)=910×0,188=171,08 г; в колбе 2 — 2/3 всего AgNO3 и m(Cu(NO3)2)=1820×0,188=342,16 г=1,82 моль. Шаг 1 (колба 1): опустили медную проволоку — идёт реакция Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag (медь вытесняет серебро). Пусть n1 — моль AgNO3 в колбе 1 (полностью прореагировавших). Тогда: прирост массы Cu(NO3)2 = 94×n1 (94=188/2 г на моль AgNO3); масса растворённой меди = 32n1 (32=64/2); масса осевшего серебра = 108n1. Новая масса раствора = 910 + 32n1 − 108n1 = 910 − 76n1. Новая масса Cu(NO3)2 = 171,08 + 94n1. По условию массовая доля стала 20%: (171,08+94n1)/(910−76n1)=0,20 → 171,08+94n1=182−15,2n1 → 109,2n1=10,92 → n1=0,1 моль. Значит, всего в исходном растворе было 0,1×3=0,3 моль AgNO3, из них в колбе 2 — 0,2 моль (34 г). Шаг 2 (колба 2): содержит 1,82 моль Cu(NO3)2 (342,16 г) и 0,2 моль AgNO3 (34 г) в растворе массой 1820 г. Добавили порошок цинка — реакции: Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag (расходуется 0,2/2=0,1 моль Zn) и Zn + Cu(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cu (расходуется 1,82 моль Zn). Получили бесцветный раствор — значит, все Ag+ и Cu2+ прореагировали (Cu2+ давал синюю окраску). Всего Zn прореагировало 0,1+1,82=1,92 моль, масса Zn=1,92×65=124,8 г. Выделилось серебра: 0,2×108=21,6 г; выделилось меди: 1,82×64=116,48 г. Новая масса раствора = 1820 + 124,8 − 21,6 − 116,48 = 1806,72 г. Образовавшийся Zn(NO3)2 (единственная соль в растворе): n=1,92 моль, M(Zn(NO3)2)=189, масса=1,92×189=362,88 г. Массовая доля соли: 362,88/1806,72=0,2009=20,09%. Ответ: ω(Zn(NO3)2) ≈ 20,09%.

Вариант 18C6A2 Развёрнутый ответ

При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток, масса которого в 1,4 раза меньше массы исходного карбоната. Этот остаток растворили в 640 г 25%-ной соляной кислоты. При этом массовая доля кислоты уменьшилась вдвое. Вычислите объём (н.у.) газа, выделившегося при прокаливании.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: V(CO2) при прокаливании ≈ 14,55 л (точнее 160/11 л)

1) Пусть исходно было n моль CaCO3 (масса 100n г), при прокаливании разложилось x моль: CaCO3=CaO+CO2↑. Остаток содержит (n-x) моль CaCO3 и x моль CaO, масса остатка = 100(n-x)+56x=100n-44x. По условию эта масса в 1,4 раза меньше исходной массы: 100n-44x=100n/1,4 → 40n=61,6x → x=(50/77)n. 2) Остаток (100n-44x г) растворили в 640 г 25%-ной HCl (m(HCl)=160 г). Реакции: CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ (расходует 2(n-x) моль HCl, даёт (n-x) моль CO2), CaO+2HCl=CaCl2+H2O (расходует 2x моль HCl, без газа). Суммарно расходуется HCl: 2(n-x)+2x=2n моль (73n г). 3) Масса нового раствора = масса остатка + масса раствора HCl − масса выделившегося CO2 = (100n-44x)+640-44(n-x) = 56n+640 (слагаемые с x взаимно сокращаются). 4) По условию массовая доля HCl уменьшилась вдвое: с 25% до 12,5%. Масса оставшейся HCl = 160-73n. Уравнение: (160-73n)/(56n+640)=0,125. Решаем: 160-73n=7n+80 → 80=80n → n=1 моль. 5) Подставляем n=1 в найденное соотношение x=(50/77)·1=50/77 моль≈0,6494 моль. 6) Объём выделившегося при прокаливании CO2: V=x×22,4=(50/77)×22,4=1120/77=160/11≈14,55 л.

Вариант 1B07C7 Развёрнутый ответ

Бромид фосфора(V) смешали в раствором гидроксида натрия в массовом соотношении 1 : 10. При этом оба вещества прореагировали полностью. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. В результате образовалось 680 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 10%. Вычислите массовую долю нитрата серебра в добавленном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля AgNO3 в добавленном растворе ≈ 39,8%

1) Уравнения реакций. Бромид фосфора(V) с избытком раствора NaOH (по условию оба вещества реагируют полностью, то есть в стехиометрическом соотношении, а «1:10» — это соотношение массы PBr5 к массе РАСТВОРА NaOH): PBr5 + 8NaOH = Na3PO4 + 5NaBr + 4H2O Полученный раствор (содержит Na3PO4 и NaBr, избытка NaOH нет, так как реакция прошла стехиометрически) обрабатывают раствором AgNO3: Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3 NaBr + AgNO3 = AgBr↓ + NaNO3 После осаждения фосфата и бромида серебра единственным растворённым веществом остаётся нитрат натрия NaNO3 (Na+ и NO3- — единственные ионы, не ушедшие в осадок). 2) Вычисления. Пусть n(PBr5) = n моль (M(PBr5) = 31+5·80 = 431 г/моль). Тогда по первому уравнению образуется n моль Na3PO4 и 5n моль NaBr. По второму и третьему уравнениям на осаждение расходуется 3n моль AgNO3 (на фосфат) и 5n моль AgNO3 (на бромид), итого n(AgNO3) = 8n моль; образуется n(NaNO3) = 3n+5n = 8n моль (M(NaNO3)=85 г/моль). По условию масса конечного раствора — 680 г, массовая доля NaNO3 в нём — 10%, значит m(NaNO3) = 0,10·680 = 68 г. Отсюда n(NaNO3) = 68/85 = 0,8 моль = 8n → n = 0,1 моль (это n(PBr5)). Масса PBr5: m(PBr5) = 0,1·431 = 43,1 г. Масса раствора NaOH (в 10 раз больше): m(р-р NaOH) = 431 г. Масса раствора после первой реакции (PBr5 полностью растворился в растворе NaOH, газ не выделяется): m1 = 43,1 + 431 = 474,1 г. Масса осадков: m(Ag3PO4) = 0,1·419 = 41,9 г (M(Ag3PO4)=3·108+31+4·16=419); m(AgBr) = 0,5·188 = 94 г (n(AgBr)=5n=0,5 моль, M(AgBr)=188). Сумма осадков = 41,9+94 = 135,9 г. Масса добавленного раствора AgNO3 (обозначим m2) находится из общего баланса масс: m1 + m2 − m(осадков) = 680 (масса конечного раствора). 474,1 + m2 − 135,9 = 680 → m2 = 680 − 474,1 + 135,9 = 341,8 г. В этом растворе содержится n(AgNO3) = 8n = 0,8 моль, масса AgNO3 = 0,8·170 = 136 г (M(AgNO3)=170 г/моль). Массовая доля AgNO3 в добавленном растворе: w = 136/341,8 = 0,3979 ≈ 39,8%.

Вариант 1C2048 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 53 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: w(CuSO4) ≈ 11,79%

1) Исходный раствор: m(р-ра) = 500 г, w(CuSO4) = 16%, m(CuSO4) = 500×0,16 = 80 г. M(CuSO4) = 160 г/моль, n(CuSO4) = 80/160 = 0,5 моль. 2) Электролиз (инертные электроды): на катоде Cu2+ + 2e- → Cu (медь — малоактивный металл, восстанавливается раньше воды); на аноде 2H2O - 4e- → O2 + 4H+ (SO4^2- не окисляется). Суммарное уравнение: 2CuSO4 + 2H2O --эл.ток--> 2Cu↓ + O2↑ + 2H2SO4. n(O2) = 1,12/22,4 = 0,05 моль. По уравнению n(Cu) = 2×n(O2) = 0,1 моль; n(H2SO4) = 2×n(O2) = 0,1 моль. Проверка: n(Cu)=0,1 моль < n(CuSO4)=0,5 моль исходно — меди достаточно, электролиз остановлен раньше её полного исчерпания, водород на катоде не выделяется. Остаток CuSO4 после электролиза: n = 0,5 - 0,1 = 0,4 моль. Масса раствора после электролиза: из раствора ушли медь (осела на катоде) и кислород (улетел): m = 500 - m(Cu) - m(O2) = 500 - 0,1×64 - 0,05×32 = 500 - 6,4 - 1,6 = 492 г. 3) Добавляем 53 г раствора Na2CO3 (10%): m(Na2CO3) = 5,3 г, M = 106 г/моль, n(Na2CO3) = 5,3/106 = 0,05 моль. В растворе после электролиза одновременно есть сильная кислота H2SO4 (0,1 моль) и соль CuSO4 (0,4 моль). Карбонат натрия в первую очередь реагирует с более сильным электролитом — серной кислотой: Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2↑ Так как n(H2SO4) = 0,1 моль > n(Na2CO3) = 0,05 моль, карбонат натрия расходуется полностью (лимитирующий реагент), с сульфатом меди он прореагировать не успевает. Прореагировало 0,05 моль Na2CO3 и 0,05 моль H2SO4, образовалось 0,05 моль CO2. Осталось в избытке 0,1-0,05 = 0,05 моль H2SO4 (не влияет на CuSO4). Сульфат меди(II) остаётся в неизменном количестве: n(CuSO4) = 0,4 моль. 4) Масса конечного раствора: m = 492 + 53 - m(CO2) = 492 + 53 - 0,05×44 = 492 + 53 - 2,2 = 542,8 г. Масса CuSO4 в конечном растворе: m = 0,4×160 = 64 г. Массовая доля: w(CuSO4) = 64 / 542,8 × 100% ≈ 11,79%. Ответ: ≈ 11,79%.

Вариант 22B1C3 Развёрнутый ответ

Смешали воду, дигидрофосфат натрия и гидроксид натрия в массовом соотношении 4,5 : 0,9 : 1 соответственно. К образовавшемуся раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом получили 442 г раствора, содержащего только одно растворённое вещество, массовая доля которого составила 25%. Определите массовую долю нитрата серебра в добавленном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(AgNO3) ≈ 61,7%

Введём коэффициент k: масса H2O=4,5k, NaH2PO4=0,9k, NaOH=1k (г). M(NaH2PO4)=120 г/моль, M(NaOH)=40 г/моль. ν(NaH2PO4)=0,9k/120=0,0075k моль; ν(NaOH)=1k/40=0,025k моль. 1) NaH2PO4 + 2NaOH = Na3PO4 + 2H2O. Отношение NaOH:NaH2PO4=0,025k/0,0075k=3,33>2, значит NaH2PO4 реагирует полностью: образуется 0,0075k моль Na3PO4, расходуется 0,015k моль NaOH, остаётся избыток NaOH = 0,01k моль. Масса смешанного раствора (сохраняется, реакция без выделения газов) = 4,5k+0,9k+1k=6,4k г. 2) Добавили AgNO3. По условию в итоге в растворе остаётся только одно вещество — значит и Na3PO4, и избыток NaOH полностью осаждены серебром: Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3 2NaOH + 2AgNO3 = Ag2O↓ + 2NaNO3 + H2O Всего Na (= NaNO3 в конце): ν(NaNO3) = 0,0075k(из Na3PO4, по 3 Na на 3 NO3 — фактически всё исходное количество Na) + ... проще: весь натрий переходит в NaNO3, значит ν(NaNO3) = ν(NaH2PO4)+ν(NaOH) = 0,0075k+0,025k = 0,0325k моль. По условию масса NaNO3 = 25% от 442 г = 110,5 г. M(NaNO3)=85 г/моль. 0,0325k·85 = 110,5 → k = 110,5/2,7625 = 40. 3) Подставляем k=40: H2O=180 г, NaH2PO4=36 г (0,3 моль), NaOH=40 г (1,0 моль). NaH2PO4(0,3моль) требует 0,6 моль NaOH → образуется 0,3 моль Na3PO4, остаётся избыток NaOH = 1,0−0,6=0,4 моль. ν(AgNO3) = 3·0,3(на Na3PO4) + 0,4(на NaOH) = 0,9+0,4 = 1,3 моль. M(AgNO3)=170 г/моль → масса AgNO3 = 1,3·170 = 221 г. Осадки: Ag3PO4: 0,3 моль·419 г/моль=125,7 г; Ag2O: 0,4/2=0,2 моль·232 г/моль=46,4 г. Суммарно осадков 172,1 г. 4) Баланс масс: масса раствора до AgNO3 (256 г, =180+36+40) + масса добавленного раствора AgNO3 (m) = масса конечного раствора (442 г) + масса осадков (172,1 г). 256+m=442+172,1=614,1 → m=358,1 г. 5) ω(AgNO3) = 221/358,1 = 0,617 = 61,7%. Ответ: ω(AgNO3) ≈ 61,7%.

Вариант 238B31 Развёрнутый ответ

К раствору хлорида железа(III) прибавили раствор карбоната натрия. Выпавший бурый осадок отфильтровали и прокалили. Над полученным твёрдым веществом при нагревании пропустили угарный газ. Газообразный продукт реакции пропустили через раствор силиката натрия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑; 2) 2Fe(OH)3 →(t) Fe2O3 + 3H2O; 3) Fe2O3 + 3CO →(t) 2Fe + 3CO2; 4) Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓

1) К раствору FeCl3 добавили раствор Na2CO3. Fe3+ — катион слабого основания, CO3^2- — анион слабой кислоты, поэтому происходит их взаимное (совместное) необратимое гидролизование: карбонат железа(III) в водном растворе не существует, вместо него сразу выпадает бурый осадок гидроксида железа(III) с выделением углекислого газа: 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2↑ (бурый осадок Fe(OH)3 соответствует условию задачи). 2) Бурый осадок Fe(OH)3 отфильтровали и прокалили — термическое разложение гидроксида железа(III) до оксида: 2Fe(OH)3 →(t°) Fe2O3 + 3H2O. 3) Над полученным твёрдым Fe2O3 при нагревании пропустили угарный газ CO — восстановление оксида железа(III) угарным газом до металлического железа: Fe2O3 + 3CO →(t°) 2Fe + 3CO2 (образующийся газообразный продукт — CO2). 4) Газообразный CO2 пропустили через раствор силиката натрия Na2SiO3 — угольная кислота (даже слабая) вытесняет ещё более слабую кремниевую кислоту из её соли, выпадает осадок: Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓. Все четыре уравнения записаны выше.

Вариант 291817 Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась.
При этом выделилось 10,08 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка составила 69,36 г. К этому остатку последовательно добавили 100 мл воды и 240 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈3,81%

1) Термическое разложение нитрата магния: 2Mg(NO3)2 →(t°) 2MgO + 4NO2↑ + O2↑ n(смеси газов) = 10,08 / 22,4 = 0,45 моль. По стехиометрии на каждые 2 моль разложившегося Mg(NO3)2 выделяется 4 моль NO2 + 1 моль O2 = 5 моль газа, то есть на 1 моль разложившегося Mg(NO3)2 приходится 2,5 моль газа. n(Mg(NO3)2, разложившегося) = 0,45 / 2,5 = 0,18 моль → n(MgO) = 0,18 моль, m(MgO) = 0,18 × 40 = 7,2 г. 2) Твёрдый остаток (69,36 г) состоит из MgO (7,2 г) и непрореагировавшего Mg(NO3)2: m(Mg(NO3)2 ост.) = 69,36 − 7,2 = 62,16 г; M(Mg(NO3)2) = 148 г/моль; n(Mg(NO3)2 ост.) = 62,16 / 148 = 0,42 моль. 3) Добавление 100 мл воды (m = 100 г): непрореагировавший Mg(NO3)2 растворяется полностью (соль хорошо растворима). MgO с водой практически не реагирует (реакция крайне медленная), остаётся в виде инертного нерастворимого осадка. 4) Добавление 240 г 20%-ного раствора NaOH: m(NaOH) = 240 × 0,20 = 48 г, n(NaOH) = 48/40 = 1,2 моль. Реакция: Mg(NO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaNO3 Для полного осаждения 0,42 моль Mg(NO3)2 требуется 2 × 0,42 = 0,84 моль NaOH. NaOH (1,2 моль) в избытке. n(NaOH), израсходовано = 0,84 моль; n(NaOH), осталось = 1,2 − 0,84 = 0,36 моль, m(NaOH ост.) = 0,36 × 40 = 14,4 г. n(Mg(OH)2) = 0,42 моль, m(Mg(OH)2) = 0,42 × 58 = 24,36 г (выпадает в осадок). 5) Масса конечного раствора: m(р-ра) = m(Mg(NO3)2, растворённого) + m(H2O) + m(р-ра NaOH) − m(Mg(OH)2)↓ = 62,16 + 100 + 240 − 24,36 = 377,8 г. (MgO в раствор не переходит, на массу раствора не влияет.) 6) Массовая доля NaOH: w(NaOH) = 14,4 / 377,8 × 100% ≈ 3,81%. Ответ: w(NaOH) ≈ 3,81%.

Вариант 298D4D Развёрнутый ответ

Медный купорос (CuSO₄∙ 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 8,4 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(FeSO4) ≈ 8,71%

1) M(CuSO4·5H2O)=160+5×18=250 г/моль. n(CuSO4·5H2O)=25/250=0,1 моль → n(CuSO4)=0,1 моль, m(CuSO4)=0,1×160=16 г. Раствор с массовой долей 10%: m(раствора)=16/0,10=160 г. 2) Добавили 8,4 г Fe: n(Fe)=8,4/56=0,15 моль. Реакция: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu. По количеству CuSO4 (0,1 моль) реагирует 0,1 моль Fe, образуется 0,1 моль FeSO4 и 0,1 моль Cu↓ (m(Cu)=6,4 г, осадок, не растворяется). Избыток Fe = 0,15-0,1=0,05 моль (не прореагировавшего металла). 3) Добавили 100 г 9,8%-ного H2SO4: m(H2SO4)=9,8 г, n=9,8/98=0,1 моль. Реакция избыточного железа с кислотой: Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑. Железа 0,05 моль (недостаток относительно кислоты) — реагирует полностью: образуется ещё 0,05 моль FeSO4 и 0,05 моль H2 (m(H2)=0,1 г, улетучивается). Медь с разбавленной серной кислотой не реагирует, остаётся в осадке. Избыток H2SO4 = 0,1-0,05=0,05 моль (остаётся в растворе, но это кислота, а не соль). 4) Итого в растворе: n(FeSO4)=0,1+0,05=0,15 моль, m(FeSO4)=0,15×152=22,8 г (M(FeSO4)=152 г/моль). 5) Масса конечного раствора = масса раствора CuSO4 (160 г) + масса Fe (8,4 г) + масса раствора H2SO4 (100 г) − масса выпавшей меди (6,4 г) − масса выделившегося H2 (0,1 г) = 160+8,4+100-6,4-0,1=261,9 г. 6) ω(FeSO4)=22,8/261,9×100%≈8,71%.

Вариант 2A68B0 Развёрнутый ответ

Через 400 г 36%-ного раствора нитрата железа(II) пропустили электрический ток. При этом объём газа, выделившегося на катоде, оказался в 2 раза меньше объёма газа, выделившегося на аноде, а массовая доля нитрата железа(II) уменьшилась до 10,19%. К полученному раствору добавили 120 г 40%-ного раствора карбоната аммония. Вычислите массовую долю нитрата железа(II) в конечном растворе. Возможными процессами окисления ионов Fe²⁺и их осаждения из околокатодного пространства пренебречь.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(Fe(NO3)2) ≈ 7,98%

M(Fe(NO3)2)=180 г/моль. Исходно: масса соли=400·0,36=144 г, ν=0,8 моль; масса воды=256 г. Электролиз: на катоде идут два процесса — восстановление Fe²⁺ до металла (Fe²⁺+2ē=Fe) и восстановление воды (2H2O+2ē=H2↑+2OH⁻); на аноде — окисление воды (2H2O−4ē=O2↑+4H⁺), так как NO3⁻ не окисляется. Пусть x моль электронов идёт на восстановление Fe²⁺, y моль — на восстановление воды. ν(Fe)=x/2, ν(H2)=y/2, ν(O2)=(x+y)/4 (по закону Фарадея заряды на катоде и аноде равны). По условию V(H2)=V(O2)/2 → ν(H2)=ν(O2)/2: y/2=(x+y)/8 → 4y=x+y → x=3y. Масса раствора после электролиза = 400 − 56·(x/2) [Fe] − 2·(y/2) [H2] − 32·(x+y)/4 [O2]. Оставшийся Fe(NO3)2 = 0,8−x/2 моль (только та часть, где Fe²⁺ не восстановилось до металла). Подставляя x=3y и приравнивая массовую долю к 10,19%, получаем (проверкой) y=0,4 моль, x=1,2 моль: ν(Fe осаждено)=0,6 моль (33,6 г), ν(H2)=0,2 моль (0,4 г), ν(O2)=0,4 моль (12,8 г) — отношение H2:O2=1:2 ✓. Остаток Fe(NO3)2 = 0,8−0,6=0,2 моль = 36 г. Масса раствора = 400−33,6−0,4−12,8=353,2 г. ω=36/353,2=10,19% ✓ — совпадает с условием. Освободившиеся при осаждении Fe нитрат-ионы (2·0,6=1,2 моль NO3⁻) остаются в растворе в виде HNO3 (избыточные ионы H⁺ с анода после нейтрализации OH⁻ с катода): образуется 1,2 моль HNO3. Добавили 120 г 40%-ного (NH4)2CO3: масса=48 г, M=96 г/моль, ν=0,5 моль. Поскольку в растворе присутствует свободная сильная кислота HNO3, карбонат в первую очередь нейтрализует именно её (быстрая кислотно-основная реакция), а не осаждает Fe²⁺: 2HNO3 + (NH4)2CO3 = 2NH4NO3 + H2O + CO2↑ На нейтрализацию всех 1,2 моль HNO3 потребовалось бы 0,6 моль (NH4)2CO3, а есть только 0,5 моль — карбонат полностью расходуется на кислоту (избыток HNO3 остаётся, 0,2 моль), на осаждение Fe(NO3)2 карбоната не остаётся — соль железа не реагирует и остаётся в растворе без изменений (0,2 моль, 36 г). Выделившийся CO2 = 0,5 моль = 22 г (покидает систему). Масса конечного раствора = 353,2 + 120 − 22 = 451,2 г. ω(Fe(NO3)2) = 36/451,2 = 0,0798 = 7,98%. Ответ: ω(Fe(NO3)2) ≈ 7,98%.

Вариант 2A91E1 Развёрнутый ответ

Хлорид кремния(IV) добавили в воду. Выделившийся при этом осадок отделили, а в оставшийся раствор внесли фосфид цинка. Образовавшийся при этом газ пропустили через раствор, содержащий дихромат натрия
и серную кислоту. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили
в воде и к этому раствору добавили раствор карбоната калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) SiCl4 + 3H2O → H2SiO3↓ + 4HCl; 2) Zn3P2 + 6HCl → 3ZnCl2 + 2PH3↑; 3) 3PH3 + 4Na2Cr2O7 + 16H2SO4 → 3H3PO4 + 4Cr2(SO4)3 + 4Na2SO4 + 16H2O; 4) Cr2(SO4)3 + 3K2CO3 + 3H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 3K2SO4

1) SiCl4 практически необратимо и полностью гидролизуется водой (хлорангидрид кремниевой кислоты): SiCl4 + 3H2O → H2SiO3↓ + 4HCl (выпадает осадок кремниевой кислоты, в растворе остаётся HCl). 2) В оставшийся раствор (содержащий HCl) внесли фосфид цинка — фосфиды разлагаются кислотами с выделением газообразного фосфина: Zn3P2 + 6HCl → 3ZnCl2 + 2PH3↑. 3) Газ PH3 пропускают через подкисленный серной кислотой раствор дихромата натрия (сильный окислитель Cr2O7^2- в кислой среде) — фосфор окисляется от -3 до +5 (в H3PO4), хром восстанавливается от +6 до +3: составлен электронный баланс P(-3)-8e→P(+5) (×3), 2Cr(+6)+6e→2Cr(+3) (×4, т.е. на 1 Cr2O7^2- приходится 6 электронов, для баланса нужно 4 иона Cr2O7^2- на 3 PH3, так как 3×8=24=4×6): 3PH3 + 4Na2Cr2O7 + 16H2SO4 → 3H3PO4 + 4Cr2(SO4)3 + 4Na2SO4 + 16H2O. 4) Полученную соль хрома(III) Cr2(SO4)3 растворили в воде и добавили раствор K2CO3 — соль слабого основания Cr(OH)3 и соль слабой кислоты H2CO3 взаимно усиливают гидролиз друг друга до конца, что даёт осадок гидроксида и выделение углекислого газа: Cr2(SO4)3 + 3K2CO3 + 3H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 3K2SO4.

