Решение задач по химии

NovaInfo 129, с.74-76, скачать PDF
Опубликовано
Раздел: Педагогические науки
Язык: Русский
Просмотров за месяц: 5
CC BY-NC

Аннотация

Представлены интересные задачи по химии и способы их решения. Эти задачи были предложены учителям химии при проведении олимпиады по химии в Выборгском районе Ленинградской области в 2021 году. Всего было представлено 10 задач различной сложности. При правильном решении всех задач участник (учитель) получал 100 баллов.

Ключевые слова

ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ, РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ, УЧИТЕЛЯ ХИМИИ, ОЦЕНОЧНЫЕ БАЛЛЫ, ОЛИМПИАДА ПО ХИМИИ

Текст научной работы

Задача 1

Определить массовую долю растворённого вещества в растворе, полученном добавлением 8 г оксида фосфора (V) к 220 г воды. Ответ дать с точностью до 0,1 % (10 баллов).

Ответ: 4,8 %.

Решение

При растворении оксида фосфора (V) в воде протекает химическая реакция:

Р2О5 + 3 Н2О → 2 Н3РО4

Значит, растворённым веществом будет ортофосфорная кислота.

Для определения её массовой доли необходимо найти массу вещества и массу раствора. Массу раствора найдём по закону сохранения массы веществ:

m (раствора) = m (H2O) + m (P2O5) = 220 + 8 = 228 (г).

Для определения массы кислоты, необходимо найти её количество по уравнению реакции.

М (P2O5) = 62 + 80 = 142 (г/моль). n (P2O5) = 8 / 142 = 0,0563 (моль).

n (Н3РО4) = 2 х 0,0563 = 0,1126 (моль).

m (Н3РО4) = n (Н3РО4) x M (Н3РО4) = 0,1126 x 98 = 11,03 (г).

Теперь определим массовую долю Н3РО4 в полученном растворе:

ω (Н3РО4) = [m (Н3РО4) / m (раствора)] x 100 % = (11,03 / 228) х 100 % = 4,8 %

Ответ: ω (Н3РО4) = 4,8 %.

Задача 2

Рассчитайте, какой объём водорода (н.у.) выделится при полном растворении в соляной кислоте 10 г простого вещества, в атоме которого находится 26 протонов (10 баллов).

Ответ: 4 л.

Решение

Простое вещество, содержащее 26 протонов (порядковый номер химического элемента) — это железо.

Запишем уравнение реакции железа с соляной кислотой:

Fe + 2HCl → FeCl2+ H2

По уравнению реакции количество выделившегося водорода равно количеству вступившего в реакцию железа.

Найдём объём водорода при н.у.

n (H2) = n (Fe) = m (Fe) / M (Fe) = 10 / 56 = 0,179 (моль)

V (H2) = n (H2) x VM = 0,179 x 22,4 = 4 (л).

Ответ: V(H2) = 4 л.

Задача 3

Смесь порошков меди и алюминия массой 3 г разделили на две равные части. Одну часть обработали при н.у. концентрированной азотной кислотой. При этом выделилось 0,5 л бурого газа. Вторую часть обработали при тех же условиях избытком бромоводородной кислоты. Какой объём водорода при этом выделился?

Примечание: реакция между алюминием и концентрированной азотной кислотой не протекает. (Алюминий пассивируется). (15 баллов).

Ответ: 0,99 л.

Решение

Запишем уравнение реакции:

Cu + 4HNO3 (конц.) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑(бурый газ) + 2H2O

Al + HNO3 (конц.) — реакция не идёт. Алюминий пассивируется холодной концентрированной азотной кислотой.

Cu + HBr — реакция не идёт. Медь не может вытеснить водород из кислот (стоит в ряду напряжений металлов после водорода).

Происходит также реакция:

2Al + 6HBr → 2AlBr3 + 3H2

Зная V(NO2), найдём его количество:

n(NO2) = V/VM = 0,5 / 22,4 = 0,022 (моль)

По уравнению реакции количество меди, вступающей в реакцию с азотной кислотой, в 2 раза меньше количества оксида азота (IV).