Вариант 2E266B Развёрнутый ответ

При прокаливании смеси карбоната магния и карбоната натрия до постоянной массы выделилось 4,48 л газа (н.у.). Твёрдый остаток полностью прореагировал с 73 г 25%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю карбоната натрия в исходной смеси.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: w(Na2CO3) ≈ 24,0%

1) Уравнения реакций. При прокаливании смеси карбонат магния разлагается (карбонаты активных металлов, начиная с Na и K, термически устойчивы и не разлагаются при обычном прокаливании, а карбонаты менее активных металлов, включая Mg, разлагаются): MgCO3 →t° MgO + CO2↑ Na2CO3 при прокаливании не разлагается — остаётся в твёрдом остатке в неизменном виде. Твёрдый остаток (MgO + Na2CO3) реагирует с соляной кислотой: MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ 2) Вычисления. n(CO2, выделившегося при прокаливании) = 4,48/22,4 = 0,2 моль = n(MgCO3) (по уравнению разложения 1:1). m(MgCO3) = 0,2 · 84 = 16,8 г (M(MgCO3) = 24+12+48 = 84 г/моль). n(MgO в остатке) = n(MgCO3) = 0,2 моль. m(р-ра HCl) = 73 г, w = 25% → m(HCl) = 73·0,25 = 18,25 г → n(HCl) = 18,25/36,5 = 0,5 моль. На реакцию с MgO расходуется n(HCl) = 2·0,2 = 0,4 моль. Остаётся на реакцию с Na2CO3: n(HCl) = 0,5 − 0,4 = 0,1 моль → n(Na2CO3) = 0,1/2 = 0,05 моль (по уравнению 1:2). m(Na2CO3) = 0,05 · 106 = 5,3 г (M(Na2CO3) = 106 г/моль). Масса исходной смеси: m(смеси) = m(MgCO3) + m(Na2CO3) = 16,8 + 5,3 = 22,1 г. Массовая доля карбоната натрия: w(Na2CO3) = 5,3/22,1 = 0,2398 ≈ 24,0%.

Вариант 3027E7 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 120 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaOH) ≈ 2,33%

Дано: 270 г 20%-ного раствора CuCl2. m(CuCl2)=270×0,20=54 г, M(CuCl2)=64+2×35,5=135 г/моль, n(CuCl2)=54/135=0,4 моль. Электролиз водного раствора CuCl2 на инертных электродах: на катоде восстанавливается медь (Cu2+ + 2e- → Cu), на аноде окисляется хлорид-ион (2Cl- - 2e- → Cl2). Суммарное уравнение: CuCl2 --электролиз--> Cu + Cl2↑. n(Cl2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль (это и есть газ, выделившийся на аноде). По уравнению реакции n(CuCl2), разложившегося = n(Cl2) = 0,2 моль (соотношение 1:1). Осталось CuCl2: 0,4-0,2=0,2 моль = 0,2×135=27 г. Изменение массы раствора при электролизе: масса выделившейся меди = 0,2×64=12,8 г (уходит из раствора на катод), масса выделившегося хлора = 0,2×71=14,2 г (уходит из раствора в виде газа). Новая масса раствора = 270-12,8-14,2=243 г. К полученному раствору (содержит 0,2 моль CuCl2 = 27 г в 243 г раствора) добавили 120 г 20%-ного раствора NaOH: m(NaOH)=120×0,20=24 г, n(NaOH)=24/40=0,6 моль. Реакция: CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl. На 0,2 моль CuCl2 требуется 0,4 моль NaOH (расходуется), остаётся избыток NaOH = 0,6-0,4=0,2 моль = 0,2×40=8 г. Масса выпавшего осадка Cu(OH)2 = 0,2×98=19,6 г (M(Cu(OH)2)=64+2×17=98). Новая масса раствора = 243+120-19,6=343,4 г. Массовая доля NaOH (избыток) в конечном растворе: ω(NaOH) = 8/343,4 = 0,0233 = 2,33%. Ответ: ω(NaOH) ≈ 2,33%.

Вариант 32061A Развёрнутый ответ

Смесь цинка и карбоната цинка, в которой соотношение числа атомов цинка к числу атомов кислорода равно 5 : 6, растворили в 500 г разбавленного раствора серной кислоты. При этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось 22,4 л смеси газов (н.у.). К этому раствору добавили 500 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(Na2SO4) ≈ 13,3%

Пусть x моль Zn (металл), y моль ZnCO3. Атомов Zn всего x+y, атомов O всего 3y (в ZnCO3 по 3 атома O). Соотношение Zn:O = (x+y):3y = 5:6 → 6x+6y=15y → x=1,5y. 1) Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 2) ZnCO3 + H2SO4 = ZnSO4 + H2O + CO2↑ Общий объём газов (H2+CO2) = 22,4 л = 1,0 моль → x+y=1,0 моль. С учётом x=1,5y: 2,5y=1,0 → y=0,4 моль, x=0,6 моль. Проверка: (x+y):3y=1,0:1,2=5:6 ✓. Образовалось ZnSO4 = x+y = 1,0 моль (М=161 г/моль). Израсходовано H2SO4 = 1,0 моль. Масса смеси = 0,6·65(Zn)+0,4·125(ZnCO3) = 39+50 = 89 г. Масса выделившихся газов = 0,6·2(H2)+0,4·44(CO2) = 1,2+17,6 = 18,8 г. Масса раствора после растворения в H2SO4 = 89+500−18,8 = 570,2 г. 3) Добавили 500 г 40%-ного NaOH: масса NaOH=200 г, ν=5,0 моль. ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4 (нужно 2,0 моль NaOH на весь ZnSO4) Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (растворение амфотерного осадка в избытке щёлочи, ещё 2,0 моль NaOH) Суммарно на полное растворение осадка нужно 4,0 моль NaOH — имеющихся 5,0 моль достаточно, весь осадок растворяется, остаётся избыток NaOH = 1,0 моль. Осадка в конце нет — всё в растворе. Масса конечного раствора = 570,2+500 = 1070,2 г (реакция с NaOH не сопровождается выделением газа/твёрдого осадка из системы). Масса Na2SO4 = 1,0·142 = 142 г (М(Na2SO4)=142 г/моль). ω(Na2SO4) = 142/1070,2 = 0,1327 = 13,3%. Ответ: ω(Na2SO4) ≈ 13,3%.

Вариант 34F78E Развёрнутый ответ

Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор карбоната натрия массой 395,4 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора нитрата кальция. При этом образовалось 50 г осадка. Ко второй части насыщенного раствора добавили 252 г 30%-ного раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈6,14%

Растворимость Na2CO3 = 31,8 г на 100 г воды, значит насыщенный раствор массой (100+31,8)=131,8 г содержит 31,8 г Na2CO3. Общая масса насыщенного раствора 395,4 г = 3 × 131,8 г, значит в нём содержится 3×31,8=95,4 г Na2CO3 (n = 95,4/106 = 0,9 моль) и 3×100=300 г воды. 1) Первая часть + избыток Ca(NO3)2: Na2CO3 + Ca(NO3)2 → CaCO3↓ + 2NaNO3. n(CaCO3) = 50/100 = 0,5 моль (M(CaCO3)=100 г/моль) = n(Na2CO3) в первой части (реагент в недостатке, реагирует полностью). m(Na2CO3) в первой части = 0,5×106 = 53 г. 2) Так как раствор однороден, массы частей пропорциональны количеству содержащегося в них Na2CO3: n(Na2CO3) во второй части = 0,9−0,5 = 0,4 моль, m = 0,4×106 = 42,4 г. Масса первой части = 395,4×(0,5/0,9) = 219,67 г; масса второй части = 395,4×(0,4/0,9) = 395,4−219,67 ≈ 175,73 г (содержит 42,4 г Na2CO3 и 300×4/9≈133,33 г воды). 3) Вторая часть + 252 г 30%-ного раствора HNO3: n(HNO3) = 252×0,30/63 = 1,2 моль (M(HNO3)=63 г/моль). Реакция: Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2↑ На 0,4 моль Na2CO3 требуется 2×0,4=0,8 моль HNO3. Кислота в избытке: n(HNO3) остаток = 1,2−0,8=0,4 моль, m=0,4×63=25,2 г. n(CO2) = 0,4 моль (выделяется), m(CO2)=0,4×44=17,6 г. 4) Масса конечного раствора = m(вторая часть) + m(р-ра HNO3) − m(CO2)↑ = 175,73+252−17,6 ≈ 410,13 г. 5) Массовая доля HNO3: w(HNO3) = 25,2/410,13×100% ≈ 6,14%. Ответ: w(HNO3) ≈ 6,14%.

Вариант 3754BD Развёрнутый ответ

Смесь хлорида бария и гидроксида бария растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём 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.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: В третьей колбе (тот же исходный раствор): w(BaCl2) = 20%, w(Ba(OH)2) ≈ 6,58%

Уравнения реакций: BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O Вычисления. Все три колбы содержат один и тот же исходный раствор (просто разлитый по частям), поэтому массовые доли веществ в нём одинаковы во всех трёх колбах — нужно найти состав именно этого раствора. 1) Из данных первой колбы (520 г раствора + избыток H2SO4 → 163,1 г осадка BaSO4). Весь барий (из BaCl2 и Ba(OH)2) осаждается в виде BaSO4: n(BaSO4) = 163,1/233 = 0,7 моль (M(BaSO4)=137+32+64=233) = суммарное n(Ba2+) = n(BaCl2)+n(Ba(OH)2) в 520 г раствора. 2) Из данных второй колбы (130 г раствора + 166,5 г 20%-ной HCl, массовая доля кислоты после реакции уменьшилась вдвое, то есть стала 10%). HCl реагирует только с Ba(OH)2 (BaCl2 с HCl не реагирует): n(HCl исходное) = 166,5·0,20/36,5 = 33,3/36,5 = 0,91233 моль. Пусть в 130 г раствора содержится y моль Ba(OH)2, тогда расходуется 2y моль HCl. Масса конечного раствора = 130+166,5 = 296,5 г; масса оставшейся HCl = 296,5·0,10 = 29,65 г → n(HCl ост.) = 29,65/36,5 = 0,81233 моль. 2y = 0,91233 − 0,81233 = 0,1 → y = 0,05 моль = n(Ba(OH)2) в 130 г раствора. 3) Пересчёт на 520 г раствора (в 520/130=4 раза больше по массе, состав раствора одинаков, значит и количества веществ пропорциональны массе): n(Ba(OH)2) в 520 г = 4·0,05 = 0,2 моль. n(BaCl2) в 520 г = 0,7 − 0,2 = 0,5 моль (из первого уравнения баланса). 4) Массовые доли в исходном (и, соответственно, в третьей колбе) растворе: m(BaCl2) в 520 г = 0,5·208 = 104 г (M(BaCl2)=137+71=208) → w(BaCl2) = 104/520 = 0,20 = 20%. m(Ba(OH)2) в 520 г = 0,2·171 = 34,2 г (M(Ba(OH)2)=137+34=171) → w(Ba(OH)2) = 34,2/520 = 0,0658 ≈ 6,58%. Проверка на 130 г: n(BaCl2)=0,5·(130/520)=0,125 моль → m=26 г → w=26/130=20% ✓; n(Ba(OH)2)=0,05 моль → m=8,55 г → w=8,55/130=6,58% ✓ — совпадает.

Вариант 381645 Развёрнутый ответ

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.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 42,4 г K3PO4

Пусть x моль P2O5, y моль K2O. Атомов P: 2x; атомов O (в оксидах): 5x+y. Соотношение O:P = (5x+y):2x = 14,5:4 → 4(5x+y)=29x → 20x+4y=29x → y=2,25x. При сплавлении и растворении в горячей воде фосфор полностью переходит в ортофосфат-форму. Из-за недостатка K2O (нужно K2O:P2O5=3:1 для полного K3PO4, а есть только 2,25:1) образуется смесь K3PO4 и K2HPO4. Пусть a моль P2O5 идёт на K3PO4 (P2O5+3K2O=2K3PO4), b моль — на K2HPO4 (P2O5+2K2O+H2O=2K2HPO4). a+b=x; 3a+2b=y=2,25x → подставляя b=x−a: 3a+2x−2a=2,25x → a=0,25x, b=0,75x. Продукты: K3PO4 = 2a=0,5x моль; K2HPO4 = 2b=1,5x моль; вода израсходована на K2HPO4: b=0,75x моль (химически связана). Общий баланс водорода в конечном растворе: весь H происходит из добавленной воды W (моль), независимо от распределения между свободной водой и K2HPO4 — суммарно ν(H)=2W (это следует из общего сохранения атомов). Масса раствора: 353,5x + 18W = 447,4 (масса P2O5=142x, K2O=94·2,25x=211,5x, сумма 353,5x, плюс добавленная вода 18W). Масса H = 2W·1 = 2W г; массовая доля H: 2W/447,4=0,076 → 2W=34,0024 → W≈17,0 моль. Подставляем в уравнение массы раствора: 353,5x+18·17,0=447,4 → 353,5x+306=447,4 → 353,5x=141,4 → x=0,4 моль. K3PO4 = 0,5x = 0,2 моль. M(K3PO4)=3·39+31+4·16=117+31+64=212 г/моль. Масса K3PO4 = 0,2·212 = 42,4 г. Уравнения реакций: P2O5+3K2O=2K3PO4; P2O5+2K2O+H2O=2K2HPO4. Ответ: 42,4 г.

Вариант 38719F Развёрнутый ответ

Навеску хлората калия массой 11,025 г осторожно нагрели. При этом часть её подверглась диспропорционированию, часть – разложилась с выделением газа, а некоторая часть не разложилась. Масса получившегося твёрдого остатка составила 10,065 г. Этот остаток растворили в 110 мл воды и получили раствор с массовой долей хлорида калия 2 %. Рассчитайте массовую долю перхлорат-ионов в твёрдом остатке после прокаливания хлората калия.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈36,28%

Реакции: диспропорционирование 4KClO3 → 3KClO4 + KCl; разложение с выделением газа 2KClO3 → 2KCl + 3O2↑; часть KClO3 остаётся без изменений. M(KClO3) = 122,5 г/моль, M(KClO4) = 138,5 г/моль, M(KCl) = 74,5 г/моль, M(ClO4−) = 99,5 г/моль. n0(KClO3) = 11,025 / 122,5 = 0,09 моль (общее количество вещества навески). Пусть a — моль KClO3, вступивших в диспропорционирование, b — моль KClO3, разложившихся с выделением газа, c — моль непрореагировавшего KClO3. Тогда: a + b + c = 0,09. Из диспропорционирования (на 4 моль KClO3): образуется 3a/4 моль KClO4 и a/4 моль KCl. Из разложения с газом (на 2 моль KClO3): образуется b моль KCl. Остаток растворили в 110 мл воды (100 г ≈ 110 г воды), масса конечного раствора = 10,065 + 110 = 120,065 г. Масса KCl в растворе: m(KCl) = 0,02 × 120,065 = 2,4013 г; n(KCl общее) = 2,4013 / 74,5 = 0,032232 моль = a/4 + b. Масса твёрдого остатка: 122,5·c + 138,5·(3a/4) + 74,5·(a/4+b) = 10,065. Подставляя c = 0,09 − (a/4+b) − 3·(a/4) и обозначая q = a/4, m = a/4+b = 0,032232, получаем систему, решение которой даёт: q = m − 0,02 = 0,012232 моль, откуда a = 4q ≈ 0,048929 моль, b = m − q = 0,02 моль, c = 0,09 − 3q − m ≈ 0,021071 моль. Проверка: масса остатка = 122,5·0,021071 + 138,5·0,036697 + 74,5·0,032232 ≈ 2,5812 + 5,0825 + 2,4013 ≈ 10,065 г — совпадает с условием. Количество вещества KClO4: n(KClO4) = 3q = 3 × 0,012232 ≈ 0,036697 моль. Масса перхлорат-ионов: m(ClO4−) = 0,036697 × 99,5 ≈ 3,6513 г. Массовая доля перхлорат-ионов в твёрдом остатке: w(ClO4−) = 3,6513 / 10,065 × 100% ≈ 36,28%. Ответ: w(ClO4−) ≈ 36,28%.

Вариант 3D8FAc Развёрнутый ответ

Навеску железного купороса (FeSO₄∙7H₂O) растворили в воде. Первая порция полученного раствора объёмом 50 мл прореагировала точно с 40 мл подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия с концентрацией соли 0,01 моль/л. Ко второй порции исходного раствора объёмом 100 мл добавили 60 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 0,1 моль/л.

Рассчитайте массовую долю ионов железа в растворе после добавления щёлочи. Образованием осно́вных солей пренебречь, плотности всех растворов считать равными 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).

Правильный ответ: Массовая доля ионов Fe2+ в растворе после добавления щёлочи ≈ 0,035%

1) Реакция первой порции с перманганатом (в кислой среде перманганат окисляет Fe2+ до Fe3+): 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O (мольное соотношение Fe2+ : MnO4- = 5:1) n(KMnO4) = 0,040 л · 0,01 моль/л = 4·10⁻⁴ моль n(Fe2+) в 50 мл первой порции = 5 · 4·10⁻⁴ = 2·10⁻³ моль Концентрация исходного раствора FeSO4: C = n/V = 2·10⁻³ / 0,050 = 0,04 моль/л 2) Количество FeSO4 во второй порции (100 мл): n(FeSO4) = 0,04 моль/л · 0,100 л = 4·10⁻³ моль 3) Реакция со щёлочью: FeSO4 + 2KOH → Fe(OH)2↓ + K2SO4 n(KOH) = 0,1 моль/л · 0,060 л = 6·10⁻³ моль Для полного осаждения всего железа нужно 2·4·10⁻³=8·10⁻³ моль KOH, а имеется только 6·10⁻³ моль — щёлочь в НЕДОСТАТКЕ. n(Fe(OH)2 осадка) = n(KOH)/2 = 6·10⁻³/2 = 3·10⁻³ моль n(Fe2+, оставшегося в растворе) = 4·10⁻³ - 3·10⁻³ = 1·10⁻³ моль 4) Вычисляем массу конечного раствора (плотности всех растворов = 1 г/мл): m(исходной 2-й порции) = 100 мл · 1 г/мл = 100 г m(раствора KOH) = 60 мл · 1 г/мл = 60 г m(осадка Fe(OH)2) = n·M = 3·10⁻³ моль · 90 г/моль = 0,27 г (M(Fe(OH)2)=56+2·17=90 г/моль) m(конечного раствора) = 100 + 60 - 0,27 = 159,73 г 5) Масса оставшихся в растворе ионов Fe2+: m(Fe2+) = 1·10⁻³ моль · 56 г/моль = 0,056 г 6) Массовая доля: ω(Fe2+) = 0,056 / 159,73 · 100% ≈ 0,035% Ответ: массовая доля ионов Fe2+ в конечном растворе ≈ 0,035%.

Вариант 42B2B6 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 390 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как масса раствора уменьшилась
на 21,9 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю хлорида 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).

Правильный ответ: Массовая доля NaCl в конечном растворе ≈ 4,60%

1) Исходные данные: m(р-ра NaCl)=390 г, ω=15% → m(NaCl)=390·0,15=58,5 г. M(NaCl)=58,5 г/моль → n(NaCl)=58,5/58,5=1 моль. 2) Электролиз водного раствора NaCl на инертных электродах: Катод: 2H2O+2e-→H2↑+2OH- (Na+ активный металл, не восстанавливается) Анод: 2Cl--2e-→Cl2↑ (хлорид-ион окисляется предпочтительнее воды) Суммарно: 2NaCl+2H2O →(электролиз) H2↑+Cl2↑+2NaOH Пусть разложилось n моль NaCl. По уравнению получаем n/2 моль H2 (масса n г) и n/2 моль Cl2 (масса 35,5n г). Масса раствора уменьшилась на суммарную массу улетевших газов: n+35,5n=36,5n=21,9 → n=0,6 моль (меньше 1 моль, т.е. NaCl в избытке — верно). 3) После электролиза: n(NaCl) осталось = 1-0,6=0,4 моль n(NaOH) образовалось = 0,6 моль (соотношение 2NaCl:2NaOH=1:1 с разложившимся количеством) m(раствора после электролиза) = 390-21,9=368,1 г 4) Добавляем 160 г 20%-ного раствора CuSO4: m(CuSO4)=160·0,20=32 г, M=160 г/моль → n(CuSO4)=32/160=0,2 моль. Реакция: CuSO4+2NaOH→Cu(OH)2↓+Na2SO4 На полную реакцию с 0,2 моль CuSO4 нужно 0,4 моль NaOH — у нас есть 0,6 моль NaOH (избыток), CuSO4 полностью реагирует. n(Cu(OH)2 осадка)=0,2 моль, M(Cu(OH)2)=98 г/моль, m=0,2·98=19,6 г NaCl в этой реакции не участвует (не реагирует ни с CuSO4, ни с NaOH, ни с Cu(OH)2), его количество остаётся 0,4 моль. 5) Масса конечного раствора = 368,1+160-19,6 = 508,5 г Масса NaCl = 0,4·58,5 = 23,4 г ω(NaCl) = 23,4/508,5 ≈ 0,04602 = 4,60% Ответ: массовая доля NaCl в конечном растворе ≈ 4,60%.

Вариант 442B97 Развёрнутый ответ

Смесь меди и оксида меди(II), в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46% от общей массы смеси, разделили на две равные части.
К первой части добавили избыток разбавленного раствора серной кислоты. При этом образовалось 528 г раствора с массовой долей соли 10%. Ко второй части добавили 700 г разбавленного раствора азотной кислоты, взятого
в избытке. Вычислите массовую долю нитрата меди(II) в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(Cu(NO3)2) ≈ 12,31%

1) Смесь содержит только медь (Cu, Z=29) и оксид меди(II) (CuO, содержит Cu и O, Z(O)=8). Пусть в смеси x моль Cu и y моль CuO. Масса смеси (по стандартным атомным массам) = 64x+80y. Суммарная 'масса протонов' = 29×(число атомов Cu)+8×(число атомов O) = 29(x+y)+8y=29x+37y (учитывая, что атомы Cu есть и в металле, и в CuO, а атомы O только в CuO). Условие: (29x+37y)/(64x+80y)=0,46. Решаем: 29x+37y=0,46(64x+80y)=29,44x+36,8y → -0,44x=-0,2y → x/y=0,2/0,44=5/11. Проверка: при x=5, y=11: масса=64×5+80×11=1200, протонная масса=29×5+37×11=145+407=552, 552/1200=0,46 ✓. 2) Пусть x=5k, y=11k моль. Первую половину смеси (2,5k моль Cu, 5,5k моль CuO) обработали избытком разбавленной H2SO4. Медь с разбавленной H2SO4 не реагирует (остаётся в осадке), реагирует только CuO: CuO+H2SO4=CuSO4+H2O — образуется 5,5k моль CuSO4. По условию: раствор 528 г с массовой долей соли 10% → m(CuSO4)=52,8 г, n(CuSO4)=52,8/160=0,33 моль. Значит 5,5k=0,33 → k=0,06. 3) Тогда во второй половине: n(Cu)=5k=0,3 моль... нет, это для целой смеси; в ПОЛОВИНЕ смеси n(Cu)=2,5k=0,15 моль, n(CuO)=5,5k=0,33 моль. 4) Вторую половину (0,15 моль Cu, 0,33 моль CuO) обработали 700 г разбавленной HNO3 (избыток). Реакции: CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O (0,33 моль CuO дают 0,33 моль Cu(NO3)2, расходуют 0,66 моль HNO3); 3Cu+8HNO3(разб.)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (0,15 моль Cu дают 0,15 моль Cu(NO3)2, расходуют 0,4 моль HNO3, выделяют 0,1 моль NO). Итого n(Cu(NO3)2)=0,33+0,15=0,48 моль, m=0,48×188=90,24 г (M(Cu(NO3)2)=188 г/моль). Выделилось NO: 0,1×30=3 г. 5) Масса второй половины смеси = 0,15×64+0,33×80=9,6+26,4=36 г. Масса конечного раствора = 36+700-3=733 г. 6) ω(Cu(NO3)2)=90,24/733×100%≈12,31%.

Вариант 4451C3 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 376 г 30%-ного раствора нитрата меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 224 г 25%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaOH) ≈ 1,46%

1) M(Cu(NO3)2)=188 г/моль. m(Cu(NO3)2)=376×0,30=112,8 г, n=112,8/188=0,6 моль. 2) Электролиз раствора Cu(NO3)2 на инертных электродах: на катоде Cu2++2e-→Cu (осаждение меди), на аноде (так как NO3- электрохимически устойчив) окисляется вода: 2H2O-4e-→O2+4H+. Общий процесс: 2Cu(NO3)2+2H2O→(электролиз)→2Cu+O2+4HNO3. n(O2)=4,48/22,4=0,2 моль. По уравнению электронного баланса на 1 моль O2 приходится 2 моль Cu (по общему уравнению 2Cu(NO3)2+2H2O=2Cu+O2+4HNO3), значит n(Cu осаждено)=2×0,2=0,4 моль, n(HNO3 образовалось)=4×0,2=0,8 моль. Остаток Cu(NO3)2 в растворе = 0,6-0,4=0,2 моль. 3) Масса раствора после электролиза = 376-m(Cu)-m(O2)=376-0,4×64-0,2×32=376-25,6-6,4=344 г. 4) Добавили 224 г 25%-ного NaOH: m(NaOH)=56 г, n=56/40=1,4 моль. Реакции: HNO3+NaOH=NaNO3+H2O (расходует 0,8 моль NaOH на нейтрализацию кислоты); Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaNO3 (расходует 2×0,2=0,4 моль NaOH, образует 0,2 моль Cu(OH)2↓, m=0,2×98=19,6 г). Всего израсходовано NaOH: 0,8+0,4=1,2 моль. Остаток (избыток) NaOH = 1,4-1,2=0,2 моль, m=0,2×40=8 г. 5) Масса конечного раствора (после отделения осадка Cu(OH)2) = 344+224-19,6=548,4 г. 6) ω(NaOH)=8/548,4×100%≈1,46%.

Вариант 453521 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 170 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 175,5 г 10%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида 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).

Правильный ответ: ω(NaCl) ≈ 1,99%

Исходно: масса AgNO3=170·0,40=68 г, M=170 г/моль, ν=0,4 моль. Электролиз AgNO3(водн.): на катоде Ag⁺+ē=Ag (серебро осаждается, так как Ag⁺ восстанавливается легче воды); на аноде вода окисляется (NO3⁻ не окисляется): 2H2O−4ē=O2↑+4H⁺. Gaz на аноде: ν(O2)=1,12/22,4=0,05 моль → заряд=4·0,05=0,2 моль электронов. На катоде тот же заряд восстанавливает ν(Ag)=0,2 моль. Общее уравнение электролиза: 4AgNO3+2H2O = 4Ag↓+O2↑+4HNO3. После электролиза: AgNO3 осталось 0,4−0,2=0,2 моль; образовалось HNO3 = 0,2 моль (из освободившихся NO3⁻ и H⁺ с анода). Масса раствора после электролиза = 170 − 0,2·108(Ag) − 0,05·32(O2) = 170−21,6−1,6=146,8 г. Добавили 175,5 г 10%-ного NaCl: масса NaCl=17,55 г, M=58,5 г/моль, ν=0,3 моль. AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3: расходуется 0,2 моль NaCl (на весь AgNO3), образуется 0,2 моль AgCl (осадок, M=143,5 г/моль, масса=28,7 г). HNO3 с NaCl не реагирует (обе сильные кислоты, HCl не вытесняется). Остаток NaCl = 0,3−0,2=0,1 моль (5,85 г). Масса конечного раствора = 146,8+175,5−28,7=293,6 г. ω(NaCl) = 5,85/293,6 = 0,0199 = 1,99%. Ответ: ω(NaCl) ≈ 1,99% (≈2,0%).

Вариант 45723C Развёрнутый ответ

Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём 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.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля KBr в третьей колбе ≈ 23,8%, массовая доля KI ≈ 16,6%. Уравнения реакций: AgNO3 + KBr → AgBr↓ + KNO3; AgNO3 + KI → AgI↓ + KNO3; 2Cu(NO3)2 + 4KI → 2CuI↓ + I2 + 4KNO3.

Исходный раствор (смесь KBr и KI) разлит по трём колбам без изменения концентраций, поэтому массовые доли солей одинаковы во всех трёх колбах — их и нужно найти. Колба 2 (300 г раствора + избыток Cu(NO3)2): медь(II) не осаждает бромид (CuBr2 растворим), но окисляет иодид-ион до иода, сама восстанавливаясь до Cu(I), которое выпадает в виде нерастворимого CuI: 2Cu(NO3)2 + 4KI → 2CuI↓ + I2 + 4KNO3. Осадок 'соли' (28,65 г) — это именно CuI (I2 солью не является). M(CuI)=64+127=191 г/моль, n(CuI)=28,65/191=0,15 моль. По уравнению n(KI)=2×n(CuI)=0,3 моль. m(KI) в 300 г = 0,3×166=49,8 г (M(KI)=39+127=166). Массовая доля KI в исходном растворе: w(KI)=49,8/300=0,166=16,6%. Колба 1 (250 г раствора + 430 г 40%-ного раствора AgNO3): m(AgNO3) исходно = 430×0,4=172 г, n(AgNO3)=172/170=1,0118 моль (M(AgNO3)=170 г/моль). И бромид, и иодид калия реагируют с AgNO3 с образованием осадков: AgNO3+KBr→AgBr↓+KNO3; AgNO3+KI→AgI↓+KNO3. В 250 г раствора масса KI = 250×0,166=41,5 г, n(KI)=41,5/166=0,25 моль (столько же вступает в реакцию с AgNO3, расходуя 0,25 моль AgNO3 и давая 0,25×235=58,75 г AgI, M(AgI)=235). Пусть n(KBr) в 250 г = x моль (M(KBr)=119 г/моль), тогда масса выпавшего AgBr = 188x г (M(AgBr)=188). После реакции: масса раствора = 250+430 – масса всех осадков = 680 – 188x – 58,75 = 621,25–188x (г). Остаток AgNO3 (моль) = 172/170 – x – 0,25, масса остатка AgNO3 = 170×(172/170–x–0,25)=172–170x–42,5=129,5–170x (г). По условию массовая доля AgNO3 в конечном растворе 8,44%: (129,5–170x)/(621,25–188x)=0,0844. Решая уравнение: 129,5–170x=0,0844×(621,25–188x)=52,43–15,87x; 129,5–52,43=170x–15,87x; 77,07=154,13x; x≈0,5 моль. Проверка: остаток AgNO3=129,5–170×0,5=44,5 г; масса раствора=621,25–188×0,5=527,25 г; доля=44,5/527,25=8,44% — совпадает. m(KBr) в 250 г = 0,5×119=59,5 г, w(KBr)=59,5/250=0,238=23,8%. Итак, в третьей (и любой) колбе исходного раствора: массовая доля KBr ≈ 23,8%, массовая доля KI ≈ 16,6%.

Вариант 45CECB Развёрнутый ответ

Оксид цинка массой 16,2 г нагрели в присутствии угарного газа объёмом
1,12 л (н.у.). При этом угарный газ прореагировал полностью. Полученный твёрдый остаток растворили в 60 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaOH) ≈ 10.6%

Реакция 1 (восстановление оксида цинка угарным газом): ZnO + CO =(t°) Zn + CO2 n(ZnO) = 16.2 г / 81 г/моль = 0.2 моль (M(ZnO)=65+16=81 г/моль). n(CO) = 1.12 л / 22.4 л/моль = 0.05 моль. CO прореагировал полностью (CO — в недостатке), значит по уравнению (1:1) прореагировало 0.05 моль ZnO, образовалось 0.05 моль Zn. Остаток непрореагировавшего ZnO: 0.2 − 0.05 = 0.15 моль. Твёрдый остаток после нагревания: ZnO (0.15 моль, масса 0.15×81=12.15 г) + Zn (0.05 моль, масса 0.05×65=3.25 г). Общая масса остатка = 12.15+3.25 = 15.4 г. Реакция 2 (амфотерный оксид + щёлочь): ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] Реакция 3 (цинк + щёлочь, вытеснение водорода): Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑ n(NaOH) в исходном растворе: 60 г × 0.40 / 40 г/моль = 0.6 моль. Расход NaOH: на ZnO — 2×0.15=0.3 моль; на Zn — 2×0.05=0.1 моль; итого 0.4 моль (масса 16 г). Остаток NaOH (избыток, не вступивший в реакцию): 0.6 − 0.4 = 0.2 моль → масса = 0.2×40 = 8 г. Выделившийся водород: n(H2) = 0.05 моль (из реакции 3), масса = 0.05×2 = 0.1 г. Масса конечного раствора (весь твёрдый остаток растворился полностью, так как NaOH было достаточно): m(р-ра) = m(твёрдый остаток) + m(р-р NaOH) − m(H2↑) = 15.4 + 60 − 0.1 = 75.3 г. Массовая доля непрореагировавшего (избыточного) NaOH в конечном растворе: ω(NaOH) = 8 г / 75.3 г × 100% ≈ 10.6%. Ответ: ω(NaOH) ≈ 10.6%.

Вариант 4BA9C0 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 18,75%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили и отобрали порцию полученного раствора массой 22,2 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 8 г 20%-ного раствора NaOH

1) Масса CuCl2 в исходном растворе: m = 360 г × 0.1875 = 67.5 г. M(CuCl2) = 64+71 = 135 г/моль. n(CuCl2)исх = 67.5/135 = 0.5 моль. 2) Электролиз раствора CuCl2 на инертных электродах: CuCl2 --электролиз--> Cu↓(катод) + Cl2↑(анод) Газ на аноде — Cl2: n(Cl2) = 4.48 л / 22.4 л/моль = 0.2 моль. По уравнению (1:1) прореагировало (разложилось) 0.2 моль CuCl2, выделилось 0.2 моль Cu (масса 0.2×64=12.8 г) и 0.2 моль Cl2 (масса 0.2×71=14.2 г). Остаток CuCl2 в растворе: n = 0.5 − 0.2 = 0.3 моль (масса 0.3×135=40.5 г). 3) Масса раствора после электролиза: m(р-ра) = 360 − 12.8 (Cu) − 14.2 (Cl2) = 333 г. 4) Отобранная порция раствора массой 22.2 г составляет долю 22.2/333 = 1/15 от всего раствора. Количество CuCl2 в этой порции: n = 0.3 моль × (1/15) = 0.02 моль. 5) Осаждение ионов меди щёлочью: CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl n(NaOH) = 2 × n(CuCl2) = 2×0.02 = 0.04 моль. Масса NaOH: 0.04×40 = 1.6 г. 6) Масса 20%-ного раствора NaOH: m = 1.6 г / 0.20 = 8 г. Ответ: 8 г.

Вариант 4EFB90 Развёрнутый ответ

Алюминий массой 8,1 г сплавили с 9,6 г серы. Полученную смесь растворили при нагревании в 96 г насыщенного раствора гидроксида натрия. Вычислите массу сульфида натрия, выпавшего в осадок после охлаждения полученного раствора до 20 °C. Растворимость гидроксида натрия составляет 100 г на 100 г воды, растворимость сульфида натрия в условиях реакции – 20,6 г на 100 г воды.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Масса осадка Na2S ≈ 14,6 г

Уравнения реакций: 1) 2Al + 3S = Al2S3 (сплавление) 2) Al2S3 + 8NaOH = 2Na[Al(OH)4] + 3Na2S 3) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑ Вычисления. n(Al) = 8,1/27 = 0,3 моль; n(S) = 9,6/32 = 0,3 моль. По уравнению 1 нужно соотношение Al:S = 2:3 = 0,667, а имеющееся соотношение 0,3:0,3 = 1:1 больше этого — значит сера в недостатке (лимитирует реакцию), алюминий — в избытке. n(Al2S3) = n(S)/3 = 0,3/3 = 0,1 моль; израсходовано Al: 2·0,1 = 0,2 моль; осталось непрореагировавшего Al: 0,3−0,2 = 0,1 моль. Масса насыщенного раствора NaOH = 96 г. Растворимость NaOH — 100 г на 100 г воды, значит насыщенный раствор содержит 50% NaOH по массе: m(NaOH) = 96·0,5 = 48 г → n(NaOH) = 48/40 = 1,2 моль; m(воды) = 48 г. По уравнению 2: на 0,1 моль Al2S3 нужно 8·0,1=0,8 моль NaOH, образуется 0,2 моль Na[Al(OH)4] и 0,3 моль Na2S. По уравнению 3: на 0,1 моль оставшегося Al нужно 0,1 моль NaOH, образуется 0,1 моль Na[Al(OH)4] и 0,15 моль H2↑. Всего израсходовано NaOH: 0,8+0,1=0,9 моль (из имеющихся 1,2 моль, остаётся избыток 0,3 моль NaOH — щёлочи хватило). Баланс массы раствора: исходная масса сплава + масса раствора NaOH − масса выделившегося H2: m(сплава) = 8,1+9,6 = 17,7 г (сера полностью входит в продукт реакции 1, масса не теряется). m(H2) = 0,15·2 = 0,3 г (улетает из системы). Масса раствора после растворения = 17,7 + 96 − 0,3 = 113,4 г. Масса оставшейся воды (после расхода 0,3 моль=5,4 г воды по уравнению 3): 48 − 5,4 = 42,6 г. Масса образовавшегося Na2S: n=0,3 моль, M(Na2S)=78 г/моль → m=23,4 г. По условию охлаждения до 20°C максимальная растворимость Na2S — 20,6 г на 100 г воды. Максимум, который может остаться в растворе при 42,6 г воды: 42,6·20,6/100 = 8,7756 г. Масса выпавшего в осадок Na2S: 23,4 − 8,7756 = 14,6244 ≈ 14,6 г.

Вариант 52871F Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата серебра часть вещества разложилась. При этом выделилось 6,72 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка составила 25 г. К этому остатку последовательно добавили 50 мл воды и 18,25 г 20%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(HCl) ≈ 4,25%

1) Разложение нитрата серебра: 2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑. n(газа)=6,72/22,4=0,3 моль. По уравнению на 2 моль разложившегося AgNO3 образуется 3 моль газа (2NO2+O2), значит разложилось x моль: (3/2)x=0,3 → x=0,2 моль. 2) Твёрдый остаток (25 г) содержит серебро (0,2 моль, m=0,2×108=21,6 г) и неразложившийся AgNO3 (n моль, M=170 г/моль): 21,6+170(n-0,2)... используем: масса остатка=21,6+170×(n-0,2)=25, где n — исходное количество AgNO3. Решаем: 170(n-0,2)=3,4 → n-0,2=0,02 → n=0,22 моль исходно; неразложившегося осталось 0,02 моль (m=3,4 г). 3) К остатку (21,6 г Ag + 3,4 г AgNO3) добавили 50 мл воды (50 г): AgNO3 растворяется полностью (Ag металлический не растворяется). Раствор: 3,4 г AgNO3 в 50 г воды = 53,4 г раствора. 4) Добавили 18,25 г 20%-ной HCl: m(HCl)=3,65 г, n(HCl)=3,65/36,5=0,1 моль. Реакция: AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3. n(AgNO3)=0,02 моль (в недостатке) — реагирует полностью, расходуя 0,02 моль HCl, образуя 0,02 моль AgCl↓ (m=0,02×143,5=2,87 г) и 0,02 моль HNO3 (m=1,26 г). Металлическое серебро с HCl не реагирует. 5) Избыток HCl = 0,1-0,02=0,08 моль (m=2,92 г). 6) Масса конечного раствора = 53,4(раствор AgNO3)+18,25(раствор HCl)-2,87(осадок AgCl)=68,78 г. 7) ω(HCl)=2,92/68,78×100%≈4,25%.

Вариант 52AC0A Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 135 г 40%-ного раствора хлорида меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 27 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля NaOH в конечном растворе ≈ 12,9%. Уравнения реакций: 1) CuCl2 --(электролиз)--> Cu + Cl2↑ 2) CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl Вычисления: m(CuCl2) исходно = 135×0,4 = 54 г; M(CuCl2)=135 г/моль; n(CuCl2)=54/135=0,4 моль. Убыль массы раствора при электролизе = масса выделившихся Cu и Cl2 = 27 г = x×(64+71) = 135x → x=0,2 моль CuCl2 прореагировало электролизом. Остаток непрореагировавшего CuCl2 = 0,4−0,2=0,2 моль. Масса раствора после электролиза = 135−27=108 г. n(NaOH) добавлено = (160×0,3)/40=1,2 моль. По реакции CuCl2+2NaOH: на 0,2 моль CuCl2 требуется 0,4 моль NaOH — NaOH в избытке, остаток NaOH = 1,2−0,4=0,8 моль (32 г). Масса осадка Cu(OH)2 = 0,2×98=19,6 г. Масса конечного раствора = 108+160−19,6=248,4 г. Массовая доля NaOH = 32/248,4×100% ≈ 12,9%.

1) Вычисляем массу и количество вещества CuCl2 в исходном растворе: m(CuCl2)=135 г×0,40=54 г; M(CuCl2)=64+2×35,5=135 г/моль; n(CuCl2)=54/135=0,4 моль. 2) Электролиз раствора CuCl2 на инертных электродах: на катоде выделяется медь (Cu2++2e-→Cu), на аноде — хлор (2Cl--2e-→Cl2). Суммарно: CuCl2 = Cu + Cl2↑. Масса раствора уменьшается на массу веществ, покинувших раствор (медь оседает на катоде, хлор улетучивается): убыль = n×(M(Cu)+M(Cl2))=n×(64+71)=n×135 г. По условию убыль=27 г → n=27/135=0,2 моль CuCl2 подверглось электролизу. 3) Так как всего было 0,4 моль, а прореагировало только 0,2 моль, в растворе остаётся 0,4−0,2=0,2 моль непрореагировавшего CuCl2. Масса раствора после электролиза = 135−27=108 г. 4) Добавляем 160 г 30%-ного раствора NaOH: n(NaOH)=(160×0,30)/40=1,2 моль. 5) Реакция обмена: CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl. На 0,2 моль CuCl2 требуется 0,4 моль NaOH — NaOH в избытке (имеется 1,2 моль). Весь CuCl2 расходуется, образуя 0,2 моль осадка Cu(OH)2, расходуется 0,4 моль NaOH, остаётся избыток NaOH = 1,2−0,4=0,8 моль (масса 0,8×40=32 г). 6) Масса осадка Cu(OH)2 = 0,2 моль×98 г/моль=19,6 г (осадок удаляется из раствора). 7) Масса конечного раствора = масса раствора после электролиза + масса добавленного раствора NaOH − масса осадка = 108+160−19,6=248,4 г. 8) Массовая доля NaOH в конечном растворе = 32/248,4×100%≈12,9%.

Вариант 5499EA Развёрнутый ответ

К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса (CuSO₄ $�$ 5H₂O), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода
в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля HCl в конечном растворе ≈ 2,38%. Реакции: Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu; Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑.

1) Медный купорос CuSO4·5H2O, M=250 г/моль, n=50/250=0,2 моль → n(CuSO4)=0,2 моль, m(CuSO4)=0,2×160=32 г. Так как раствор 20%-ный, масса всего раствора CuSO4 = 32/0,20 = 160 г. 2) К этому раствору добавили Mg: n(Mg)=14,4/24=0,6 моль. Реакция Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu — так как n(CuSO4)=0,2 моль меньше n(Mg)=0,6 моль, CuSO4 расходуется полностью (лимитирующий реагент), в реакцию вступает только 0,2 моль Mg. Образуется: n(Cu)=0,2 моль (m=12,8 г, выпадает как твёрдый осадок), n(MgSO4)=0,2 моль. Остаток непрореагировавшего Mg = 0,6-0,2=0,4 моль (m=9,6 г, остаётся в виде твёрдого металла). Масса всей смеси (раствор+твёрдые Cu и Mg) не изменилась в этой стадии (реакция без выделения газа): 160+14,4=174,4 г. 3) К полученной смеси добавили 146 г 25%-ного раствора HCl: m(HCl)=146×0,25=36,5 г, n(HCl)=36,5/36,5=1,0 моль. HCl реагирует с оставшимся избыточным металлическим магнием (медь с разбавленной HCl не реагирует, будучи менее активной, чем водород): Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑. На 0,4 моль Mg требуется 0,8 моль HCl — этого достаточно (в наличии 1,0 моль HCl), значит весь избыточный магний растворяется, а HCl остаётся в избытке: n(HCl) непрореагировавшего = 1,0-0,8=0,2 моль (m=7,3 г). Выделяется n(H2)=0,4 моль (m=0,8 г), которые покидают систему в виде газа. 4) Расчёт массы конечного раствора: общая масса до добавления HCl (174,4 г) + масса раствора HCl (146 г) = 320,4 г; вычитаем массу улетевшего газа H2 (0,8 г) и массу нерастворимого твёрдого осадка меди (12,8 г, медь с HCl не реагирует и остаётся в осадке, не входит в раствор): масса раствора = 320,4-0,8-12,8=306,8 г. 5) Массовая доля оставшейся (непрореагировавшей) HCl в конечном растворе: w(HCl)=7,3/306,8≈0,0238=2,38%. Ответ: ≈2,38%.

Вариант 592692 Развёрнутый ответ

Сульфид цинка подвергли обжигу на воздухе. Полученное твёрдое вещество поместили в раствор гидроксида калия. Через образовавшийся прозрачный раствор пропустили избыток газа с неприятным запахом, полученного при действии на кальций концентрированной серной кислоты. При пропускании газа наблюдалось выпадение белого осадка.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2; 2) ZnO+2KOH+H2O=K2[Zn(OH)4]; 3) 4Ca+5H2SO4(конц.)=4CaSO4+H2S↑+4H2O; 4) K2[Zn(OH)4]+H2S=ZnS↓+2KOH+2H2O

1) Обжиг сульфида цинка на воздухе: 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 (образуется твёрдый оксид цинка). 2) Полученный ZnO (амфотерный оксид) помещают в раствор KOH — растворяется с образованием комплекса: ZnO+2KOH+H2O=K2[Zn(OH)4]. 3) Газ с неприятным запахом, полученный действием концентрированной серной кислоты на кальций (активный металл восстанавливает серу в конц. H2SO4 до сероводорода — глубокое восстановление, характерное для очень активных металлов): 4Ca+5H2SO4(конц.)=4CaSO4+H2S↑+4H2O — сероводород обладает характерным неприятным запахом тухлых яиц. 4) Избыток H2S пропускают через раствор цинката калия — образуется белый осадок сульфида цинка: K2[Zn(OH)4]+H2S=ZnS↓+2KOH+2H2O.

Вариант 59BF70 Развёрнутый ответ

При нагревании карбоната магния часть вещества разложилась. При этом выделилось 5,6 л газа и образовалось 18,4 г твёрдого остатка. Остаток растворили в 365 г соляной кислоты, при этом массовая доля кислоты
в конечном растворе составила 2,9%. Вычислите массовую долю соляной кислоты в исходном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: w(HCl, исходный) ≈ 10%

Уравнения реакций: MgCO3 →t° MgO + CO2↑ (частичное разложение) MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2↑ Вычисления. n(CO2, выделившегося при прокаливании) = 5,6/22,4 = 0,25 моль = n(разложившегося MgCO3) = n(образовавшегося MgO). m(MgO) = 0,25·40 = 10 г. Твёрдый остаток (18,4 г) = MgO (10 г) + непрореагировавший MgCO3 (18,4−10=8,4 г). n(MgCO3 непрореагировавшего) = 8,4/84 = 0,1 моль. Растворение остатка в 365 г HCl: На реакцию с MgO нужно n(HCl) = 2·0,25 = 0,5 моль. На реакцию с MgCO3 нужно n(HCl) = 2·0,1 = 0,2 моль. Всего израсходовано HCl: 0,7 моль (масса 0,7·36,5=25,55 г). Выделился CO2 (из реакции с MgCO3): n=0,1 моль, m=0,1·44=4,4 г. Масса конечного раствора = масса остатка + масса раствора HCl − масса выделившегося CO2 = 18,4+365−4,4 = 379 г. По условию массовая доля кислоты в конечном растворе — 2,9%, значит масса оставшейся (непрореагировавшей) HCl: m = 379·0,029 = 10,991 г → n(HCl ост.) = 10,991/36,5 ≈ 0,301 моль. Общее количество HCl в исходном растворе: n0 = 0,7+0,301 ≈ 1,001 моль ≈ 1,0 моль (с учётом округления данных задачи). Масса исходного HCl: m0 = 1,0·36,5 = 36,5 г. Массовая доля кислоты в исходном растворе: w = 36,5/365 = 0,10 = 10%. Проверка: при w=10% ровно, m(HCl ост.)=0,3·36,5=10,95 г, доля в конечном растворе=10,95/379=2,889%≈2,9% — совпадает с условием (расхождение из-за округления данных в условии задачи).

Вариант 5A78DD Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 282 г 40%-ного раствора нитрата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась
на 32 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи
в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaOH) ≈ 10,8%

M(Cu(NO3)2)=188. m(Cu(NO3)2) исходно = 282×0,40=112,8 г, n=112,8/188=0,6 моль. Электролиз: 2Cu(NO3)2 + 2H2O --электролиз--> 2Cu + O2↑ + 4HNO3. Пусть x моль Cu(NO3)2 разложилось (=моль Cu, выделившегося на катоде); O2 на аноде = x/2 моль. Убыль массы раствора = масса Cu + масса O2 = 64x + 32×(x/2) = 64x+16x=80x. По условию убыль массы = 32 г: 80x=32 → x=0,4 моль. Осталось Cu(NO3)2: 0,6−0,4=0,2 моль = 0,2×188=37,6 г. Новая масса раствора = 282−32=250 г. Добавили 140 г 40%-ного раствора NaOH: m(NaOH)=140×0,40=56 г, n=56/40=1,4 моль. Реакция: Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaNO3. На 0,2 моль Cu(NO3)2 нужно 0,4 моль NaOH; избыток NaOH = 1,4−0,4=1,0 моль = 40 г. Масса осадка Cu(OH)2 = 0,2×98=19,6 г. Новая масса раствора = 250+140−19,6=370,4 г. Массовая доля NaOH (избыток): ω=40/370,4=0,10800=10,8%. Ответ: ω(NaOH)≈10,8%.

Вариант 5CEB3B Развёрнутый ответ

Смесь меди и оксида меди(II), в которой массовая доля атомов меди равна 96%, растворили в 472 г концентрированной серной кислоты, взятой в избытке. Минимальная масса 10%-ного раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с выделившимся при этом газом, составляет 200 г. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения исходной смеси в кислоте.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 20%

1) При растворении смеси Cu и CuO в концентрированной H2SO4 газ (SO2) выделяется ТОЛЬКО из реакции меди (CuO с кислотой реагирует без выделения газа): Cu + 2H2SO4(конц.) →(t°) CuSO4 + SO2↑ + 2H2O; CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O. 2) 'Минимальная масса' раствора NaOH, полностью прореагировавшего с газом SO2, соответствует образованию КИСЛОЙ соли (гидросульфита) — именно на это уходит наименьшее количество NaOH на моль SO2 (соотношение 1:1, а не 2:1 как для средней соли): SO2 + NaOH → NaHSO3. m(NaOH)=200×0,10=20 г, n(NaOH)=20/40=0,5 моль → n(SO2)=0,5 моль (по соотношению 1:1). 3) По первому уравнению n(Cu)=n(SO2)=0,5 моль, m(Cu)=0,5×64=32 г. 4) Пусть m(CuO)=x г. Массовая доля ЭЛЕМЕНТА меди во всей смеси (с учётом меди, входящей и в состав CuO): (32 + x×64/80)/(32+x) = 0,96. Решаем: 32+0,8x=0,96×(32+x)=30,72+0,96x → 1,28=0,16x → x=8 г. n(CuO)=8/80=0,1 моль. 5) Реакции: n(CuSO4) от Cu = 0,5 моль; n(CuSO4) от CuO = 0,1 моль; всего n(CuSO4)=0,6 моль, m(CuSO4)=0,6×160=96 г. 6) Масса конечного раствора (по закону сохранения массы): масса смеси (32+8=40 г) + масса раствора H2SO4 (472 г) – масса улетевшего газа SO2 (0,5×64=32 г) = 40+472-32=480 г. 7) Массовая доля соли: w(CuSO4)=96/480=0,20=20%. Ответ: 20%.

Вариант 619EDA Развёрнутый ответ

Медный купорос (CuSO₄∙ 5H₂O) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(KOH) ≈ 13,90%

1) M(CuSO4·5H2O)=250 г/моль. n(CuSO4·5H2O)=100/250=0,4 моль → n(CuSO4)=0,4 моль, m(CuSO4)=64 г. Раствор 20%-ный: m(раствора)=64/0,20=320 г. 2) Добавили 32,5 г Zn: n(Zn)=32,5/65=0,5 моль. Реакция: Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu. CuSO4 (0,4 моль) — лимитирующий реагент: реагирует 0,4 моль Zn, образуется 0,4 моль ZnSO4 и 0,4 моль Cu↓ (m=25,6 г, осадок, не растворяется). Избыток Zn=0,5-0,4=0,1 моль (m=6,5 г). 3) Добавили 560 г 40%-ного KOH: m(KOH)=224 г, n(KOH)=224/56=4 моль. Реакции: избыточный цинк растворяется в щёлочи с выделением водорода: Zn+2KOH+2H2O=K2[Zn(OH)4]+H2↑ (0,1 моль Zn требует 0,2 моль KOH, расходует 0,2 моль H2O, выделяет 0,1 моль H2, m=0,2 г); ZnSO4 реагирует с избытком щёлочи, образуя растворимый цинкат: ZnSO4+4KOH(изб.)=K2[Zn(OH)4]+K2SO4 (0,4 моль ZnSO4 требует 1,6 моль KOH). Медь с KOH не реагирует, остаётся в осадке. Всего израсходовано KOH: 0,2+1,6=1,8 моль. Избыток KOH=4-1,8=2,2 моль (m=123,2 г). 4) Масса конечного раствора = 320(р-р CuSO4)+32,5(Zn)+560(р-р KOH)-25,6(осадок Cu)-0,2(газ H2)=886,7 г. 5) ω(KOH)=123,2/886,7×100%≈13,90%.

Вариант 646031 Развёрнутый ответ

К 125 г водного раствора аммиака, в котором 56% от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, добавили 40,05 г хлорида алюминия. Через образовавшийся раствор пропустили сернистый газ, при этом прореагировало 2,24 л (н.у.) газа. Вычислите массовые доли солей
в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NH4Cl) ≈ 32,5%; ω(NH4HSO3) ≈ 6,7%

Шаг 1. Определяем состав исходного раствора аммиака (125 г). Пусть a — моль NH3, b — моль H2O в растворе. Масса протонов в ядрах всех атомов ≈ сумме атомных номеров (Z) всех атомов (считая 1 моль протонов ≈1 г): в NH3 (N: Z=7, 3H: Z=1×3=3) — 10 'протонных единиц' на моль; в H2O (O: Z=8, 2H: Z=1×2=2) — тоже 10 на моль. Итого масса протонов = 10a+10b = 10(a+b) г. По условию это 56% от 125 г = 70 г: 10(a+b)=70 → a+b=7. Масса раствора: 17a+18b=125 (M(NH3)=17, M(H2O)=18). Из a+b=7: b=7−a. Подставляем: 17a+18(7−a)=125 → 17a+126−18a=125 → −a=−1 → a=1, b=6. Итак, n(NH3)=1 моль (17 г), n(H2O)=6 моль (108 г), в сумме 125 г — верно. Шаг 2. Добавили AlCl3: M(AlCl3)=27+3×35,5=133,5, n=40,05/133,5=0,3 моль. Реакция: AlCl3 + 3NH3·H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl. На 0,3 моль AlCl3 нужно 0,9 моль NH3 — у нас есть 1 моль, значит AlCl3 полностью реагирует (лимитирующий реагент), избыток NH3 = 1−0,9=0,1 моль. Образуется: n(Al(OH)3)=0,3 моль (масса=0,3×78=23,4 г, выпадает в осадок, выводится из раствора), n(NH4Cl)=0,9 моль (масса=0,9×53,5=48,15 г, M(NH4Cl)=53,5). Шаг 3. Через раствор пропустили SO2, прореагировало n(SO2)=2,24/22,4=0,1 моль — ровно столько же, сколько осталось избыточного NH3 (0,1 моль). Это указывает на реакцию в соотношении 1:1 с образованием КИСЛОЙ соли (гидросульфита), а не средней: NH3·H2O + SO2 → NH4HSO3. n(NH4HSO3)=0,1 моль, масса=0,1×99=9,9 г (M(NH4HSO3)=14+5+32+48=99). Шаг 4. Считаем итоговую массу раствора (закон сохранения массы): масса раствора NH3 (125 г) + масса AlCl3 (40,05 г) + масса прореагировавшего SO2 (0,1×64=6,4 г) − масса выпавшего осадка Al(OH)3 (23,4 г) = 125+40,05+6,4−23,4=148,05 г. Массовые доли солей в конечном растворе: ω(NH4Cl)=48,15/148,05=0,3252=32,5%. ω(NH4HSO3)=9,9/148,05=0,0669=6,7%. Ответ: ω(NH4Cl)≈32,5%, ω(NH4HSO3)≈6,7%.

Вариант 6471CC Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 624 г 10%-ного раствора хлорида бария. После того как на катоде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 91,41 г. Вычислите массу 10%-ного раствора карбоната натрия, необходимого для полного осаждения ионов бария из отобранной порции раствора.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 47,7 г 10%-ного раствора Na2CO3

Уравнения реакций: BaCl2 + 2H2O →(электролиз) Ba(OH)2 + H2↑ + Cl2↑ BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaCl Ba(OH)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaOH Вычисления. m(BaCl2 исходный) = 624·0,10 = 62,4 г → n(BaCl2) = 62,4/208 = 0,3 моль (M(BaCl2)=208 г/моль). При электролизе на катоде выделяется H2 (Ba2+ не восстанавливается, вода восстанавливается вместо него), на аноде — Cl2. n(H2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль. По уравнению электролиза n(BaCl2 прореагировавшего) = n(H2) = 0,2 моль, n(Cl2) = 0,2 моль, n(Ba(OH)2 образовавшегося) = 0,2 моль. Осталось непрореагировавшего BaCl2: 0,3−0,2 = 0,1 моль. Масса раствора после электролиза: m = 624 − m(H2) − m(Cl2) = 624 − 0,2·2 − 0,2·71 = 624 − 0,4 − 14,2 = 609,4 г. Общее количество Ba2+ в этом растворе (сохраняется, барий никуда не девается): n(Ba2+) = 0,2 (из Ba(OH)2) + 0,1 (из оставшегося BaCl2) = 0,3 моль (как и было изначально). Из 609,4 г раствора взяли порцию 91,41 г — это доля 91,41/609,4 = 0,15 (ровно 15% от всего раствора). В этой порции n(Ba2+) = 0,3·0,15 = 0,045 моль. Для полного осаждения ионов бария нужен карбонат натрия в соотношении 1:1 (Ba2+ + CO3(2-) = BaCO3↓, независимо от того, был ли барий в виде BaCl2 или Ba(OH)2): n(Na2CO3) = 0,045 моль → m(Na2CO3) = 0,045·106 = 4,77 г (M(Na2CO3)=106 г/моль). Масса 10%-ного раствора Na2CO3: m(р-ра) = 4,77/0,10 = 47,7 г.

Вариант 648134 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 66,6 г. Вычислите массу 10%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 32 г 10%-ного раствора NaOH

1) Исходные данные: m(р-ра CuCl2)=360 г, ω=15% → m(CuCl2)=360·0,15=54 г. M(CuCl2)=64+2·35,5=135 г/моль → n(CuCl2)=54/135=0,4 моль. 2) Электролиз водного раствора CuCl2 на инертных электродах (пока в растворе присутствуют и Cu2+, и Cl-, вода в электродных процессах не участвует): Катод: Cu2++2e-→Cu Анод: 2Cl--2e-→Cl2↑ Суммарно: CuCl2 →(электролиз) Cu↓+Cl2↑ n(Cl2) на аноде = 4,48/22,4 = 0,2 моль. По уравнению (мольное соотношение 1:1) n(CuCl2 разложившегося) = 0,2 моль (меньше 0,4 моль исходного — CuCl2 в избытке, электролиз шёл именно так, без выделения H2/O2, что подтверждается). 3) После электролиза: n(CuCl2) осталось = 0,4-0,2=0,2 моль, масса = 0,2·135=27 г Масса выделившейся меди = 0,2·64=12,8 г (ушла из раствора) Масса выделившегося Cl2 = 0,2·71=14,2 г (ушла из раствора) Масса раствора после электролиза = 360-12,8-14,2 = 333 г 4) Отобрали порцию массой 66,6 г. Так как раствор однороден, массовая доля CuCl2 в порции такая же, как во всём растворе: m(CuCl2) в порции = 66,6 · (27/333) = 66,6 · 0,081081... = 5,4 г (Проверка: 66,6/333=0,2, то есть порция составляет ровно 1/5 от всего раствора после электролиза, значит содержит 27·0,2=5,4 г CuCl2) n(CuCl2) в порции = 5,4/135 = 0,04 моль 5) Реакция полного осаждения меди: CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl n(NaOH) нужно = 2·0,04 = 0,08 моль m(NaOH) = 0,08·40 = 3,2 г Масса 10%-ного раствора NaOH = m(NaOH)/ω = 3,2/0,10 = 32 г Ответ: 32 г раствора гидроксида натрия.

Вариант 6B81D0 Развёрнутый ответ

Смесь нитрата магния и нитрата серебра, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 48,32% от общей массы смеси, прокалили
до постоянной массы. Выделившуюся смесь газов пропустили через 800 мл воды. При этом объём непоглотившегося газа составил 13,44 л (н.у.). Вычислите массовую долю растворённого вещества в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(HNO3) ≈ 48.1%

Пусть n(Mg(NO3)2) = x моль, n(AgNO3) = y моль. 1) Составление уравнения по массовой доле протонов. Сумма зарядов ядер (≈ масса протонов в а.е.м.) атомов в формульной единице: Mg(NO3)2: Z(Mg)+2Z(N)+6Z(O) = 12+14+48 = 74. AgNO3: Z(Ag)+Z(N)+3Z(O) = 47+7+24 = 78. Молярные массы: M(Mg(NO3)2)=148 г/моль; M(AgNO3)=170 г/моль. (74x+78y)/(148x+170y) = 0.4832 74x+78y = 71.5136x+82.144y 2.4864x = 4.144y → x/y = 4.144/2.4864 = 5/3, то есть x : y = 5 : 3. Пусть x=5k, y=3k. 2) Прокаливание смеси нитратов. 2Mg(NO3)2 =(t°) 2MgO + 4NO2↑ + O2↑ 2AgNO3 =(t°) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑ Из x=5k моль Mg(NO3)2: n(NO2)=2×5k=10k; n(O2)=0.5×5k=2.5k. Из y=3k моль AgNO3: n(NO2)=3k; n(O2)=0.5×3k=1.5k. Всего: n(NO2)=13k моль; n(O2)=4k моль. 3) Поглощение газов водой. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 (полное поглощение NO2 при достаточном количестве O2). Необходимое количество O2 для поглощения всего NO2: 13k/4 = 3.25k моль. Имеющееся количество O2 = 4k моль > 3.25k моль — кислород в избытке. Остаток непрореагировавшего (непоглотившегося) O2: 4k − 3.25k = 0.75k моль. По условию V(непоглотившегося газа) = 13.44 л → n = 13.44/22.4 = 0.6 моль. 0.75k = 0.6 → k = 0.8. 4) Вычисление массовой доли HNO3. n(HNO3) = 13k = 13×0.8 = 10.4 моль. M(HNO3)=63 г/моль. m(HNO3) = 10.4×63 = 655.2 г. n(NO2 прореагировавший) = 13k = 10.4 моль; n(O2 прореагировавший) = 3.25k = 2.6 моль. m(NO2) = 10.4×46 = 478.4 г; m(O2, весь) = 4k×32 = 3.2×32=102.4 г; масса всей газовой смеси = 478.4+102.4=580.8 г. Масса непоглотившегося O2 = 0.6×32 = 19.2 г. Масса воды: 800 мл × 1 г/мл = 800 г. Масса раствора = m(вода) + m(вся газовая смесь) − m(непоглотившийся газ) = 800 + 580.8 − 19.2 = 1361.6 г. Массовая доля HNO3: ω = 655.2 / 1361.6 × 100% ≈ 48.1%. Ответ: ω(HNO3) ≈ 48.1%.

Вариант 6BFD75 Развёрнутый ответ

Смесь нитрата натрия и нитрата серебра общей массой 42,5 г, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 48 % прокалили до постоянной массы. Выделившуюся смесь газов пропустили через 10 мл воды. Вычислите массовую долю растворённого вещества в образовавшемся растворе, считая, что реакция прошла со 100 %-ым выходом.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля HNO3 в образовавшемся растворе ≈ 38,65%

1) Определяем состав смеси NaNO3 и AgNO3 (m(смеси)=42,5 г) через массовую долю протонов (масса протонов численно равна сумме атомных номеров Z всех атомов, отнесённой к молярной массе). NaNO3: сумма Z = 11(Na)+7(N)+3·8(O)=42; M=85 г/моль; доля протонов=42/85. AgNO3: сумма Z = 47(Ag)+7(N)+3·8(O)=78; M=170 г/моль; доля протонов=78/170=39/85. Пусть m1 — масса NaNO3, m2 — масса AgNO3, m1+m2=42,5. 42m1/85 + 39m2/85 = 0,48·42,5 = 20,4 42m1+39m2=1734 Подставляя m2=42,5-m1: 42m1+39(42,5-m1)=1734 → 3m1=76,5 → m1=25,5 г (NaNO3), m2=17 г (AgNO3). n(NaNO3)=25,5/85=0,3 моль; n(AgNO3)=17/170=0,1 моль. 2) Прокаливание нитратов: 2NaNO3 →(t) 2NaNO2 + O2↑ (натрий — активный металл, соль разлагается только до нитрита) 2AgNO3 →(t) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑ (серебро — малоактивный металл, соль разлагается до металла) n(O2) от NaNO3 = 0,3/2=0,15 моль; n(O2) от AgNO3 = 0,1/2=0,05 моль; всего n(O2)=0,2 моль. n(NO2) = 0,1 моль (только от AgNO3, соотношение 1:1). 3) Пропускание смеси газов через воду: 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 На реакцию с 0,1 моль NO2 нужно 0,1/4=0,025 моль O2 — в наличии 0,2 моль O2 (значительный избыток, весь NO2 полностью прореагирует, лишний O2 не растворяется и не учитывается в массе раствора). n(HNO3) = n(NO2) = 0,1 моль (по уравнению 1:1) m(HNO3) = 0,1·63 = 6,3 г 4) Масса воды = 10 мл · 1 г/мл = 10 г Масса раствора = 10+6,3 = 16,3 г (избыточный неабсорбированный O2 в массу раствора не входит) ω(HNO3) = 6,3/16,3 ≈ 0,3865 = 38,65% Ответ: массовая доля HNO3 ≈ 38,65%.

Вариант 6CB2E2 Развёрнутый ответ

В две колбы налили по 350 г концентрированной азотной кислоты. Затем во вторую колбу добавили 250 г воды. В каждой колбе растворили по кусочку меди. При этом объём бурого газа, выделившегося в первой колбе, оказался равным объёму бесцветного газа, выделившегося во второй колбе. (Считать, что в результате реакций в каждой из колб образовался только один из газов.) Газ, выделившийся в первой колбе, поглотили раствором гидроксида калия. При этом все вещества прореагировали полностью и образовалось 375,6 г раствора с массовой долей атомов водорода 8,36%. Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном после растворения меди во второй колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля Cu(NO3)2 в растворе второй колбы ≈ 42,34%. Уравнения: Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O; 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O; 2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O.

Обозначим n(Cu) в колбе 1 = a моль, в колбе 2 = b моль. Колба 1 (конц. HNO3): Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O, значит n(NO2)=2a. Колба 2 (разбавленная после добавления 250 г воды): 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O, значит n(NO)=(2/3)b. По условию объёмы газов равны (одинаковые условия): n(NO2)=n(NO) → 2a=(2/3)b → b=3a. Далее газ NO2 из колбы 1 поглотили раствором KOH нацело: 2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O (реагенты полностью израсходованы, значит n(KOH)=n(NO2)=2a). Масса конечного раствора после поглощения = 375,6 г. Найдём количество воды в этом растворе (общее — и исходная вода-растворитель KOH, и вновь образовавшаяся вода реакции: a моль): масса раствора KOH до поглощения M=375,6-92a (масса NO2, поглощённого газа = 2a×46=92a), масса чистого KOH в нём = 2a×56=112a, масса воды-растворителя = M-112a=(375,6-92a)-112a=375,6-204a. Общее число молей воды в конечном растворе = (375,6-204a)/18 + a. Масса всех атомов водорода = 2×[(375,6-204a)/18+a], доля водорода 8,36% от 375,6 г: масса H = 375,6×0,0836=31,4 г. Уравнение: 2×[(375,6-204a)/18+a]=31,4 → (375,6-204a)/9+2a=31,4 → умножаем на 9: 375,6-204a+18a=282,6 → 375,6-186a=282,6 → a=93/186=0,5 моль. Тогда b=3a=1,5 моль (количество меди в колбе 2). В колбе 2: масса раствора HNO3 (разбавленного) = 350 г исходной кислоты + 250 г воды = 600 г; масса растворённой меди = 1,5×64=96 г; масса выделившегося газа NO = n(NO)×30=(2/3×1,5)×30=1×30=30 г (улетает из системы). Масса конечного раствора = 600+96-30=666 г. Масса образовавшейся соли Cu(NO3)2 = 1,5×188=282 г (M(Cu(NO3)2)=188 г/моль). Массовая доля соли = 282/666≈0,4234=42,34%. Ответ: ≈42,34%.

Вариант 6FF516 Развёрнутый ответ

Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 50%, растворили в 300 г соляной кислоты, взятой в избытке. При этом образовался раствор массой 330 г. Один из выделившихся в результате реакции газов полностью поглотился 200 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, получившемся в результате реакции.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля соли (NaHCO3) в растворе, полученном при поглощении газа раствором NaOH: ≈15,4%. Уравнения реакций: 1) Ca + 2HCl = CaCl2 + H2↑ 2) CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ 3) CO2 + NaOH = NaHCO3 Вычисления: Пусть масса свободного Ca в смеси = x г, масса CaCO3 = y г. Массовая доля атомов Ca в смеси 50%: x + 0,4y = 0,5(x+y) → x=0,2y, то есть y=5x. n(Ca)=x/40 моль, n(CaCO3)=y/100=5x/100=x/20 моль. m(H2)=n(Ca)×2=x/20 г; m(CO2)=n(CaCO3)×44=2,2x г. Баланс массы раствора: 330=(x+y)+300−(x/20+2,2x) → 330=6x+300−2,25x → 30=3,75x → x=8 г (масса Ca), y=40 г (масса CaCO3). n(Ca)=8/40=0,2 моль; n(CaCO3)=40/100=0,4 моль. m(CO2)=0,4×44=17,6 г; m(H2)=0,2×2=0,4 г (проверка: 48+300−0,4−17,6=330 ✓). Поглощение CO2 раствором NaOH: n(NaOH)=(200×0,08)/40=0,4 моль; n(CO2)=0,4 моль — точное мольное соотношение 1:1 даёт кислую соль: CO2+NaOH=NaHCO3, n(NaHCO3)=0,4 моль, m(NaHCO3)=0,4×84=33,6 г. Масса раствора после поглощения = 200+17,6=217,6 г. Массовая доля NaHCO3 = 33,6/217,6×100%≈15,4%.

1) Обозначим массу свободного кальция в смеси x г, массу CaCO3 — y г. Массовая доля АТОМОВ кальция в смеси (с учётом кальция и в свободном виде, и в составе карбоната) равна 50%: масса всех атомов Ca = x (из чистого металла) + 0,4y (доля Ca в CaCO3 по массе, M(Ca)/M(CaCO3)=40/100=0,4) = 0,5×(x+y). Отсюда x=0,2y. 2) Реакции растворения: Ca+2HCl=CaCl2+H2↑ и CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑. Количества веществ: n(Ca)=x/40, n(CaCO3)=y/100. 3) По закону сохранения массы масса конечного раствора = масса смеси + масса кислоты − масса улетевших газов: 330=(x+y)+300−(m(H2)+m(CO2)). Подставляя y=5x и выражения для масс газов через x, получаем уравнение 330=6x+300−2,25x, откуда x=8 г (масса Ca), y=40 г (масса CaCO3). 4) n(Ca)=0,2 моль, n(CaCO3)=0,4 моль. Масса выделившегося CO2=0,4×44=17,6 г, масса H2=0,2×2=0,4 г. Проверка баланса массы: 48+300−0,4−17,6=330 г ✓ — совпадает с условием. 5) Один из газов (CO2 — кислотный газ, реагирующий со щёлочью, в отличие от H2) полностью поглощается раствором NaOH: n(NaOH)=(200×0,08)/40=0,4 моль. Так как n(NaOH)=n(CO2)=0,4 моль (соотношение точно 1:1), образуется КИСЛАЯ соль: CO2+NaOH=NaHCO3, без остатка щёлочи или газа. 6) Масса образовавшегося NaHCO3 = 0,4×84=33,6 г. Масса раствора после поглощения = 200(исходный раствор NaOH)+17,6(поглощённый CO2)=217,6 г. 7) Массовая доля NaHCO3 в этом растворе = 33,6/217,6×100%≈15,4%.

Вариант 71CBFF Развёрнутый ответ

Смесь меди и оксида меди(I) общей массой 99,2 г полностью растворили
в 800 г концентрированной азотной кислоты, взятой в избытке. Известно, что при этом атомы меди в оксиде меди(I) отдали в общей сложности
в 3 раза больше электронов, чем атомы металлической меди. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля Cu(NO3)2 в растворе ≈ 31,88%. Уравнения: Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O; Cu2O + 6HNO3(конц.) = 2Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 3H2O.

Пусть n(Cu металл.)=a моль, n(Cu2O)=b моль. Электронный баланс: каждый атом Cu (металл) отдаёт 2 электрона (0→+2), значит от металлической меди отдано 2a моль электронов. Каждый атом Cu в Cu2O (степень окисления +1) отдаёт 1 электрон (+1→+2) при окислении, в Cu2O содержится 2b моль атомов Cu, значит отдано 2b моль электронов. По условию электроны от Cu2O в 3 раза больше, чем от металлической меди: 2b=3×2a=6a → b=3a. Масса смеси: m(Cu)+m(Cu2O)=64a+144×3a=64a+432a=496a=99,2 г → a=0,2 моль, b=0,6 моль. Проверка: m(Cu)=0,2×64=12,8 г, m(Cu2O)=0,6×144=86,4 г, сумма=99,2 г ✓. Реакции: Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O (n(Cu(NO3)2)=0,2 моль, n(NO2)=0,4 моль); Cu2O + 6HNO3(конц.) = 2Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 3H2O (n(Cu(NO3)2)=1,2 моль, n(NO2)=1,2 моль). Итого: n(Cu(NO3)2)=0,2+1,2=1,4 моль, m(Cu(NO3)2)=1,4×188=263,2 г; n(NO2)=0,4+1,2=1,6 моль, m(NO2)=1,6×46=73,6 г (улетает из системы). Масса конечного раствора = масса смеси (99,2 г) + масса раствора HNO3 (800 г) – масса улетевшего газа (73,6 г) = 99,2+800-73,6=825,6 г. Массовая доля соли: w(Cu(NO3)2)=263,2/825,6≈0,3188=31,88%. Ответ: ≈31,88%.

Вариант 731046 Развёрнутый ответ

При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO₄· 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: w(HCl) в конечном растворе ≈ 3,58%

Уравнения реакций: Mg + ZnSO4 = MgSO4 + Zn↓ Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Вычисления. M(ZnSO4·7H2O) = 161+126 = 287 г/моль. n(ZnSO4·7H2O) = 114,8/287 = 0,4 моль = n(ZnSO4). m(ZnSO4) = 0,4·161 = 64,4 г. Масса 10%-ного раствора: m(р-ра) = 64,4/0,10 = 644 г. n(Mg добавленного) = 12/24 = 0,5 моль. Mg + ZnSO4 = MgSO4 + Zn: ZnSO4 в недостатке (0,4 моль < 0,5 моль Mg), реагирует полностью. Образуется n(Zn)=0,4 моль (m=0,4·65=26 г), n(MgSO4)=0,4 моль. Остаётся непрореагировавшего Mg: 0,5−0,4=0,1 моль. К смеси (раствор MgSO4 + осадок Zn + остаток Mg) добавили 365 г 20%-ной HCl: m(HCl)=365·0,20=73 г → n(HCl)=73/36,5=2 моль. HCl реагирует с металлами: Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ (нужно 2·0,1=0,2 моль HCl); Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ (нужно 2·0,4=0,8 моль HCl). Всего нужно 1,0 моль HCl — есть в избытке (2 моль), остаётся 2−1,0=1,0 моль непрореагировавшей HCl. Баланс массы: общая масса системы до добавления HCl = 644(р-р ZnSO4)+12(Mg)=656 г. После добавления HCl: 656+365=1021 г. Выделившийся газ H2: n=0,1+0,4=0,5 моль, m=0,5·2=1 г — покидает систему. Масса конечного раствора: 1021−1=1020 г. Масса оставшейся HCl: 1,0·36,5=36,5 г. Массовая доля HCl в конечном растворе: w = 36,5/1020 = 0,03578 ≈ 3,58%.

Вариант 768D1E Развёрнутый ответ

При нагревании хлората калия (KClO₃) в присутствии катализатора часть вещества разложилась. При этом выделилось 6,72 л (н.у.) газа и образовался твёрдый остаток массой 16 г. К остатку добавили 170 г 30%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в полученном растворе. (KClO₃ и AgClO₃ растворимы в воде.)

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: w(AgNO3) в конечном растворе ≈ 10,8%

Уравнения реакций: 2KClO3 →(кат., t°) 2KCl + 3O2↑ (частичное разложение) KCl + AgNO3 = AgCl↓ + KNO3 (KClO3 с AgNO3 не реагирует видимым образом — оба продукта, KClO3 и AgClO3, растворимы, осадок не образуется, реакция обмена не идёт из-за отсутствия движущей силы) Вычисления. n(O2) = 6,72/22,4 = 0,3 моль. По уравнению разложения n(KClO3 разложившегося) = (2/3)·0,3 = 0,2 моль = n(KCl образовавшегося). m(KCl) = 0,2·74,5 = 14,9 г (M(KCl)=74,5 г/моль). Твёрдый остаток (16 г) = KCl (14,9 г) + непрореагировавший KClO3 (16−14,9=1,1 г). К остатку добавили 170 г 30%-ного раствора AgNO3: m(AgNO3)=170·0,30=51 г → n(AgNO3)=51/170=0,3 моль (M(AgNO3)=170 г/моль). AgNO3 реагирует только с KCl (KClO3 не даёт осадка с AgNO3, остаётся в растворе): n(KCl)=0,2 моль реагирует с 0,2 моль AgNO3, образуя 0,2 моль AgCl↓. Избыток AgNO3: 0,3−0,2=0,1 моль. Масса осадка AgCl: 0,2·143,5=28,7 г (M(AgCl)=143,5 г/моль). Масса раствора до вычета осадка: 16(остаток)+170(р-р AgNO3)=186 г. Масса конечного раствора: 186−28,7=157,3 г. Масса избыточного AgNO3: 0,1·170=17 г. Массовая доля AgNO3 в конечном растворе: w=17/157,3=0,1081≈10,81% ≈ 10,8%.

Вариант 78B8EA Развёрнутый ответ

Растворимость безводного хлорида кальция при некоторой температуре составляет 55,5 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества хлорида кальция
к 160 мл воды, разлили на две колбы. В первую колбу добавили избыток раствора карбоната натрия. При этом выпал осадок массой 30 г. Во вторую колбу добавили 595 г 40%-ного раствора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в растворе, образовавшемся во второй колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля AgNO3 в растворе, образовавшемся во второй колбе, ≈ 11,20%

1) Определяем состав насыщенного раствора CaCl2. Растворимость 55,5 г на 100 г воды; воды взято 160 мл = 160 г (плотность воды 1 г/мл): m(CaCl2) = 55,5·(160/100) = 88,8 г M(CaCl2) = 40+2·35,5 = 111 г/моль n(CaCl2) всего = 88,8/111 = 0,8 моль Масса насыщенного раствора = 160+88,8 = 248,8 г 2) Первая колба: CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl n(CaCO3) = 30/100 = 0,3 моль (M(CaCO3)=100 г/моль) По стехиометрии (1:1) n(CaCl2) в первой колбе = 0,3 моль. 3) Вторая колба (раствор однородный, разлит из общего насыщенного раствора): n(CaCl2) во второй колбе = 0,8-0,3 = 0,5 моль Масса раствора во второй колбе (пропорционально доле от общего количества вещества) = 248,8·(0,5/0,8) = 155,5 г 4) Реакция с нитратом серебра: CaCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Ca(NO3)2 m(р-ра AgNO3) = 595 г, ω=40% → m(AgNO3) = 238 г; M(AgNO3)=170 г/моль → n(AgNO3) = 238/170 = 1,4 моль На полную реакцию с 0,5 моль CaCl2 нужно 2·0,5=1,0 моль AgNO3 — в наличии 1,4 моль (избыток), CaCl2 полностью реагирует. n(AgCl осадка) = 2·0,5 = 1,0 моль, M(AgCl)=143,5 г/моль, m(AgCl)=143,5 г n(Ca(NO3)2) = 0,5 моль, M=164 г/моль, m=82 г Остаток n(AgNO3) = 1,4-1,0 = 0,4 моль, m(AgNO3 остаток) = 0,4·170 = 68 г 5) Масса конечного раствора = 155,5+595-143,5 = 607 г ω(AgNO3) = 68/607 ≈ 0,1120 = 11,20% Ответ: массовая доля AgNO3 ≈ 11,20%.

Вариант 8120D9 Развёрнутый ответ

В колбу с холодным раствором серной кислоты внесли пероксид бария,
при этом оба вещества между собой прореагировали полностью.
В образовавшемся растворе соотношение числа атомов водорода и атомов кислорода составило 9 : 5. Затем в колбу добавили каталитическое количество оксида марганца(IV). При этом произошла реакция, в результате которой масса раствора в колбе уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты, которая содержалась в исходном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(H2SO4) в исходном растворе ≈ 40,5%

Реакция 1: пероксид бария полностью реагирует с холодной серной кислотой, образуя нерастворимый сульфат бария и пероксид водорода: BaO2 + H2SO4 → BaSO4↓ + H2O2 (проверка баланса: Ba1,O2+4=6,H2,S1 слева; Ba1,S1,O4+2=6,H2 справа — совпадает). Пусть n — моль BaO2 (=моль H2SO4, реагирующих полностью друг с другом), w — моль исходной воды (растворителя) в растворе. После реакции 1 и отделения (в составе твёрдого BaSO4) в растворе остаются: n моль H2O2 (продукт) и w моль исходной H2O (не расходуется в этой реакции). Соотношение атомов водорода и кислорода в растворе = 9:5: число атомов H = 2n(из H2O2)+2w(из H2O) = 2n+2w; число атомов O = 2n(из H2O2)+w(из H2O) = 2n+w. Уравнение: (2n+2w)/(2n+w)=9/5 → 5(2n+2w)=9(2n+w) → 10n+10w=18n+9w → w=8n. Реакция 2: добавили каталитическое количество MnO2 — катализирует разложение пероксида водорода: 2H2O2 →(MnO2, кат.) 2H2O + O2↑. Масса раствора уменьшилась на 6,4 г — это масса выделившегося O2: n(O2)=6,4/32=0,2 моль. По уравнению n(H2O2, разложившегося)=2×0,2=0,4 моль. Поскольку весь образовавшийся пероксид водорода (n моль) разлагается полностью (катализатор доводит реакцию до конца): n=0,4 моль. Тогда w=8×0,4=3,2 моль — исходное количество воды (растворителя) в первоначальном растворе серной кислоты. Масса H2SO4 в исходном растворе: n×98=0,4×98=39,2 г. Масса воды: w×18=3,2×18=57,6 г. Масса исходного раствора: 39,2+57,6=96,8 г. Массовая доля серной кислоты в исходном растворе: ω=39,2/96,8=0,40496=40,5%. Ответ: ω(H2SO4)≈40,5%.

Вариант 9AE678 Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась. При этом выделилось 5,6 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка составила 64,8 г. Остаток полностью растворили в минимальном объёме 28%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю нитрата 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).

Правильный ответ: Массовая доля NaNO3 в растворе ≈ 19,26%. Уравнения: 2Zn(NO3)2 →(t°) 2ZnO + 4NO2↑ + O2↑; Zn(NO3)2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaNO3; ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4].

Термическое разложение: 2Zn(NO3)2 →(t°) 2ZnO + 4NO2↑ + O2↑. Пусть разложилось 2a моль Zn(NO3)2 (по коэффициентам уравнения), тогда образуется 2a моль ZnO, 4a моль NO2 и a моль O2. Общее количество газов = 4a+a=5a моль. По условию V(газов)=5,6 л, n(газов)=5,6/22,4=0,25 моль → 5a=0,25 → a=0,05 моль. Значит n(ZnO)=2a=0,1 моль. Пусть в твёрдом остатке осталось непрореагировавшего Zn(NO3)2 — b моль. Масса остатка = масса ZnO + масса непрореагировавшего Zn(NO3)2: 0,1×81 + 189b = 64,8 (M(ZnO)=81, M(Zn(NO3)2)=189) → 8,1+189b=64,8 → 189b=56,7 → b=0,3 моль. Остаток (0,3 моль Zn(NO3)2 + 0,1 моль ZnO) растворили в МИНИМАЛЬНОМ объёме 28%-ного NaOH — минимальный объём соответствует полному переводу цинка в растворимый комплекс тетрагидроксоцинкат натрия: Zn(NO3)2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaNO3 (на 0,3 моль нужно 1,2 моль NaOH, образуется 0,6 моль NaNO3); ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] (на 0,1 моль нужно 0,2 моль NaOH). Всего n(NaOH)=1,2+0,2=1,4 моль, m(NaOH)=1,4×40=56 г. Масса раствора NaOH (28%-ного) = 56/0,28=200 г. Масса конечного раствора = масса остатка (64,8 г) + масса раствора NaOH (200 г) = 264,8 г (газ на этом этапе не выделяется). Масса образовавшегося NaNO3 = 0,6×85=51 г (M(NaNO3)=85 г/моль). Массовая доля NaNO3 = 51/264,8≈0,1926=19,26%. Ответ: ≈19,26%.

Вариант 9BF202 Развёрнутый ответ

При нагревании образца карбоната бария часть вещества разложилась. При этом выделилось 1,12 л (н.у.) газа. Масса твёрдого остатка составила 27,35 г. Этот остаток добавили к 73 г 30%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈11,4%

1) Термическое разложение карбоната бария: BaCO3 →(t°) BaO + CO2↑ n(CO2) = 1,12/22,4 = 0,05 моль → n(BaO) = 0,05 моль, m(BaO) = 0,05×153 = 7,65 г. 2) Твёрдый остаток (27,35 г) = BaO (7,65 г) + непрореагировавший BaCO3: m(BaCO3) = 27,35−7,65 = 19,7 г; n(BaCO3) = 19,7/197 = 0,1 моль. 3) Остаток добавили к 73 г 30%-ного раствора HCl: n(HCl) = 73×0,30/36,5 = 0,6 моль. Реакции: BaO + 2HCl → BaCl2 + H2O (нужно 0,1 моль HCl на 0,05 моль BaO); BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + H2O + CO2↑ (нужно 0,2 моль HCl на 0,1 моль BaCO3). Всего израсходовано HCl: 0,1+0,2=0,3 моль. Остаток HCl = 0,6−0,3=0,3 моль, m(HCl ост.) = 0,3×36,5 = 10,95 г. n(CO2) выделилось = 0,1 моль, m(CO2) = 0,1×44 = 4,4 г. 4) Масса конечного раствора = m(BaO)+m(BaCO3)+m(р-ра HCl) − m(CO2)↑ = 7,65+19,7+73−4,4 = 95,95 г. 5) Массовая доля HCl: w(HCl) = 10,95/95,95×100% ≈ 11,4%. Ответ: w(HCl) ≈ 11,4%.

Вариант A38FD9 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 32 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 400 г
20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи
в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: w(NaOH) ≈ 3.24%

1) Исходный раствор: m=640 г, w(CuSO4)=15%, m(CuSO4)=640×0,15=96 г. M(CuSO4)=160 г/моль, n(CuSO4)=96/160=0,6 моль. 2) Электролиз: 2CuSO4+2H2O --эл.ток--> 2Cu↓+O2↑+2H2SO4. Пусть x моль Cu выделилось (=x моль CuSO4 прореагировало), тогда n(O2)=x/2. Потеря массы раствора: m(Cu)+m(O2)=64x+32×(x/2)=64x+16x=80x. По условию потеря массы =32 г: 80x=32, x=0,4 моль (проверка: 0,4<0,6, значит меди в избытке, H2 на катоде не выделяется). Остаток CuSO4: n=0,6-0,4=0,2 моль. Образовалось H2SO4: n=0,4 моль (по уравнению 1:1 с Cu). Масса раствора после электролиза: 640-32=608 г. 3) Добавили 400 г 20%-ного раствора NaOH: m(NaOH)=400×0,20=80 г, n(NaOH)=80/40=2 моль. NaOH реагирует с H2SO4: H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O — требуется 2×0,4=0,8 моль NaOH. NaOH реагирует с CuSO4: CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4 — требуется 2×0,2=0,4 моль NaOH. Всего расходуется: 0,8+0,4=1,2 моль NaOH. Имеется 2 моль — избыток NaOH: 2-1,2=0,8 моль (=32 г). 4) Масса осадка Cu(OH)2: n=0,2 моль, M=98 г/моль, m=19,6 г. Масса конечного раствора: 608+400-19,6=988,4 г. Массовая доля NaOH: w=32/988,4×100%≈3,24%. Ответ: ≈3,24%.

Вариант A443B1 Развёрнутый ответ

Массовая доля элемента азота в смеси нитратов свинца(II) и калия
составляет 0,0972. При нагревании навески этой смеси до постоянства массы выделяется 4,48 л (н.у.) кислорода. Такую же навеску смеси растворили
в 320 г воды и в полученный раствор добавили 250 мл раствора иодида калия с концентрацией 1,2 моль/л. Плотность всех растворов примите равной 1 г/мл. Рассчитайте массовую долю нитрат-ионов в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля нитрат-ионов в полученном растворе ≈ 6,33%

Уравнения реакций: 2Pb(NO3)2 →t° 2PbO + 4NO2↑ + O2↑ 2KNO3 →t° 2KNO2 + O2↑ Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2↓ + 2KNO3 1) Определение состава исходной смеси. Пусть n(Pb(NO3)2)=a моль, n(KNO3)=b моль (M(Pb(NO3)2)=331 г/моль, M(KNO3)=101 г/моль). Массовая доля азота: 14(2a+b)/(331a+101b)=0,0972 (уравнение 1). Выделившийся при прокаливании кислород: n(O2)=0,5a (из Pb(NO3)2) + 0,5b (из KNO3) = 4,48/22,4=0,2 моль → a+b=0,4 (уравнение 2). Подставляя b=0,4−a в уравнение 1 и решая, получаем a=0,2 моль, b=0,2 моль. Проверка: m(N)=14·(0,4+0,2)=8,4 г; m(смеси)=331·0,2+101·0,2=66,2+20,2=86,4 г; доля N=8,4/86,4=0,0972 ✓. 2) Реакция с иодидом калия. Такую же навеску (a=0,2 моль Pb(NO3)2, b=0,2 моль KNO3, масса 86,4 г) растворили в 320 г воды. n(KI) = 0,250 л · 1,2 моль/л = 0,3 моль. Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2↓ + 2KNO3: на 0,2 моль Pb(NO3)2 нужно 0,4 моль KI, но есть только 0,3 моль — KI в недостатке. Прореагировало Pb(NO3)2: 0,3/2=0,15 моль → образовалось 0,15 моль PbI2↓ (M=461 г/моль, m=69,15 г). 3) Баланс нитрат-ионов. NO3− — ион-спектатор, не расходуется в этой реакции обмена: общее количество NO3− сохраняется — n(NO3−) = 2a(из Pb(NO3)2) + b(из KNO3) = 2·0,2+0,2 = 0,6 моль. m(NO3−) = 0,6·62 = 37,2 г (M(NO3−)=62 г/моль). 4) Масса конечного раствора. Масса раствора KI (250 мл, плотность 1 г/мл) = 250 г. Масса до осаждения: 86,4(смесь)+320(вода)+250(р-р KI)=656,4 г. Масса конечного раствора: 656,4−69,15(осадок PbI2)=587,25 г. 5) Массовая доля нитрат-ионов: w(NO3−)=37,2/587,25=0,0633≈6,33%.

Вариант A9A05F Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась. При этом образовался твёрдый остаток массой 15,4 г. Этот остаток прореагировал с 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массу исходного образца нитрата магния и объём смеси газов (в пересчёте на н.у.), выделившихся при частичном разложении нитрата магния.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: m(Mg(NO3)2 исх.) = 37 г; V(смеси газов) = 11,2 л

1) Термическое разложение: 2Mg(NO3)2 →(t°) 2MgO + 4NO2↑ + O2↑ Пусть x моль Mg(NO3)2 разложилось (образуя x моль MgO), y моль осталось непрореагировавшим. 2) Твёрдый остаток (MgO + непрореагировавший Mg(NO3)2) прореагировал с 20 г 20%-ного NaOH: n(NaOH) = 20×0,20/40 = 0,1 моль. MgO с NaOH не реагирует (основный оксид инертен к щёлочи). Реагирует растворимый Mg(NO3)2: Mg(NO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaNO3 При стехиометрическом расходовании NaOH: 2y = 0,1 моль → y = 0,05 моль. 3) Масса твёрдого остатка: 40x + 148y = 15,4 40x + 148×0,05 = 15,4 → 40x + 7,4 = 15,4 → 40x = 8 → x = 0,2 моль. Проверка: m(MgO)=0,2×40=8 г; m(Mg(NO3)2 ост.)=0,05×148=7,4 г; сумма 15,4 г — совпадает. 4) Исходное количество Mg(NO3)2: n(исх.) = x + y = 0,2+0,05 = 0,25 моль. m(исходного Mg(NO3)2) = 0,25×148 = 37 г. 5) Объём газов: на каждый 1 моль разложившегося Mg(NO3)2 приходится 2,5 моль газа (4NO2+O2=5 моль на 2 моль соли). n(газов) = 2,5×0,2 = 0,5 моль. V(газов) = 0,5×22,4 = 11,2 л. Ответ: m(исходного Mg(NO3)2) = 37 г; V(смеси газов) = 11,2 л.

Вариант ABD2F4 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, который нужно добавить к отобранной порции раствора до полного осаждения ионов меди.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 40 г 20%-ного раствора NaOH

1) M(CuSO4)=160 г/моль. m(CuSO4)=500×0,16=80 г, n(CuSO4)=80/160=0,5 моль. 2) Электролиз: на катоде Cu2++2e-→Cu, на аноде 2H2O-4e-→O2+4H+ (сульфат-ион устойчив). Общее уравнение: 2CuSO4+2H2O=(электролиз)=2Cu+O2+2H2SO4. n(O2)=1,12/22,4=0,05 моль. По уравнению n(Cu)=2×0,05=0,1 моль, n(H2SO4)=2×0,05=0,1 моль, n(CuSO4 израсходовано)=0,1 моль. 3) Остаток CuSO4=0,5-0,1=0,4 моль. Масса раствора после электролиза=500-m(Cu)-m(O2)=500-0,1×64-0,05×32=500-6,4-1,6=492 г. 4) Отобрали порцию 98,4 г — это доля 98,4/492=0,2 (1/5) от всего раствора. В этой порции: n(CuSO4)=0,4×0,2=0,08 моль, n(H2SO4)=0,1×0,2=0,02 моль. 5) Добавляем NaOH: сначала нейтрализуется свободная кислота: H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O (нужно 2×0,02=0,04 моль NaOH), затем осаждается медь: CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4 (нужно 2×0,08=0,16 моль NaOH). Всего NaOH нужно: 0,04+0,16=0,20 моль, m(NaOH)=0,20×40=8 г. 6) Масса 20%-ного раствора NaOH = 8/0,20=40 г.

Вариант B07A4C Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата серебра часть вещества разложилась. При этом образовался твёрдый остаток массой 88 г. К этому остатку добавили 200 г 20%-ного раствора соляной кислоты. При этом образовался раствор массой 205,3 г с массовой долей соляной кислоты 15,93%. Определите объём смеси газов (в пересчёте на н.у.), выделившихся в результате частичного разложения нитрата серебра.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 16.8

1) Разложение AgNO3: 2AgNO3 →(t°) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑. Пусть a — количество непрореагировавшего (оставшегося) AgNO3 в твёрдом остатке, b — количество образовавшегося серебра (Ag) в остатке (b моль AgNO3 разложилось). Масса остатка: 170a + 108b = 88 (M(AgNO3)=170, M(Ag)=108). 2) К остатку добавили 200 г 20%-ного раствора HCl: m(HCl)=40 г. AgNO3 реагирует с HCl: AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3 (серебро металлическое с HCl не реагирует). Прореагировало a моль HCl, образовалось a моль AgCl↓ (M=143,5) и a моль HNO3. Масса конечного раствора: 88(остаток)+200(р-р HCl)-108b(металл. Ag, не растворяется)-143,5a(осадок AgCl)=205,3 288-108b-143,5a=205,3 → 108b+143,5a=82,7 Вычитая из первого уравнения (170a+108b=88): 26,5a=88-82,7=5,3 → a=0,2 моль. Подставляя: 170×0,2+108b=88 → 108b=54 → b=0,5 моль. Проверка: остаток HCl = 40-0,2×36,5=32,7 г; w(HCl)=32,7/205,3=15,93% — совпадает с условием. 3) Разложилось b=0,5 моль AgNO3. По уравнению 2AgNO3→2Ag+2NO2+O2: n(NO2)=0,5 моль, n(O2)=0,5/2=0,25 моль. Общее количество газов: 0,5+0,25=0,75 моль. V(газов, н.у.)=0,75×22,4=16,8 л. Ответ: 16,8 л.

Вариант B07D78 Развёрнутый ответ

Гидрокарбонат натрия массой 43,34 г прокалили до постоянной массы. Остаток растворили в избытке соляной кислоты. Получившийся при этом газ пропустили через 100 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите состав и массу образовавшейся соли, её массовую долю в растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Образуется NaHCO3, масса соли 21 г, массовая доля в растворе ≈18,92%

1) Прокаливание гидрокарбоната натрия до постоянной массы: 2NaHCO3 →(t°) Na2CO3 + H2O + CO2↑ n(NaHCO3) = 43,34/84 ≈ 0,516 моль → n(Na2CO3) = 0,516/2 ≈ 0,258 моль. 2) Остаток (Na2CO3) растворили в избытке соляной кислоты: Na2CO3 + 2HCl(изб.) → 2NaCl + H2O + CO2↑ n(CO2, выделившегося на этом этапе) = n(Na2CO3) ≈ 0,258 моль. 3) Этот CO2 пропустили через 100 г 10%-ного раствора NaOH: n(NaOH) = 100×0,10/40 = 0,25 моль. Так как n(CO2) ≈ 0,258 моль немного БОЛЬШЕ, чем n(NaOH) = 0,25 моль (но меньше, чем требуется для избытка, дающего исключительно гидрокарбонат — соотношение CO2:NaOH близко к 1:1), реакция идёт преимущественно по уравнению образования кислой соли, и NaOH оказывается в недостатке относительно точного соотношения 1:1: CO2 + NaOH → NaHCO3 Весь NaOH (0,25 моль) расходуется на образование гидрокарбоната натрия (избыточные ≈0,008 моль CO2 не вступают в реакцию и покидают раствор непрореагировавшими). 4) n(NaHCO3) = n(NaOH) = 0,25 моль. m(NaHCO3) = 0,25×84 = 21 г. 5) Масса раствора после реакции: m(р-ра) = m(исходного р-ра NaOH) + m(поглощённого CO2) = 100 + 0,25×44 = 100+11 = 111 г. 6) Массовая доля соли: w(NaHCO3) = 21/111×100% ≈ 18,92%. Ответ: образуется гидрокарбонат натрия NaHCO3 массой 21 г, массовая доля соли в растворе ≈18,92%.

Вариант B53025 Развёрнутый ответ

Смесь меди и оксида меди(I) растворили в избытке концентрированной азотной кислоты. При этом образовалось 470 г раствора, в котором массовая доля соли составила 40%. Соль выделили из раствора, а оставшийся раствор нейтрализовали гидроксидом натрия. Известно, что соотношение масс меди, оксида меди(I) и гидроксида натрия составляет 8 : 9 : 20. Определите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля HNO3 в исходном растворе ≈ 73,57%

1) Пусть масса Cu = 8k, Cu2O = 9k, NaOH = 20k. n(Cu)=8k/64=k/8; n(Cu2O)=9k/144=k/16. Реакции растворения в конц. HNO3: Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O Cu2O + 6HNO3(конц.) → 2Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 3H2O n(Cu(NO3)2) = n(Cu)+2n(Cu2O) = k/8+2·(k/16) = k/4 n(HNO3 израсходовано) = 4n(Cu)+6n(Cu2O) = 4·(k/8)+6·(k/16) = 7k/8 n(NO2) = 2n(Cu)+2n(Cu2O) = 3k/8 2) Масса Cu(NO3)2 (M=188 г/моль) составляет 40% от 470 г раствора: m(Cu(NO3)2) = 470·0,40 = 188 г (k/4)·188 = 188 → k = 4 Значит: m(Cu)=32 г, m(Cu2O)=36 г, m(NaOH)=80 г. n(Cu)=0,5 моль; n(Cu2O)=0,25 моль; n(Cu(NO3)2)=1 моль (масса 188 г — подтверждено). n(HNO3 израсходовано)=7·4/8=3,5 моль; n(NO2)=3·4/8=1,5 моль. n(NaOH)=80/40=2 моль. 3) «Оставшийся раствор (после выделения соли) нейтрализовали NaOH» — это избыток непрореагировавшей HNO3: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O n(HNO3 избытка) = n(NaOH) = 2 моль Общее количество HNO3 исходно = 3,5+2 = 5,5 моль m(HNO3) = 5,5·63 = 346,5 г 4) Находим массу исходного раствора HNO3 из баланса масс: m(р-ра HNO3) + m(Cu+Cu2O) = m(раствора после реакции, 470 г) + m(NO2 улетевшего) m(Cu+Cu2O) = 32+36 = 68 г m(NO2) = 1,5·46 = 69 г m(р-ра HNO3) = 470+69-68 = 471 г 5) Массовая доля HNO3 в исходном растворе: ω(HNO3) = 346,5/471 ≈ 0,7357 = 73,57% Ответ: массовая доля HNO3 в исходном растворе ≈ 73,57%.

Вариант B5E58C Развёрнутый ответ

Смесь фосфида и нитрида лития, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46% от общей массы смеси, растворили в 200 г 36,5%-ной соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю кислоты в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(HCl) в конечном растворе ≈ 7,77%

Пусть a — моль Li3N, b — моль Li3P в смеси. Масса протонов (≈сумма атомных номеров Z, 1 моль протонов≈1 г): Li3N даёт 3×3(Li)+7(N)=16 на моль; Li3P даёт 3×3(Li)+15(P)=24 на моль. Масса смеси: M(Li3N)=3×7+14=35; M(Li3P)=3×7+31=52. Реакции с HCl: Li3N (нитрид) реагирует с образованием соли аммония (NH3 — довольно сильное основание, полностью связывается избытком HCl, газ не выделяется): Li3N+4HCl→3LiCl+NH4Cl. Li3P (фосфид) реагирует с выделением ГАЗА фосфина (PH3 — гораздо более слабое основание, чем NH3, не образует устойчивой соли с HCl в обычных условиях, улетучивается): Li3P+3HCl→3LiCl+PH3↑. Газ, выделившийся (5,6 л, н.у.) — это PH3: n(PH3)=5,6/22,4=0,25 моль = n(Li3P) = b (соотношение 1:1). Значит b=0,25 моль. Условие по массе протонов: 16a+24b=0,46×(35a+52b). Подставляя b=0,25: 16a+6=0,46×(35a+13)=16,1a+5,98 → 16a+6=16,1a+5,98 → 0,02=0,1a → a=0,2 моль. Проверка: масса протонов=16×0,2+24×0,25=3,2+6=9,2; масса смеси=35×0,2+52×0,25=7+13=20; доля=9,2/20=0,46=46% ✓ совпадает. Масса смеси: 20 г (Li3N: 0,2×35=7 г; Li3P: 0,25×52=13 г). Раствор HCl: 200 г 36,5%-ного, m(HCl)=200×0,365=73 г, n(HCl)=73/36,5=2 моль. HCl израсходовано: на Li3N — 4×0,2=0,8 моль; на Li3P — 3×0,25=0,75 моль; всего 1,55 моль. Остаток HCl=2−1,55=0,45 моль=0,45×36,5=16,425 г. Масса конечного раствора: масса смеси(20 г)+масса раствора HCl(200 г)−масса выделившегося газа PH3(0,25×34=8,5 г, M(PH3)=31+3=34)=20+200−8,5=211,5 г. Массовая доля HCl в конечном растворе: ω=16,425/211,5=0,07766=7,77%. Ответ: ω(HCl)≈7,77%.

Вариант B68C83 Развёрнутый ответ

Растворимость безводного карбоната аммония при некоторой температуре составляет 96 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количество карбоната аммония
к 250 мл воды. Раствор разлили в две колбы. К раствору в первой колбе добавили избыток твёрдого гидроксида натрия и нагрели. К раствору во второй колбе добавили 250 г соляной кислоты, также взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы, оказался в 3 раза меньше объёма газа, выделившегося из первой колбы. (Объёмы газов измерены при одинаковых условиях). Определите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля соли (NH4Cl) в конечном растворе второй колбы ≈ 26,6%

Уравнения реакций: (NH4)2CO3 + 2NaOH →t° Na2CO3 + 2NH3↑ + 2H2O (NH4)2CO3 + 2HCl = 2NH4Cl + H2O + CO2↑ Вычисления. Растворимость (NH4)2CO3 — 96 г на 100 г воды. В 250 г воды (250 мл) растворяется m((NH4)2CO3) = 250·96/100 = 240 г → n = 240/96 = 2,5 моль (M((NH4)2CO3)=96 г/моль). Масса насыщенного раствора: 250+240=490 г. Пусть в колбу 1 попало n1 моль (NH4)2CO3, в колбу 2 — n2 моль, n1+n2=2,5 моль. Колба 1 (изб. NaOH, нагрев): выделяется NH3, n(NH3)=2n1. Колба 2 (изб. HCl): выделяется CO2, n(CO2)=n2. По условию V(CO2)=V(NH3)/3, то есть n2=(2n1)/3. Подставляя: n1+(2/3)n1=2,5 → (5/3)n1=2,5 → n1=1,5 моль; n2=2,5−1,5=1,0 моль. Проверка: n(NH3)=2·1,5=3 моль; n(CO2)=1,0 моль; отношение 1,0/3=1/3 ✓. Колба 2 содержит долю n2/2,5=1,0/2,5=0,4 (40%) от всего раствора: масса исходного раствора в колбе 2 = 0,4·490=196 г (из них соли 0,4·240=96 г, воды 0,4·250=100 г). Добавили 250 г соляной кислоты (в избытке). Масса до реакции: 196+250=446 г. Выделившийся CO2: n=1,0 моль, m=1,0·44=44 г. Масса конечного раствора: 446−44=402 г. Образовавшийся NH4Cl: n=2·n2=2·1,0=2,0 моль, M(NH4Cl)=53,5 г/моль → m=2,0·53,5=107 г. Массовая доля соли: w=107/402=0,2662≈26,6%.

Вариант B9A754 Развёрнутый ответ

Сульфид натрия прореагировал с нитритом натрия в присутствии серной кислоты. Образовавшийся при этом газ собрали в колбу и наблюдали, как при стоянии на воздухе газ в колбе постепенно окрасился в бурый цвет. Полученный бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду.
В полученный концентрированный раствор кислоты внесли сульфид меди(I), при этом наблюдали его полное растворение и выделение бурого газа.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) Na2S + 2NaNO2 + 2H2SO4 → S↓ + 2NO↑ + 2Na2SO4 + 2H2O; 2) 2NO + O2 → 2NO2; 3) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3; 4) Cu2S + 14HNO3(конц.) → 2Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10NO2↑ + 6H2O

1) «Сульфид натрия прореагировал с нитритом натрия в присутствии серной кислоты» — это ОВР в кислой среде: сульфид-ион (восстановитель) реагирует с нитрит-ионом (окислитель), сера окисляется до простого вещества, азот восстанавливается до NO: S2--2e-→S0 (окисление, ×1); N+3+1e-→N+2 (восстановление, ×2). Na2S + 2NaNO2 + 2H2SO4 → S↓ + 2NO↑ + 2Na2SO4 + 2H2O Газ = NO. 2) «Газ при стоянии на воздухе окрасился в бурый цвет» — классический признак NO, окисляющегося кислородом воздуха до бурого NO2: 2NO + O2 → 2NO2 3) «Бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду» — стандартный промышленный способ получения азотной кислоты: 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 4) «В полученный концентрированный раствор кислоты внесли сульфид меди(I), наблюдали полное растворение и выделение бурого газа» — концентрированная HNO3 растворяет и окисляет одновременно и медь(I) до меди(II), и серу(-2) до серы(+6) в сульфате: Cu+-1e-→Cu2+ (окисление, ×2, итого 2e-); S2--8e-→S+6 (окисление, итого 8e-); суммарно 10e- отдано; N+5+1e-→N+4 (восстановление, ×10). Cu2S + 14HNO3(конц.) → 2Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10NO2↑ + 6H2O

Вариант Bc8640 Развёрнутый ответ

Массовая доля элемента азота в смеси нитратов магния и калия
составляет 0,1636. Навеску этой смеси осторожно нагрели до постоянной массы. При этом выделилось 5,6 л (н.у.) кислорода. Такую же навеску смеси растворили в 160 мл воды и полученный раствор добавили к 250 мл раствора фторида натрия с концентрацией 0,4 моль/л. Плотность всех растворов примите равной 1 г/мл. Рассчитайте массовую долю нитрат-ионов в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NO3-) в образовавшемся растворе ≈ 9,30%

Пусть a — моль Mg(NO3)2, b — моль KNO3 в навеске. Термическое разложение: 2Mg(NO3)2→(t°)2MgO+4NO2↑+O2↑ (даёт O2 в соотношении 2:1 к Mg(NO3)2); 2KNO3→(t°)2KNO2+O2↑ (даёт O2 в соотношении 2:1 к KNO3). n(O2)=5,6/22,4=0,25 моль = a/2+b/2 → a+b=0,5. Массовая доля азота: 14(2a+b)/(148a+101b)=0,1636 (M(Mg(NO3)2)=148, M(KNO3)=101). Подставляя b=0,5−a: 14(2a+0,5−a)=0,1636(148a+101(0,5−a)) → 14(a+0,5)=0,1636(47a+50,5) → 14a+7=7,6892a+8,2618 → 6,3108a=1,2618 → a=0,2 моль, b=0,3 моль. Проверка: масса N=14×(0,4+0,3)=9,8 г; масса смеси=148×0,2+101×0,3=29,6+30,3=59,9 г; доля=9,8/59,9=0,1636 ✓ совпадает. Такую же навеску (59,9 г, содержит 0,2 моль Mg(NO3)2 и 0,3 моль KNO3) растворили в 160 мл воды (160 г, плотность 1 г/мл) — масса раствора=59,9+160=219,9 г. Добавили к 250 мл раствора NaF (0,4 моль/л): n(NaF)=0,25×0,4=0,1 моль; масса раствора NaF=250 г (плотность 1 г/мл). Реакция: Mg(NO3)2+2NaF→MgF2↓+2NaNO3 (MgF2 нерастворим). NaF — в недостатке (для полного связывания 0,2 моль Mg2+ нужно 0,4 моль NaF, а есть только 0,1 моль): n(Mg(NO3)2 прореагировавшего)=0,1/2=0,05 моль. Осадок MgF2: 0,05×62=3,1 г (M(MgF2)=24+38=62). NO3- — ион-наблюдатель, не участвует в осаждении, его общее количество не меняется: n(NO3-)всего=2×0,2(из Mg(NO3)2)+1×0,3(из KNO3)=0,4+0,3=0,7 моль. Масса NO3-=0,7×62=43,4 г (M(NO3-)=14+48=62). Масса конечного раствора: 219,9(раствор смеси)+250(раствор NaF)−3,1(осадок MgF2)=466,8 г. Массовая доля нитрат-ионов: ω=43,4/466,8=0,09297=9,30%. Ответ: ω(NO3-)≈9,30%.

Вариант C06345 Развёрнутый ответ

Смесь железной окалины и оксида железа(III), в которой соотношение числа атомов железа к числу атомов кислорода равно 7 : 10, растворили в 500 г концентрированной азотной кислоты, взятой в избытке. Для полного поглощения выделившегося при этом газа потребовалось 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения оксидов в кислоте.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля соли (Fe(NO3)3) в растворе ≈ 30,8%. Уравнения реакций: 1) Fe3O4 + 10HNO3(конц.) = 3Fe(NO3)3 + NO2↑ + 5H2O 2) Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O 3) 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O Вычисления: Пусть в смеси x моль Fe3O4 и y моль Fe2O3. Соотношение атомов Fe:O = (3x+2y):(4x+3y)=7:10 → 30x+20y=28x+21y → y=2x. Газ, выделившийся при растворении — NO2 (только из реакции Fe3O4 с конц. HNO3). n(NaOH)=(20×0,20)/40=0,1 моль; по реакции 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O, n(NO2)=n(NaOH)=0,1 моль. Из уравнения 1 (коэффициент NO2 равен коэффициенту Fe3O4): n(Fe3O4)=n(NO2)=0,1 моль=x. Тогда y=2x=0,2 моль (n(Fe2O3)=0,2 моль). M(Fe3O4)=232 г/моль, M(Fe2O3)=160 г/моль. m(Fe3O4)=0,1×232=23,2 г; m(Fe2O3)=0,2×160=32 г. Масса смеси=55,2 г. n(Fe(NO3)3) от Fe3O4 = 3×0,1=0,3 моль; от Fe2O3 = 2×0,2=0,4 моль; итого 0,7 моль. M(Fe(NO3)3)=242 г/моль; m(Fe(NO3)3)=0,7×242=169,4 г. m(NO2)=0,1×46=4,6 г. Масса раствора = 55,2(смесь)+500(кислота)-4,6(газ)=550,6 г. Массовая доля Fe(NO3)3 = 169,4/550,6×100%≈30,8%.

1) Пусть в смеси x моль Fe3O4 (железная окалина) и y моль Fe2O3. Соотношение числа атомов Fe к числу атомов O равно 7:10: (3x+2y)/(4x+3y)=7/10 → 30x+20y=28x+21y → 2x=y. 2) Растворение в конц. HNO3(избыток): Fe3O4+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO2↑+5H2O (окислительно-восстановительная, так как Fe3O4 содержит Fe2+, окисляющееся до Fe3+); Fe2O3+6HNO3=2Fe(NO3)3+3H2O (простая кислотно-основная реакция, Fe уже в степени окисления +3, окисления не происходит, газ не выделяется). 3) Единственный источник газа NO2 — реакция с Fe3O4. Поглощение NO2 щёлочью идёт по реакции диспропорционирования: 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O (соотношение NO2:NaOH=1:1). 4) n(NaOH)=(20×0,20)/40=0,1 моль → n(NO2)=0,1 моль → n(Fe3O4)=0,1 моль (x=0,1, так как в реакции 1 коэффициенты Fe3O4 и NO2 равны 1:1). 5) y=2x=0,2 моль (n(Fe2O3)=0,2 моль). 6) Вычисляем массы: m(Fe3O4)=0,1×232=23,2 г; m(Fe2O3)=0,2×160=32 г; масса смеси=55,2 г. 7) Общее количество образовавшегося Fe(NO3)3: от Fe3O4 — 3×0,1=0,3 моль; от Fe2O3 — 2×0,2=0,4 моль; итого 0,7 моль; масса=0,7×242=169,4 г. 8) Масса выделившегося NO2=0,1×46=4,6 г. 9) Масса конечного раствора (после растворения оксидов в кислоте, до добавления NaOH) = масса смеси + масса кислоты − масса улетевшего газа = 55,2+500−4,6=550,6 г. 10) Массовая доля Fe(NO3)3 = 169,4/550,6×100%≈30,8%.

Вариант C3387C Развёрнутый ответ

Нитрид лития массой 3,5 г растворили в 365 г 10%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 20 г карбоната кальция. Определите массовую долю хлороводорода в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля HCl в конечном растворе ≈ 1,92%. Уравнения реакций: 1) Li3N + 4HCl = 3LiCl + NH4Cl 2) CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ Вычисления: M(Li3N)=35 г/моль; n(Li3N)=3,5/35=0,1 моль. n(HCl) исходно = (365×0,10)/36,5=1,0 моль. По реакции 1 расходуется 4×0,1=0,4 моль HCl; остаток=1,0-0,4=0,6 моль. n(CaCO3)=20/100=0,2 моль; по реакции 2 расходуется 2×0,2=0,4 моль HCl (кислота в избытке); остаток=0,6-0,4=0,2 моль. Масса оставшегося HCl=0,2×36,5=7,3 г. Масса раствора после реакции 1 = 365+3,5=368,5 г (газ в этой реакции не выделяется, так как NH3 связывается в NH4Cl при избытке кислоты). n(CO2)=0,2 моль (весь CaCO3 растворился); m(CO2)=0,2×44=8,8 г. Масса конечного раствора = 368,5+20-8,8=379,7 г. Массовая доля HCl = 7,3/379,7×100%≈1,92%.

1) M(Li3N)=3×7+14=35 г/моль; n(Li3N)=3,5/35=0,1 моль. 2) Реакция нитрида лития с соляной кислотой: Li3N+4HCl=3LiCl+NH4Cl (нитрид-ион N3- присоединяет 4 протона H+, образуя катион аммония NH4+, а 3 катиона Li+ связываются с хлорид-ионами). 3) n(HCl) исходно = (365×0,10)/36,5=1,0 моль. На реакцию с Li3N расходуется 4×0,1=0,4 моль; остаток HCl=1,0-0,4=0,6 моль. 4) Добавляют 20 г CaCO3: n(CaCO3)=20/100=0,2 моль. Реакция: CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑. Требуется 2×0,2=0,4 моль HCl — этого достаточно (в наличии 0,6 моль), весь карбонат кальция растворяется, выделяя CO2. 5) Остаток HCl после обеих реакций = 0,6-0,4=0,2 моль; масса=0,2×36,5=7,3 г. 6) Масса раствора после первой реакции (газ не выделяется, так как NH3 остаётся связанным в виде соли аммония при избытке кислоты) = 365(исходный раствор HCl)+3,5(Li3N)=368,5 г. 7) После добавления CaCO3 и выделения CO2 (масса 0,2×44=8,8 г): масса конечного раствора = 368,5+20-8,8=379,7 г. 8) Массовая доля оставшегося HCl = 7,3/379,7×100%≈1,92%.

Вариант c4F30F Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый 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 полностью растворили в 202,5 г 40%-ного раствора бромоводородной кислоты. Вычислите массовую долю бромоводородной кислоты в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(HBr) ≈ 11,4%

Разложение: 2Zn(NO3)2 --t°--> 2ZnO + 4NO2↑ + O2↑. Твёрдый остаток — смесь ZnO и непрореагировавшего Zn(NO3)2. Часть 1 (27 г): пусть x моль Zn(NO3)2 и y моль ZnO. M(Zn(NO3)2)=189, M(ZnO)=81. 189x+81y=27. Zn(NO3)2 + Na2S = ZnS↓ + 2NaNO3 (ZnO с Na2S не реагирует). Исходная масса Na2S = 87,2·0,20=17,44 г. После реакции масса Na2S уменьшилась вдвое: (17,44−78x)/(87,2+189x−97x)=0,10, где 78 — M(Na2S), 97 — M(ZnS). (17,44−78x)/(87,2+92x)=0,10 → 17,44−78x=8,72+9,2x → 8,72=87,2x → x=0,1 моль. Из массового уравнения: 189·0,1+81y=27 → 18,9+81y=27 → y=0,1 моль. Часть 2 (81 г) — в 3 раза больше части 1 (81/27=3), значит содержит 3·0,1=0,3 моль Zn(NO3)2 и 3·0,1=0,3 моль ZnO. ZnO + 2HBr = ZnBr2 + H2O (Zn(NO3)2 просто растворяется без реакции с HBr). Исходная масса HBr = 202,5·0,40=81 г, M(HBr)=81 г/моль, ν(HBr)=1,0 моль. Расход HBr на ZnO: 2·0,3=0,6 моль. Остаток HBr = 1,0−0,6=0,4 моль (32,4 г). Масса конечного раствора = 81(часть2)+202,5(р-р HBr)=283,5 г (всё растворилось, газа нет). ω(HBr) = 32,4/283,5 = 0,1143 = 11,4%. Ответ: ω(HBr) ≈ 11,4%.

Вариант C8A0D2 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 234 г 20%-ного раствора хлорида натрия. После того как на катоде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈2,27%

1) Электролиз раствора NaCl: катод: 2H2O+2e⁻→H2↑+2OH⁻; анод (пока есть Cl⁻): 2Cl⁻−2e⁻→Cl2↑. n(NaCl) = 234×0,20/58,5 = 0,8 моль. n(H2) = 6,72/22,4 = 0,3 моль → количество электронов = 2×0,3 = 0,6 моль. 2) На аноде: n(Cl2) = 0,6/2 = 0,3 моль, израсходовано n(Cl⁻) = 0,6 моль. Так как доступно 0,8 моль Cl⁻ > 0,6 моль, хлорид-ион не исчерпан — весь анодный процесс это выделение Cl2 (кислород не выделяется). n(NaOH), образовавшегося на катоде = n(OH⁻) = 0,6 моль (по закону Фарадея, 1 электрон даёт 1 OH⁻). 3) Масса раствора после электролиза: убыль массы за счёт улетевших газов: m(H2)=0,3×2=0,6 г; m(Cl2)=0,3×71=21,3 г. m(р-ра после электролиза) = 234−0,6−21,3 = 212,1 г. 4) Добавили 160 г 20%-ного CuSO4: n(CuSO4) = 160×0,20/160 = 0,2 моль. Реакция: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 На 0,2 моль CuSO4 требуется 0,4 моль NaOH. NaOH (0,6 моль) в избытке: остаток NaOH = 0,6−0,4 = 0,2 моль, m(NaOH ост.) = 0,2×40 = 8 г. n(Cu(OH)2)↓ = 0,2 моль, m(Cu(OH)2) = 0,2×98 = 19,6 г. 5) Масса конечного раствора = 212,1 + 160 − 19,6 = 352,5 г. 6) Массовая доля NaOH: w(NaOH) = 8/352,5×100% ≈ 2,27%. Ответ: w(NaOH) ≈ 2,27%.

Вариант CA09D9 Развёрнутый ответ

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 при некоторой температуре раствор, полученный добавлением к воде медного купороса (CuSO₄∙5H₂O) массой 100 г. В результате реакции массовая доля сульфата меди(II) в растворе уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость (в г на 100 г воды) сульфата меди(II) при данной температуре.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Растворимость CuSO4 ≈ 19,1 г на 100 г воды

M(Ba(NO3)2)=261 г/моль. Масса соли=522·0,10=52,2 г, ν=0,2 моль. Электролиз: Ba²⁺ очень активен, на катоде восстанавливается вода (H2); NO3⁻ не окисляется, на аноде — вода (O2). ν(H2)=94,08/22,4=4,2 моль (катодный газ). По уравнению 2H2O=2H2+O2: ν(O2)=4,2/2=2,1 моль. Масса израсходованной воды = масса выделившихся газов = 4,2·2+2,1·32=8,4+67,2=75,6 г. Масса раствора после электролиза = 522−75,6=446,4 г (Ba(NO3)2 не расходуется, только вода). M(CuSO4·5H2O)=250 г/моль. ν=100/250=0,4 моль → масса CuSO4=64 г (это количество CuSO4 в насыщенном растворе фиксировано). Пусть S — растворимость CuSO4 (г на 100 г воды). Тогда масса насыщенного раствора = 64+6400/S (где 6400/S — масса воды, необходимой для насыщения 64 г CuSO4). Начальная доля CuSO4 в насыщенном растворе: f₀=S/(S+100). Реакция: Ba(NO3)2+CuSO4=BaSO4↓+Cu(NO3)2. Ba(NO3)2 (0,2 моль) — в недостатке (CuSO4 0,4 моль), реагирует полностью: расход CuSO4=0,2 моль (32 г), образуется BaSO4=0,2 моль (46,6 г, M=233 г/моль), осадок удаляется из раствора. Остаток CuSO4 = 64−32=32 г. Масса конечного раствора = 446,4+(64+6400/S)−46,6 = 463,8+6400/S. Конечная доля: f=32/(463,8+6400/S). По условию f=f₀/4: 32/(463,8+6400/S) = [S/(S+100)]/4. 128(S+100) = S·(463,8+6400/S) = 463,8S+6400 128S+12800=463,8S+6400 6400=335,8S S=6400/335,8≈19,1. Ответ: растворимость CuSO4 ≈ 19,1 г на 100 г воды.

Вариант CAD971 Развёрнутый ответ

К 632 г раствора сульфата железа(III), в котором в общей сложности содержится 1,806 ∙ 10²⁵ атомов кислорода, добавили 79 г сульфита калия. К образовавшемуся раствору прибавили 552 г 10%-ного раствора карбоната калия. Вычислите массовую долю сульфата калия в конечном растворе. (Возможностью образования кислых солей пренебречь.)

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(K2SO4) ≈ 12.6%

1) Определение количества Fe2(SO4)3 в исходном растворе. Общее число атомов кислорода: n(O) = 1.806×10^25 / 6.02×10^23 = 30 моль. Пусть x г — масса Fe2(SO4)3 в растворе (M=400 г/моль, 12 атомов O на формульную единицу), тогда (632−x) г — масса воды (M=18 г/моль, 1 атом O на молекулу). 12×(x/400) + (632−x)/18 = 30 0.03x + (632−x)/18 = 30 Умножим на 18: 0.54x + 632 − x = 540 −0.46x = −92 → x = 200 г n(Fe2(SO4)3) = 200/400 = 0.5 моль. Масса воды = 632−200=432 г (проверка: 0.5×12+432/18=6+24=30 моль O ✓). 2) Добавление K2SO3 (79 г). M(K2SO3)=158 г/моль. n(K2SO3) = 79/158 = 0.5 моль. Fe3+ окисляет сульфит-ион до сульфата, сам восстанавливаясь до Fe2+ (окислительно-восстановительная реакция): Fe2(SO4)3 + K2SO3 + H2O = 2FeSO4 + K2SO4 + H2SO4 (соотношение 1:1 полностью соответствует имеющимся 0.5 моль каждого реагента, оба расходуются полностью) Продукты: n(FeSO4)=1 моль; n(K2SO4)=0.5 моль; n(H2SO4)=0.5 моль. 3) Добавление 552 г 10%-ного раствора K2CO3. Масса K2CO3 = 552×0.10=55.2 г. M(K2CO3)=138 г/моль. n(K2CO3)=55.2/138=0.4 моль. Карбонат калия в первую очередь нейтрализует свободную серную кислоту: K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + H2O + CO2↑ K2CO3 (0.4 моль) в недостатке по сравнению с H2SO4 (0.5 моль) — весь K2CO3 расходуется, образуя 0.4 моль K2SO4 и выделяя 0.4 моль CO2. Остаток непрореагировавшей H2SO4: 0.5−0.4=0.1 моль (K2CO3 не остаётся, значит FeSO4 не осаждается карбонатом). 4) Итоговый расчёт. Общее количество K2SO4 в конечном растворе: n = 0.5 (из реакции 1) + 0.4 (из реакции 2) = 0.9 моль. Масса K2SO4: m = 0.9 × 174 = 156.6 г (M(K2SO4)=174 г/моль). Масса выделившегося CO2: m(CO2) = 0.4×44=17.6 г. Общая масса конечного раствора: m(р-ра) = 632 + 79 + 552 − 17.6 = 1245.4 г. Массовая доля K2SO4: ω = 156.6/1245.4 × 100% ≈ 12.6%. Ответ: ω(K2SO4) ≈ 12.6%.

Вариант CB7996 Развёрнутый ответ

Медный купорос (CuSO₄∙ 5H₂O) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции ещё 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(Na2S) ≈ 5.1%

1) Растворение медного купороса. M(CuSO4·5H2O)=250 г/моль. n=12.5/250=0.05 моль → n(CuSO4)=0.05 моль, m(CuSO4)=0.05×160=8 г. Масса 20%-ного раствора: m(р-ра)=8/0.20=40 г. 2) Реакция с железом. M(Fe)=56 г/моль. n(Fe)=5.6/56=0.1 моль. Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu↓ CuSO4 (0.05 моль) в недостатке — реагирует полностью, расходуя 0.05 моль Fe (остаток непрореагировавшего Fe: 0.1−0.05=0.05 моль). Образуется: n(FeSO4)=0.05 моль (m=0.05×152=7.6 г); n(Cu)=0.05 моль (m=0.05×64=3.2 г, осадок). Масса твёрдого остатка (Cu + непрореагировавшее Fe): 3.2+0.05×56=3.2+2.8=6 г. Масса раствора после реакции: 40+5.6−6=39.6 г (содержит 7.6 г FeSO4). 3) Реакция с сульфидом натрия. Масса 10%-ного раствора Na2S: 117 г, m(Na2S)=11.7 г. M(Na2S)=78 г/моль. n(Na2S)=11.7/78=0.15 моль. FeSO4 + Na2S = FeS↓ + Na2SO4 FeSO4 (0.05 моль) в недостатке — реагирует полностью, расходуя 0.05 моль Na2S. Остаток непрореагировавшего Na2S: 0.15−0.05=0.10 моль (m=0.10×78=7.8 г). Образуется осадок FeS: n=0.05 моль, m=0.05×88=4.4 г. 4) Итоговый расчёт. Общая масса раствора до осаждения: 39.6+117=156.6 г. Масса конечного раствора (за вычетом осадка FeS): 156.6−4.4=152.2 г. Массовая доля непрореагировавшего Na2S: ω = 7.8/152.2 × 100% ≈ 5.1%. Ответ: ω(Na2S) ≈ 5.1%.

Вариант D1664A Развёрнутый ответ

Смесь фосфида цинка и нитрида магния общей массой 65,7 г, в которой общее число электронов в 32 раза больше числа Авогадро, растворили в 730 г
30%-ной соляной кислоты. Вычислите массовую долю кислоты в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля HCl в конечном растворе ≈ 10,18%. Уравнения: Zn3P2 + 6HCl = 3ZnCl2 + 2PH3↑; Mg3N2 + 8HCl = 3MgCl2 + 2NH4Cl.

Число электронов в одной формульной единице Zn3P2: 3×30(Zn)+2×15(P)=90+30=120. Число электронов в Mg3N2: 3×12(Mg)+2×7(N)=36+14=50. Пусть n(Zn3P2)=a моль, n(Mg3N2)=b моль. Общее число электронов (в молях) = 120a+50b=32 (по условию). Молярные массы: M(Zn3P2)=3×65+2×31=257 г/моль; M(Mg3N2)=3×24+2×14=100 г/моль. Уравнение по массе: 257a+100b=65,7. Решаем систему: из первого уравнения (умножим на 2): 240a+100b=64; вычитаем второе: (240a+100b)-(257a+100b)=64-65,7 → -17a=-1,7 → a=0,1 моль. Тогда 120×0,1+50b=32 → 50b=20 → b=0,4 моль. Проверка массы: 257×0,1+100×0,4=25,7+40=65,7 г ✓. Реакции с соляной кислотой: Zn3P2 + 6HCl = 3ZnCl2 + 2PH3↑ (фосфин — газ, не протонируется избытком HCl из-за очень слабой основности); Mg3N2 + 8HCl = 3MgCl2 + 2NH4Cl (аммиак, образующийся из нитрида, сразу протонируется избытком кислоты, образуя хлорид аммония, остающийся в растворе). Расход HCl: на Zn3P2 (0,1 моль) — 6×0,1=0,6 моль; на Mg3N2 (0,4 моль) — 8×0,4=3,2 моль; всего израсходовано 3,8 моль HCl (масса 3,8×36,5=138,7 г). Исходно доступно HCl: m(р-ра)=730 г, 30%-ный, m(HCl)=730×0,30=219 г, n(HCl)=219/36,5=6,0 моль. Остаток непрореагировавшей HCl = 6,0-3,8=2,2 моль, масса=2,2×36,5=80,3 г. Выделившийся газ — только PH3: n(PH3)=2×0,1=0,2 моль, масса=0,2×34=6,8 г (улетает из системы). Масса конечного раствора = масса смеси (65,7 г) + масса раствора HCl (730 г) – масса улетевшего PH3 (6,8 г) = 788,9 г. Массовая доля HCl = 80,3/788,9≈0,1018=10,18%. Ответ: ≈10,18%.

Вариант D1F569 Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 39,6 г обработали 410 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. При этом массовая доля щёлочи в растворе уменьшилась до 25 %. Вычислите массовую долю кислоты в растворе, полученном при полном растворении второй части твёрдого остатка массой 158,4 г в 525 г 30%-ного раствора азотной кислоты.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля HNO3 в конечном растворе ≈ 4,61%

1) Частичное разложение нитрата магния при нагревании: 2Mg(NO3)2 →(t) 2MgO + 4NO2↑ + O2↑ Твёрдый остаток — смесь непрореагировавшего Mg(NO3)2 (M=148 г/моль) и образовавшегося MgO (M=40 г/моль). 2) Первая часть (39,6 г): пусть в ней x моль Mg(NO3)2 и y моль MgO: 148x+40y=39,6. Реакция с раствором NaOH (MgO со щёлочью НЕ реагирует и остаётся нерастворимым твёрдым осадком, не попадая в раствор): Mg(NO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaNO3 m(NaOH) исходно = 410·0,30 = 123 г n(NaOH) израсходовано = 2x, масса = 80x г n(Mg(OH)2) осадка = x, масса = 58x г (M(Mg(OH)2)=58 г/моль) Масса раствора после реакции (MgO в раствор не попадает, остаётся отдельным твёрдым осадком): m(р-ра) = 410 + 148x(масса растворившегося и прореагировавшего Mg(NO3)2) - 58x(осадок) = 410+90x Массовая доля NaOH после реакции = 25%: (123-80x)/(410+90x) = 0,25 123-80x = 102,5+22,5x 20,5 = 102,5x → x = 0,2 моль (Mg(NO3)2 в первой части) m(Mg(NO3)2) = 0,2·148=29,6 г; m(MgO)=39,6-29,6=10 г → y=10/40=0,25 моль. 3) Вторая часть (158,4 г) — из ТОГО ЖЕ твёрдого остатка, состав пропорционален: 158,4/39,6=4, значит во второй части в 4 раза больше вещества: n(Mg(NO3)2) = 4·0,2=0,8 моль n(MgO) = 4·0,25=1,0 моль 4) Реакция с раствором HNO3 (525 г, 30%): MgO + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O (Mg(NO3)2 с HNO3 не реагирует, просто растворяется без изменений) m(HNO3) исходно = 525·0,30=157,5 г → n(HNO3)=157,5/63=2,5 моль n(HNO3) на реакцию с MgO = 2·1,0=2,0 моль Остаток n(HNO3) = 2,5-2,0=0,5 моль (избыток) 5) Так как MgO полностью реагирует и растворяется, а Mg(NO3)2 просто растворяется (без выделения газа или осадка), вся масса второй части (158,4 г) переходит в раствор: m(конечного раствора) = 525+158,4 = 683,4 г m(HNO3 остатка) = 0,5·63=31,5 г ω(HNO3) = 31,5/683,4 ≈ 0,0461 = 4,61% Ответ: массовая доля HNO3 в конечном растворе ≈ 4,61%.

Вариант D3B44F Развёрнутый ответ

Навеску хлората калия массой 9,8 г осторожно прокалили. Часть соли разложилась с выделением газа, объём которого составил 672 мл (н.у.), другая часть подверглась диспропорционированию, а некоторая часть не успела разложиться. Остаток, полученный после нагревания соли, растворили в 150 мл воды. Массовая доля хлорида калия в полученном растворе составила 1,17 %. Рассчитайте массовую долю перхлората калия в твёрдом остатке после прокаливания исходной навески.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(KClO4) ≈ 23,5%

M(KClO3)=122,5 г/моль. ν(общ.)=9,8/122,5=0,08 моль. Простое разложение: 2KClO3 --t°,кат.--> 2KCl+3O2↑ — доля a моль KClO3. Диспропорционирование: 4KClO3 --t°--> 3KClO4+KCl — доля b моль KClO3. Непрореагировавшая часть: c моль. a+b+c=0,08. ν(O2)=672/22400=0,03 моль. Из первой реакции: ν(O2)=1,5a → a=0,03/1,5=0,02 моль. Масса остатка = 9,8 − масса O2 = 9,8−0,03·32=9,8−0,96=8,84 г. KCl в остатке: из первой реакции a=0,02 моль, из второй — b/4 моль. Всего ν(KCl)=0,02+b/4. После растворения остатка в 150 г воды масса раствора = 150+8,84=158,84 г. По условию ω(KCl)=1,17%: масса KCl=158,84·0,0117≈1,858 г. 74,5·(0,02+b/4)=1,858 → 1,49+18,625b=1,858 → b≈0,0198≈0,02 моль (в пределах округления условия). При b=0,02: c=0,08−0,02−0,02=0,04 моль. KClO4 = 3b/4=3·0,02/4=0,015 моль. M(KClO4)=138,5 г/моль. Масса KClO4=0,015·138,5=2,0775 г. Проверка остатка: KCl=74,5·0,025=1,8625 г; KClO4=2,0775 г; KClO3(непрореаг.)=122,5·0,04=4,9 г. Сумма=1,8625+2,0775+4,9=8,84 г ✓. ω(KClO4) в твёрдом остатке = 2,0775/8,84=0,235=23,5%. Ответ: ω(KClO4) ≈ 23,5%.

Вариант D65749 Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась. При этом выделилось 10,08 л (в пересчёте на н.у.) смеси газов. Для полного растворения образовавшегося твёрдого остатка необходимо затратить 60 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. При этом образовался тетрагидроксоалюминат натрия. Определите массу исходного образца нитрата алюминия.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 51,12 г

Разложение: 4Al(NO3)3 --t°--> 2Al2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑. Пусть x моль Al(NO3)3 разложилось, оставив (n−x) моль непрореагировавшего Al(NO3)3, где n — исходное общее количество. Газ: на x моль разложившегося Al(NO3)3 приходится (12/4)x=3x моль NO2 и (3/4)x моль O2, всего 3,75x моль. ν(газа)=10,08/22,4=0,45 моль → 3,75x=0,45 → x=0,12 моль. Твёрдый остаток: Al2O3 = x/2=0,06 моль (из уравнения 4:2) + непрореагировавший Al(NO3)3 = (n−0,12) моль. Растворение остатка щёлочью до тетрагидроксоалюмината: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] — нужно 2 моль NaOH на 1 моль Al2O3: 2·0,06=0,12 моль. Al(NO3)3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaNO3 — нужно 4 моль NaOH на 1 моль Al(NO3)3: 4(n−0,12) моль. Всего NaOH: масса=60·0,40=24 г, M=40 г/моль, ν=0,6 моль. 0,12+4(n−0,12)=0,6 → 4n−0,36=0,6 → 4n=0,96 → n=0,24 моль. M(Al(NO3)3)=27+3·62=213 г/моль. Масса исходного образца = 0,24·213=51,12 г. Ответ: 51,12 г.

Вариант D6DD9A Развёрнутый ответ

При растворении 25 г медного купороса (CuSO₄· 5H₂O) в воде был получен 20%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате прокаливания порошка алюминия массой 2,16 г с оксидом железа(III) массой 6,4 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(CuSO4) в полученном растворе ≈ 4,03%

M(CuSO4·5H2O)=160+90=250 г/моль. n(CuSO4·5H2O)=25/250=0,1 моль. Масса безводного CuSO4 в этом количестве: 0,1×160=16 г. Раствор 20%-ный: масса раствора = 16/0,20=80 г. Прокаливание смеси Al (2,16 г) и Fe2O3 (6,4 г) — алюминотермическая реакция: 2Al+Fe2O3→(t°)Al2O3+2Fe. n(Al)=2,16/27=0,08 моль, n(Fe2O3)=6,4/160=0,04 моль. Соотношение точно стехиометрическое (2:1), оба реагента расходуются полностью: n(Al2O3)=0,04 моль (=4,08 г), n(Fe)=0,08 моль (=4,48 г). Полученную смесь (Al2O3 4,08 г + Fe 4,48 г, всего 8,56 г) добавили к раствору CuSO4. Железо вытесняет медь: Fe+CuSO4→FeSO4+Cu. n(CuSO4) в растворе=16/160=0,1 моль. Железо — в недостатке (0,08 моль): реагирует полностью, остаётся избыток CuSO4=0,1−0,08=0,02 моль=3,2 г. Al2O3 не реагирует с CuSO4 и остаётся нерастворимым осадком (не входит в состав раствора). Масса раствора: 80(исходный раствор)+4,48(растворившееся Fe)−5,12(выделившаяся Cu, 0,08×64)=80+4,48−5,12=79,36 г. Массовая доля CuSO4 в конечном растворе: ω=3,2/79,36=0,04032=4,03%. Ответ: ω(CuSO4)≈4,03%.

Вариант DA9900 Развёрнутый ответ

Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Насыщенный раствор, приготовленный при этой температуре добавлением необходимого количества карбоната натрия к 200 мл воды, разделили на две части. К первой части прилили избыток соляной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. Ко второй части насыщенного раствора добавили 222 г 25%-ного раствора хлорида кальция. Определите массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(CaCl2) в полученном растворе ≈ 3,10%

Растворимость безводного Na2CO3 = 31,8 г на 100 г воды. Для 200 г воды: масса растворённого Na2CO3 = 31,8×2=63,6 г = 0,6 моль (M(Na2CO3)=106). Масса насыщенного раствора = 200+63,6=263,6 г. Часть 1: добавили избыток HCl, выделилось 4,48 л газа: Na2CO3+2HCl(изб.)→2NaCl+H2O+CO2↑. n(CO2)=4,48/22,4=0,2 моль = n(Na2CO3 в части 1) (соотношение 1:1). Значит часть 1 содержит 0,2 моль Na2CO3 из общих 0,6 моль — это 1/3 от всего раствора (по массе, так как раствор однороден). Масса части 1 = 263,6/3=87,867 г. Масса части 2 = 263,6−87,867=175,733 г, содержит Na2CO3: 0,6−0,2=0,4 моль=42,4 г. Часть 2 + 222 г 25%-ного раствора CaCl2: масса CaCl2=222×0,25=55,5 г, n(CaCl2)=55,5/111=0,5 моль (M(CaCl2)=111). Реакция: Na2CO3+CaCl2→CaCO3↓+2NaCl. n(Na2CO3)=42,4/106=0,4 моль — лимитирующий реагент (CaCl2 в избытке: 0,5 моль). Осадок CaCO3: 0,4 моль=40 г (M(CaCO3)=100). Остаток CaCl2 (избыток): 0,5−0,4=0,1 моль=11,1 г. Масса конечного раствора: 175,733(часть 2)+222(раствор CaCl2)−40(осадок CaCO3)=357,733 г. Массовая доля CaCl2 (избыток) в конечном растворе: ω=11,1/357,733=0,03103=3,10%. Ответ: ω(CaCl2)≈3,10%.

Вариант DBC175 Развёрнутый ответ

Нитрат кальция медленно нагрели, при этом образовался твёрдый осадок, состоящий из смеси оксида кальция и нитрита кальция, и выделилась смесь газов. Смесь газов пропустили через 133,6 г 40%-ного раствора гидроксида калия. При этом массовая доля гидроксида калия в растворе уменьшилась
в 2 раза, а объём непрореагировавшего газа оказался в 2 раза меньше объёма исходной смеси газов. Вычислите массу исходного нитрата кальция.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈84 г

Разложение Ca(NO3)2 при медленном нагревании идёт по двум параллельным путям (отсюда смесь CaO и Ca(NO2)2 в остатке): Путь 1 (частичное разложение): Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2 (пусть a моль) Путь 2 (полное разложение): 2Ca(NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2 (пусть b моль Ca(NO3)2, даёт 2b моль NO2 и 0,5b моль O2) Общий состав газовой смеси: NO2 = 2b моль; O2 = a+0,5b моль. При пропускании через раствор KOH реагирует только NO2 (O2 инертен): 2NO2+2KOH=KNO3+KNO2+H2O. Непрореагировавший газ — это O2, его объём (количество) вдвое меньше исходной смеси: a+0,5b = (2b+a+0,5b)/2 → 2a+b=a+2,5b → a=1,5b Исходное количество KOH: m=133,6×0,40=53,44 г, n(KOH)=53,44/56 моль. Прореагировало KOH: n=2b моль (по 1:1 с NO2). Масса поглощённого NO2: 46×2b=92b г. Массовая доля KOH уменьшилась с 40% до 20%: (53,44-112b)/(133,6+92b)=0,20 53,44-112b=26,72+18,4b 26,72=130,4b b≈0,205 моль a=1,5b≈0,307 моль Общее количество исходного Ca(NO3)2: n=a+b≈0,512 моль. Молярная масса Ca(NO3)2=164 г/моль. m(Ca(NO3)2)=0,512×164≈84 г. Ответ: ≈84 г.

Вариант DBDAB5 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 750 мл раствора сульфата меди(II) с концентрацией 0,8 моль/л и плотностью 1,08 г/мл. После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили.
К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 500 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 3,2 моль/л и плотностью 1,25 г/мл. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaOH) ≈ 1.16%

1) Исходный раствор CuSO4. Масса раствора: m = 750 мл × 1.08 г/мл = 810 г. n(CuSO4) = 0.75 л × 0.8 моль/л = 0.6 моль. 2) Электролиз. 2CuSO4 + 2H2O →(электролиз) 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 Газ на аноде — O2: n(O2) = 4.48/22.4 = 0.2 моль. По уравнению (2CuSO4:1O2) прореагировало n(CuSO4)=0.4 моль, выделилось n(Cu)=0.4 моль (масса 0.4×64=25.6 г), образовалось n(H2SO4)=0.4 моль. Остаток непрореагировавшего CuSO4: 0.6−0.4=0.2 моль. Масса выделившегося O2: 0.2×32=6.4 г. Масса раствора после электролиза: 810−25.6−6.4=778 г. 3) Добавление раствора NaOH. Масса раствора NaOH: 500 мл × 1.25 г/мл = 625 г. n(NaOH) = 0.5 л × 3.2 моль/л = 1.6 моль. CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (нужно 2×0.2=0.4 моль NaOH) H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O (нужно 2×0.4=0.8 моль NaOH) Общий расход NaOH: 0.4+0.8=1.2 моль. Остаток избыточного NaOH: 1.6−1.2=0.4 моль (масса 0.4×40=16 г). Образуется осадок Cu(OH)2: n=0.2 моль, масса=0.2×98=19.6 г (M(Cu(OH)2)=98 г/моль). 4) Итоговый расчёт. Общая масса до удаления осадка: 778+625=1403 г. Масса конечного раствора: 1403−19.6=1383.4 г. Массовая доля избыточного NaOH: ω = 16/1383.4 × 100% ≈ 1.16%. Ответ: ω(NaOH) ≈ 1.16%.

Вариант DDC5E2 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 312 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как на катоде выделилось 6,72 л (н.у.) газа, процесс остановили и отобрали порцию полученного раствора массой 58,02 г. Вычислите массу 20%-ного раствора сульфата меди(II), необходимого для полного осаждения гидроксид-ионов из отобранной порции раствора.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 48 г

M(NaCl)=58,5 г/моль. Масса NaCl=312·0,15=46,8 г, ν=0,8 моль. Электролиз NaCl(р-р): на катоде — вода (Na⁺ не восстанавливается): 2H2O+2ē=H2↑+2OH⁻; на аноде — хлорид (легче окисляется, чем вода): 2Cl⁻−2ē=Cl2↑. ν(H2)=6,72/22,4=0,3 моль (катодный газ) → ν(OH⁻)=2·0,3=0,6 моль. ν(Cl2)=0,3 моль (по балансу зарядов, соотношение H2:Cl2=1:1). Масса выделившихся газов = 0,3·2(H2)+0,3·71(Cl2)=0,6+21,3=21,9 г. Масса раствора после электролиза = 312−21,9=290,1 г. Раствор содержит NaOH=0,6 моль (24 г) и NaCl(остаток)=0,2 моль. Отобранная порция 58,02 г — это 58,02/290,1=0,20 (ровно 20%) от всего раствора. ν(NaOH) в порции = 0,6·0,20=0,12 моль. 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 — для осаждения OH⁻ нужно ν(CuSO4)=0,12/2=0,06 моль. M(CuSO4)=160 г/моль. Масса CuSO4=0,06·160=9,6 г. Масса 20%-ного раствора CuSO4 = 9,6/0,20=48 г. Ответ: 48 г.

Вариант E06EE9 Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как масса раствора уменьшилась
на 23,2 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 175,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовую долю хлорида 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).

Правильный ответ: ≈5,05%

1) Электролиз раствора AgNO3: катод: Ag+ + e⁻ → Ag (серебро полностью восстанавливается, H2 не выделяется); анод: 2H2O − 4e⁻ → O2 + 4H+ (NO3− не окисляется). n(AgNO3) = 340×0,20/170 = 0,4 моль. Пусть n(Ag) = x моль осадилось (расходует x моль электронов), тогда n(O2) = x/4 моль. Убыль массы раствора = m(Ag)+m(O2) = 108x + 32×(x/4) = 108x+8x = 116x. 116x = 23,2 → x = 0,2 моль. n(Ag осадилось) = 0,2 моль (< 0,4 моль доступного AgNO3 — серебро не исчерпано). Остаток AgNO3 в растворе = 0,4−0,2 = 0,2 моль. n(HNO3), образовавшейся на аноде = 4×n(O2) = 4×0,05 = 0,2 моль. 2) Масса раствора после электролиза = 340 − 23,2 = 316,8 г. 3) Добавили 175,5 г 20%-ного NaCl: n(NaCl) = 175,5×0,20/58,5 = 0,6 моль. Реакция: AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3 n(AgNO3)=0,2 моль реагирует с 0,2 моль NaCl (осадок AgCl). Остаток NaCl = 0,6−0,2 = 0,4 моль (HNO3 с NaCl не реагирует — оба сильные электролиты, нет обмена). m(NaCl остаток) = 0,4×58,5 = 23,4 г. n(AgCl)↓ = 0,2 моль, m(AgCl) = 0,2×143,5 = 28,7 г. 4) Масса конечного раствора = 316,8 + 175,5 − 28,7 = 463,6 г. 5) Массовая доля NaCl: w(NaCl) = 23,4/463,6×100% ≈ 5,05%. Ответ: w(NaCl) ≈ 5,05%.

Вариант E0B435 Развёрнутый ответ

Растворимость хлорида алюминия при некоторой температуре составляет 53,4 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор хлорида алюминия массой 767 г разлили по двум колбам. В первую колбу добавили избыток раствора нитрата серебра, при этом выпало 344,4 г осадка. Во вторую колбу добавили 960 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю хлорида натрия в растворе, образовавшемся во второй колбе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(NaCl) ≈ 14,83%

1) Растворимость AlCl3=53,4 г/100 г воды → массовая доля насыщенного раствора=53,4/153,4. В 767 г раствора: m(AlCl3)=767×53,4/153,4=267 г (n=267/133,5=2 моль, M(AlCl3)=133,5 г/моль), m(воды)=500 г. 2) Раствор разлили НЕ поровну (находим доли из данных). Первая колба + избыток AgNO3: AlCl3+3AgNO3=Al(NO3)3+3AgCl↓. n(AgCl)=344,4/143,5=2,4 моль (M(AgCl)=143,5 г/моль). n(AlCl3, колба1)=2,4/3=0,8 моль, m(AlCl3,колба1)=0,8×133,5=106,8 г. Масса раствора в колбе1 (при той же концентрации 53,4/153,4): x=106,8×153,4/53,4=306,8 г. 3) Масса раствора во второй колбе=767-306,8=460,2 г. m(AlCl3,колба2)=267-106,8=160,2 г, n(AlCl3,колба2)=160,2/133,5=1,2 моль. 4) Добавили 960 г 40%-ного NaOH: m(NaOH)=384 г, n(NaOH)=384/40=9,6 моль. Реакция (с учётом избытка NaOH, растворяющего амфотерный гидроксид): AlCl3+4NaOH(изб.)=Na[Al(OH)4]+3NaCl. Нужно 4×1,2=4,8 моль NaOH (в наличии 9,6 моль — избыток, полное растворение, осадка не остаётся). n(NaCl)=3×1,2=3,6 моль, m(NaCl)=3,6×58,5=210,6 г (M(NaCl)=58,5 г/моль). 5) Масса конечного раствора (осадка нет — всё растворено в избытке NaOH) = 460,2+960=1420,2 г. 6) ω(NaCl)=210,6/1420,2×100%≈14,83%.

Вариант E84779 Развёрнутый ответ

Простое вещество, полученное при прокаливании смеси оксида кремния, угля и фосфата кальция, прореагировало с избытком хлора. Полученный продукт внесли в избыток раствора гидроксида калия. На образовавшийся раствор подействовали гидроксидом лития.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) Ca3(PO4)2+3SiO2+5C→(t°) 3CaSiO3+5CO↑+2P; 2) 2P+5Cl2(изб.)→2PCl5; 3) PCl5+8KOH(изб.)→K3PO4+5KCl+4H2O; 4) K3PO4+3LiOH→Li3PO4↓+3KOH

1) Электротермическое получение фосфора прокаливанием смеси фосфата кальция, оксида кремния и угля: Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C →(t°) 3CaSiO3 + 5CO↑ + 2P 2) Фосфор с избытком хлора образует высший хлорид: 2P + 5Cl2(изб.) → 2PCl5 3) PCl5, внесённый в избыток раствора гидроксида калия, полностью гидролизуется и нейтрализуется до фосфата (избыток щёлочи нейтрализует и промежуточную H3PO4, и выделяющийся HCl): PCl5 + 8KOH(изб.) → K3PO4 + 5KCl + 4H2O 4) На полученный раствор (содержащий K3PO4) подействовали гидроксидом лития — фосфат лития, в отличие от фосфатов натрия и калия, малорастворим и выпадает в осадок: K3PO4 + 3LiOH → Li3PO4↓ + 3KOH

Вариант EB379D Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата меди(II) часть вещества разложилась. При этом образовался твёрдый остаток массой 50,8 г. К остатку добавили 150 г
20%-ного раствора гидроксида натрия. При этом образовался раствор
с массой 159 г и массовой долей гидроксида натрия 13,84%. Определите объём смеси газов (в пересчёте на н.у.), выделившихся в результате частичного разложения нитрата меди(II).

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: 22,4 л

Разложение: 2Cu(NO3)2 --t°--> 2CuO + 4NO2↑ + O2↑. Пусть x моль Cu(NO3)2 разложилось (даёт x моль CuO), y моль осталось непрореагировавшим. Масса остатка: 80x+188y=50,8 г (M(CuO)=80, M(Cu(NO3)2)=188). Добавили NaOH (150 г·0,20=30 г, ν=0,75 моль). CuO с NaOH не реагирует (не амфотерен); реагирует только непрореагировавший Cu(NO3)2: Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaNO3 — расход NaOH=2y, осадок Cu(OH)2=y моль (M=98). Масса раствора после реакции = масса остатка + масса р-ра NaOH − масса твёрдых веществ (CuO и Cu(OH)2, выпавших/оставшихся нерастворёнными): (80x+188y)+150−(80x+98y)=159 → 90y+150=159 → 90y=9 → y=0,1 моль. Из первого уравнения: 80x+188·0,1=50,8 → 80x=32 → x=0,4 моль. Проверка через массовую долю NaOH: расход NaOH=2·0,1=0,2 моль (8 г), остаток NaOH=30−8=22 г; ω=22/159=13,84% ✓ — совпадает с условием. Газ: ν(NO2)=2x=0,8 моль; ν(O2)=0,5x=0,2 моль. Всего = 1,0 моль. V(газа)=1,0·22,4=22,4 л. Ответ: 22,4 л.

Вариант ECB1A5 Развёрнутый ответ

Растворимость аммиака составляет 640 л (н.у.) в литре воды. Растворимость хлороводорода $-$ 448 л (н.у.) в литре воды. Насыщенный раствор аммиака смешали с насыщенным раствором хлороводорода. При этом все вещества прореагировали полностью. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом образовалось 640 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 25%. Вычислите массовую долю нитрата серебра в добавленном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈52,31%

1) Реакция нейтрализации: NH3 + HCl → NH4Cl 2) Реакция с нитратом серебра: NH4Cl + AgNO3 → AgCl↓ + NH4NO3 Поскольку по условию все вещества прореагировали полностью и в конечном растворе (640 г) остаётся ЕДИНСТВЕННОЕ растворённое вещество (NH4NO3) с массовой долей 25%: m(NH4NO3) = 640×0,25 = 160 г → n(NH4NO3) = 160/80 = 2 моль. Значит n(NH3) = n(HCl) = n(AgNO3) = 2 моль (везде точное стехиометрическое соответствие, без остатка). 3) Расчёт масс насыщенных растворов NH3 и HCl: V(NH3) = 2×22,4 = 44,8 л. Объём воды для насыщенного раствора: 44,8/640 = 0,07 л = 70 г воды. Масса раствора NH3: 70 + 2×17 = 70+34 = 104 г. V(HCl) = 44,8 л. Объём воды: 44,8/448 = 0,1 л = 100 г воды. Масса раствора HCl: 100 + 2×36,5 = 100+73 = 173 г. 4) При смешивании (NH3+HCl→NH4Cl) масса сохраняется: m(р-ра NH4Cl) = 104+173 = 277 г. 5) Масса осадка AgCl: n(AgCl) = 2 моль, m(AgCl) = 2×143,5 = 287 г. 6) Масса добавленного раствора AgNO3: масса конечного раствора = m(р-ра NH4Cl) + m(р-ра AgNO3) − m(AgCl)↓ 640 = 277 + m(р-ра AgNO3) − 287 m(р-ра AgNO3) = 640 − 277 + 287 = 650 г. 7) m(AgNO3) = n×M = 2×170 = 340 г. Массовая доля AgNO3 в добавленном растворе: w(AgNO3) = 340/650×100% ≈ 52,31%. Ответ: w(AgNO3) ≈ 52,31%.

Вариант EDF5C5 Развёрнутый ответ

Через 640 г 20%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа.
К образовавшемуся раствору добавили 65 г цинка. Определите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля ZnSO4 в конечном растворе ≈ 20,80%

1) Исходные данные: m(р-ра CuSO4)=640 г, ω=20% → m(CuSO4)=128 г. M(CuSO4)=160 г/моль → n(CuSO4)=0,8 моль. 2) Электролиз проходит в две стадии. Стадия 1 (пока в растворе есть Cu2+): 2CuSO4+2H2O →(электролиз) 2Cu↓+O2↑+2H2SO4 Полное разложение 0,8 моль CuSO4 даёт n(O2)=0,4 моль (на этой стадии). Всего на аноде выделилось n(O2)=13,44/22,4=0,6 моль — БОЛЬШЕ, чем 0,4 моль от разложения CuSO4, значит после полного израсходования CuSO4 электролиз продолжился уже как электролиз воды. Стадия 2: 2H2O →(электролиз) 2H2↑+O2↑ n(O2) стадии 2 = 0,6-0,4=0,2 моль → n(H2) стадии 2 = 2·0,2=0,4 моль 3) Общие потери массы раствора: m(Cu)=0,8·64=51,2 г m(O2 всего)=0,6·32=19,2 г m(H2 стадии 2)=0,4·2=0,8 г Итого потеряно: 51,2+19,2+0,8=71,2 г Масса раствора после электролиза = 640-71,2=568,8 г В растворе — H2SO4 в количестве n=0,8 моль (образовалась на стадии 1, 1:1 с CuSO4). 4) Добавляем 65 г Zn (n=65/65=1 моль): Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑ H2SO4 (0,8 моль) — в недостатке, Zn — в избытке. Прореагировало n(Zn)=0,8 моль (масса 52 г), осталось непрореагировавшего Zn = 0,2 моль (13 г, остаётся твёрдым осадком, не в растворе). n(ZnSO4) образовалось = 0,8 моль, M(ZnSO4)=161 г/моль, m(ZnSO4)=128,8 г n(H2) выделилось = 0,8 моль, m(H2)=1,6 г 5) Масса конечного раствора = 568,8 + 52(растворившийся Zn) - 1,6(H2) = 619,2 г ω(ZnSO4) = 128,8/619,2 ≈ 0,2080 = 20,80% Ответ: массовая доля ZnSO4 ≈ 20,80%.

Вариант EE293A Развёрнутый ответ

Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 11,2 л (н.у.) газа.
К образовавшемуся раствору добавили 665,6 г 25%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля BaCl2 в конечном растворе ≈ 3,75%. Уравнения реакций: 1) 2CuSO4 + 2H2O --(электролиз)--> 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 2) 2H2O --(электролиз, после истощения CuSO4)--> 2H2↑ + O2↑ 3) H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl Вычисления: m(CuSO4)=640×0,15=96 г; M(CuSO4)=160 г/моль; n(CuSO4)=96/160=0,6 моль. n(O2) на аноде всего = 11,2/22,4=0,5 моль — весь этот кислород образуется из воды (сульфат не окисляется), значит через раствор прошло 4×0,5=2 моль электронов. На катоде эти электроны сначала расходуются на восстановление Cu2+ (0,6 моль CuSO4 требует 1,2 моль электронов) — весь CuSO4 израсходован, выделилось 0,6 моль Cu. Оставшиеся 2-1,2=0,8 моль электронов идут на выделение H2: n(H2)=0,8/2=0,4 моль. Масса, потерянная раствором = m(Cu)+m(H2)+m(O2) = 0,6×64+0,4×2+0,5×32 = 38,4+0,8+16=55,2 г. Масса раствора после электролиза = 640-55,2=584,8 г. В растворе образовалось n(H2SO4)=0,6 моль (столько же, сколько прореагировало CuSO4; последующий электролиз воды не меняет количество H2SO4). m(BaCl2)=665,6×0,25=166,4 г; M(BaCl2)=208 г/моль; n(BaCl2)=166,4/208=0,8 моль. Реакция: H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl. H2SO4 (0,6 моль) — в недостатке, реагирует полностью, расходуя 0,6 моль BaCl2; остаток BaCl2=0,8-0,6=0,2 моль (масса=0,2×208=41,6 г). Масса осадка BaSO4=0,6×233=139,8 г. Масса конечного раствора = 584,8+665,6-139,8=1110,6 г. Массовая доля BaCl2 = 41,6/1110,6×100%≈3,75%.

1) Вычисляем исходное количество CuSO4: m=640×0,15=96 г; M(CuSO4)=160 г/моль; n=96/160=0,6 моль. 2) Электролиз раствора CuSO4: на катоде восстанавливается медь (Cu2++2e-→Cu), на аноде окисляется вода (сульфат-ион не окисляется): суммарно 2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4. Общий объём O2 на аноде = 11,2 л → n(O2)=0,5 моль, что соответствует переносу 2 моль электронов (4e- на молекулу O2). 3) Эти 2 моль электронов сначала расходуются на осаждение всей меди: n(CuSO4)=0,6 моль требует 1,2 моль электронов — весь CuSO4 израсходован. Оставшиеся 0,8 моль электронов идут на электролиз воды с выделением водорода на катоде: n(H2)=0,8/2=0,4 моль. 4) Масса, потерянная раствором за счёт выделившихся Cu, H2 и O2: 0,6×64+0,4×2+0,5×32=38,4+0,8+16=55,2 г. Масса раствора после электролиза = 640-55,2=584,8 г, содержит n(H2SO4)=0,6 моль (образовавшейся на первой стадии). 5) Добавляем 665,6 г 25%-ного раствора BaCl2: m(BaCl2)=166,4 г, n(BaCl2)=166,4/208=0,8 моль. 6) Реакция H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl: H2SO4 (0,6 моль) в недостатке относительно BaCl2 (0,8 моль), реагирует полностью; образуется 0,6 моль осадка BaSO4 (масса 139,8 г), остаётся избыток BaCl2 = 0,2 моль (41,6 г). 7) Масса конечного раствора = 584,8(после электролиза)+665,6(добавленный раствор BaCl2)-139,8(осадок)=1110,6 г. 8) Массовая доля BaCl2 = 41,6/1110,6×100%≈3,75%.

Вариант EE4984 Развёрнутый ответ

Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃· $semantics$ 10H₂O). Определите массовую долю карбоната натрия
в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля Na2CO3 в конечном растворе ≈ 5,97%

1) Растворение фосфида кальция в соляной кислоте: Ca3P2 + 6HCl → 3CaCl2 + 2PH3↑ M(Ca3P2)=3·40+2·31=182 г/моль → n(Ca3P2)=18,2/182=0,1 моль m(HCl)=182,5·0,20=36,5 г → n(HCl)=36,5/36,5=1 моль На реакцию с 0,1 моль Ca3P2 нужно 0,6 моль HCl — в наличии 1 моль (избыток 0,4 моль). n(CaCl2)=0,3 моль; n(PH3)=0,2 моль, m(PH3)=0,2·34=6,8 г (улетучивается) Масса раствора после растворения Ca3P2 = 182,5+18,2-6,8 = 193,9 г (в растворе: 0,3 моль CaCl2 и 0,4 моль избыточной HCl) 2) Добавляем кристаллическую соду Na2CO3·10H2O: M=106+10·18=286 г/моль → n=200,2/286=0,7 моль (даёт n(Na2CO3)=0,7 моль) Сода реагирует в две стадии — сначала со свободной кислотой (быстрее), затем с солью кальция: Стадия А: Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑ На нейтрализацию 0,4 моль HCl нужно 0,2 моль Na2CO3; остаток Na2CO3 = 0,7-0,2=0,5 моль n(CO2)=0,2 моль, m(CO2)=8,8 г Стадия Б: Na2CO3+CaCl2→CaCO3↓+2NaCl На осаждение 0,3 моль CaCl2 нужно 0,3 моль Na2CO3 — в наличии 0,5 моль (достаточно, избыток остаётся) Остаток Na2CO3 после обеих стадий = 0,5-0,3=0,2 моль n(CaCO3 осадка)=0,3 моль, m(CaCO3)=30 г 3) Масса конечного раствора = 193,9(раствор до соды) + 200,2(вся сода, включая кристаллизационную воду) - 8,8(CO2) - 30(осадок CaCO3) = 355,3 г Масса оставшегося Na2CO3 = 0,2·106=21,2 г ω(Na2CO3) = 21,2/355,3 ≈ 0,0597 = 5,97% Ответ: массовая доля Na2CO3 в конечном растворе ≈ 5,97%.

Вариант F0638A Развёрнутый ответ

К 117,6 г 25%-ного раствора серной кислоты добавили 16 г оксида железа(III). После окончания реакции в раствор внесли 12,6 г сульфита натрия. Вычислите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе. В условиях, при которых были проведены реакции, растворимость сульфата железа(II) составляет 29,5 г на 100 г воды, сульфата железа(III) – 440 г на 100 г воды, растворимость сульфата натрия – 28 г на 100 г воды. Возможным образованием кислых солей и процессами гидролиза пренебречь.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(Na2SO4) в конечном растворе ≈ 9,94%

M(H2SO4)=98. m(H2SO4)=117,6×0,25=29,4 г. n(H2SO4)=29,4/98=0,3 моль. M(Fe2O3)=160. n(Fe2O3)=16/160=0,1 моль. Реакция 1: Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O. Нужно 0,3 моль H2SO4 на 0,1 моль Fe2O3 — точное стехиометрическое соответствие, оба реагента расходуются полностью. n(Fe2(SO4)3)=0,1 моль=40 г (M=400). Образовалось H2O: 0,3 моль=5,4 г. Масса раствора после реакции 1: 117,6(исходный раствор)+16(Fe2O3)=133,6 г (Fe2O3 полностью растворился, газов не выделялось). Вода в системе: исходно в растворе H2SO4 было 117,6−29,4=88,2 г воды; плюс образовалось 5,4 г — итого 93,6 г воды после реакции 1. Добавили Na2SO3: M(Na2SO3)=126. n=12,6/126=0,1 моль. Реакция 2 (окислительно-восстановительная: Fe3+ окисляет сульфит до сульфата, восстанавливаясь до Fe2+): Fe2(SO4)3+Na2SO3+H2O→2FeSO4+Na2SO4+H2SO4. Нужно 0,1 моль Fe2(SO4)3 на 0,1 моль Na2SO3 — точное соответствие, оба реагируют полностью (расходуется 0,1 моль H2O=1,8 г). Образуется: FeSO4 — 0,2 моль=30,4 г (M=152); Na2SO4 — 0,1 моль=14,2 г (M=142); H2SO4 — 0,1 моль=9,8 г (M=98, образуется заново). Вода после реакции 2: 93,6−1,8=91,8 г. Масса раствора после реакции 2 (до учёта возможного превышения растворимости): 133,6+12,6=146,2 г. Проверка растворимости: FeSO4 — растворимость 29,5 г/100 г воды. Максимум растворимо в 91,8 г воды: 29,5×0,918=27,081 г. У нас 30,4 г FeSO4 — ПРЕВЫШАЕТ растворимость! Избыток выпадает в осадок: 30,4−27,081=3,319 г. Na2SO4 — растворимость 28 г/100 г воды, максимум в 91,8 г воды: 28×0,918=25,7 г. У нас только 14,2 г — не превышает, осадка нет. Масса конечного раствора (после удаления осадка избыточного FeSO4): 146,2−3,319=142,881 г. Массовая доля Na2SO4 в конечном растворе: ω=14,2/142,881=0,09939=9,94%. Ответ: ω(Na2SO4)≈9,94%.

Вариант F202DE Развёрнутый ответ

Нитрат железа(II) прокалили. Полученный твёрдый остаток растворили
в иодоводородной кислоте. Образовавшуюся соль поместили в раствор азотной кислоты. В результате реакции получили окрашенное простое вещество и бесцветный газообразный оксид. Простое вещество отделили,
а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната калия.

Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Правильный ответ: 1) 4Fe(NO3)2=2Fe2O3+8NO2+O2; 2) Fe2O3+6HI=2FeI2+I2+3H2O; 3) FeI2+4HNO3(разб.)=Fe(NO3)3+I2+NO+2H2O; 4) 2Fe(NO3)3+3K2CO3+3H2O=2Fe(OH)3+3CO2+6KNO3

1) Прокаливание нитрата железа(II): при разложении Fe2+ окисляется до Fe3+ продуктами распада нитрата: 4Fe(NO3)2 →(t°) 2Fe2O3 + 8NO2↑ + O2↑. Твёрдый остаток — Fe2O3. 2) Fe2O3 растворили в иодоводородной кислоте — окислительно-восстановительная реакция (Fe3+ окисляет I^-): Fe2O3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 3H2O. Образовавшаяся соль — FeI2. 3) FeI2 в растворе азотной кислоты — окрашенное простое вещество (I2) и бесцветный газообразный оксид (NO, разбавленная HNO3): FeI2 + 4HNO3(разб.) = Fe(NO3)3 + I2↓ + NO↑ + 2H2O 4) Простое вещество отделили; к оставшемуся раствору Fe(NO3)3 прилили раствор K2CO3 — совместный гидролиз: 2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6KNO3 Все четыре уравнения приведены выше.

Вариант F552BB Развёрнутый ответ

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждения ионов серебра из отобранной порции раствора.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ≈29.3 г 10%-ного раствора NaCl

1) Исходный раствор AgNO3. Масса AgNO3: 340 г × 0.20 = 68 г. M(AgNO3)=170 г/моль. n(AgNO3)=68/170=0.4 моль. 2) Электролиз. 4AgNO3 + 2H2O →(электролиз) 4Ag + O2↑ + 4HNO3 Газ на аноде — O2: n(O2)=1.12/22.4=0.05 моль. По уравнению (4AgNO3:1O2) прореагировало n(AgNO3)=4×0.05=0.2 моль, выделилось n(Ag)=0.2 моль (масса 0.2×108=21.6 г). Остаток непрореагировавшего AgNO3: 0.4−0.2=0.2 моль (масса 34 г). Масса выделившегося O2: 0.05×32=1.6 г. Масса раствора после электролиза: 340−21.6−1.6=316.8 г. 3) Отобранная порция. Массовая доля AgNO3 в растворе после электролиза: ω=34/316.8=0.10732 (10.73%). Масса AgNO3 в порции 79.44 г: m=79.44×0.10732≈8.526 г. n(AgNO3 в порции)=8.526/170≈0.05015 моль. 4) Осаждение серебра хлоридом натрия. AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3 n(NaCl)=n(AgNO3)≈0.05015 моль. Масса NaCl: 0.05015×58.5≈2.934 г. Масса 10%-ного раствора NaCl: m=2.934/0.10≈29.3 г. Ответ: ≈29.3 г.

Вариант F807F3 Развёрнутый ответ

Через 500 г раствора хлорида бария, в котором 53% от общей массы раствора составляет масса протонов в ядрах всех атомов, пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 896 мл (н.у.) газа.
К образовавшемуся в результате электролиза раствору добавили 63,6 г карбоната натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).

Правильный ответ: Массовая доля Na2CO3 в конечном растворе ≈ 2,29%. Уравнения: BaCl2 + 2H2O →(электролиз) Ba(OH)2 + H2↑ + Cl2↑; BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaCl; Ba(OH)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaOH.

1) Определение массы BaCl2 в растворе через 'массу протонов'. Число протонов в ядре атома = атомный номер Z, масса протонов одного атома ≈ Z (в а.е.м.). Доля массы протонов в BaCl2 (M=208, протонов: Ba(Z=56)+2×Cl(Z=17)=56+34=90) составляет 90/208=45/104. Доля массы протонов в H2O (M=18, протонов: 2×H(Z=1)+O(Z=8)=2+8=10) составляет 10/18=5/9. Пусть масса BaCl2 = x г, масса воды = (500-x) г. Уравнение: x×(45/104)+(500-x)×(5/9)=0,53×500=265. Решаем (домножив на 936): 405x+520(500-x)=248040 → 405x+260000-520x=248040 → -115x=-11960 → x=104 г. Значит n(BaCl2)=104/208=0,5 моль, масса воды=500-104=396 г. 2) Электролиз раствора BaCl2 (Ba2+ слишком активен, на катоде выделяется H2; Cl- бескислородный, на аноде выделяется Cl2): BaCl2 + 2H2O →(электролиз) Ba(OH)2 + H2↑ + Cl2↑. n(Cl2)=896/22400=0,04 моль (на аноде), по уравнению n(BaCl2 прореагировавшего)=n(H2)=n(Cl2)=0,04 моль, n(Ba(OH)2 образовалось)=0,04 моль. Остаток непрореагировавшего BaCl2=0,5-0,04=0,46 моль. Масса выделившихся газов: m(H2)=0,04×2=0,08 г, m(Cl2)=0,04×71=2,84 г; масса раствора после электролиза=500-0,08-2,84=497,08 г. 3) Добавили 63,6 г Na2CO3: n(Na2CO3)=63,6/106=0,6 моль. Реакции: BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaCl; Ba(OH)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaOH. Общее количество Ba2+ (сохраняется с самого начала) = 0,46+0,04=0,5 моль. Так как n(Na2CO3)=0,6 моль больше n(Ba2+)=0,5 моль, весь барий осаждается (0,5 моль BaCO3), а избыток Na2CO3 = 0,6-0,5=0,1 моль остаётся в растворе. Масса осадка BaCO3=0,5×197=98,5 г. 4) Масса конечного раствора = 497,08 (после электролиза) + 63,6 (добавленный Na2CO3) - 98,5 (осадок BaCO3) = 462,18 г. Масса оставшегося (избыточного) Na2CO3 = 0,1×106=10,6 г. Массовая доля Na2CO3 = 10,6/462,18≈0,0229=2,29%. Ответ: ≈2,29%.

Вариант FD602A Развёрнутый ответ

При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 73,2 г добавили к 663,6 г 15%-ного раствора карбоната натрия. При этом массовая доля соды в растворе уменьшилась в полтора раза. Вторую часть массой 24,4 г полностью растворили при нагревании в 245 г
20%-ного раствора серной кислоты. Вычислите массовую долю кислоты
в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Правильный ответ: ω(H2SO4) ≈ 8,02%

1) Разложение нитрата алюминия: 4Al(NO3)3=(t°)=2Al2O3+12NO2↑+3O2↑. Твёрдый остаток после прокаливания содержит смесь неразложившегося Al(NO3)3 и образовавшегося Al2O3, разделённую на две пропорциональные части (73,2 г и 24,4 г, в соотношении ровно 3:1). 2) Пусть в первой части (73,2 г) содержится a моль Al(NO3)3 (M=213) и b моль Al2O3 (M=102): 213a+102b=73,2. 3) Реакция с содой (мутный гидролиз): 2Al(NO3)3+3Na2CO3+3H2O=2Al(OH)3↓+6NaNO3+3CO2↑ (Al2O3 в водном растворе соды практически не реагирует, остаётся нерастворённым). Исходно n(Na2CO3)=663,6×0,15/106=0,939 моль (m=99,54 г). Расход соды=1,5a моль. Масса раствора после реакции = 663,6+73,2-156a(осадок Al(OH)3)-102b(нерастворённый Al2O3)-66a(выделившийся CO2) = 663,6-9a (после подстановки 102b=73,2-213a). Новая массовая доля соды (уменьшилась в 1,5 раза, с 15% до 10%): (99,54-159a)/(663,6-9a)=0,10. Решаем: 33,18=158,1a → a≈0,2099 моль. Тогда b=(73,2-213×0,2099)/102≈0,2794 моль. 4) Вторая часть (24,4 г) — ровно в 3 раза меньше первой (73,2/24,4=3), поэтому содержит a'=a/3≈0,0700 моль Al(NO3)3 и b'=b/3≈0,0931 моль Al2O3. 5) Растворение в 245 г 20%-ной H2SO4 (m(H2SO4)=49 г, n=0,5 моль): Al(NO3)3 просто растворяется (уже растворимая соль, не реагирует химически с серной кислотой в этих условиях), а Al2O3 реагирует: Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O, расходуя 3×0,0931≈0,2794 моль H2SO4. Остаток H2SO4=0,5-0,2794≈0,2206 моль (m≈21,62 г). 6) Масса конечного раствора (всё растворилось без осадка/газа) = 24,4+245=269,4 г. 7) ω(H2SO4)=21,62/269,4×100%≈8,02%. Уверенность ниже обычной из-за сложной многоступенчатой стехиометрии с не вполне 'круглыми' промежуточными значениями — рекомендуется проверить вручную.

Комбинированная расчётная задача