Значит, в реакцию вступило: 0,022 / 2 = 0,011 (моль) меди.

Теперь можно найти массу прореагировавшей меди:

m(Cu) = n(Cu) x M(Cu) = 0,011 х 64 = 0,704 (г).

Так как смесь металлов была разделена на две равные части, то:

m(Al) = 1,5 — m(Cu) = 1,5 — 0,704 = 0,796 (г).

Найдём количество алюминия:

n(Al) = 0,796 / 27 = 0,0295 (моль).

По уравнению реакции n(H2) в полтора раза больше, чем n(Al).

Найдём объём выделяющегося водорода:

V(H2) = n(H2) x VM = 0,0295 х 1,5 х 22,4 = 0,99 (л).

Ответ: V(H2) = 0,99 л.

Задача 4

К 35 мл 15 % водного раствора водного раствора азотной кислоты

(ρ = 1,08 г/мл) прибавили 2,34 г гидроксида алюминия. Какую реакцию среды будет иметь полученный раствор? (10 баллов).

Ответ: кислую среду.

Решение

Запишем уравнение реакции между азотной кислотой и гидроксидом алюминия:

3HNO3 + Al(OH)3 → Al(NO3)3 + 3H2O

Найдём количества реагирующих веществ:

n(Al(OH)3) = 2,34 / 78 = 0,03 (моль).

n(HNO3) = (V ρ ω) / M = (35 x 1,08 x 0,15) / 63 = 5,67 / 63 = 0,09 (моль).

По уравнению реакции, эти вещества должны взаимодействовать в соотношении: 3 моль HNO3 к 1 моль Al(OH)3.

Следовательно, имеющаяся смесь является стехиометрической (т.е. оба вещества прореагируют полностью и в образующемся водном растворе будет только нитрат алюминия).

Однако, нитрат алюминия (соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием) в водном растворе гидролизуется по катиону.

Следовательно, в полученном растворе среда будет кислая.

Ответ: будет кислая среда.

Задача 5

Предложите уравнения реакций, соответствующих последовательности превращений:

-ин → -аль → -овая кислота → -ат → -ол (5 баллов).

Решение и ответ (Рис. 1)

Решение Задачи 5.
Рисунок 1. Решение Задачи 5.

Задача 6

Весь углекислый газ, полученный при сжигании 3,2 л метана, пропустили через 38,2 мл 32 % раствора гидроксида калия (ρ = 1,31 г/мл).

Какая соль образуется и какова её массовая доля в растворе? Ответ дать с точностью до 0,1 % (10 баллов).

Ответ: К2СО3. ω (К2СО3) = 35,0 %.

Решение

СН4 + 2 О2 → СО2↑ + 2 Н2О (горение)

n(CH4) = V(CH4) / VM = 3,2 / 22,4 = 0,143 (моль)

n(CO2) = n(CH4) = 0,143 (моль)

m(раствора КОН) = ρ(раствора КОН) х V(раствора КОН) = 1,31 х 38,2 = 50,042 (г)

m(KOH) = ω(KOH) x m(раствора КОН) = 0,32 x 50,042 = 16,013 (г)

n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 16,013 / 56 = 0,286 (моль)

CO2 + 2 KOH → K2CO3 + H2O

Образуется соль K2CO3 в количестве 0,143 моль:

n(K2CO3) = n(CO2) = 0,143 моль

m(K2CO3) = n(K2CO3) x M(K2CO3) = 0,143 x 138 = 19,73 (г)

m(раствора) = m(раствора КОН) + m(СО2) = 50,042 + 0,143 х 44 = 56,334 (г)

ω(K2CO3) = (m(K2CO3) x 100) / m(раствора) = 1973 / 56,334 = 35,023 (%) или

35, 0 % (с точностью до 0,1 %).

Ответ: К2СО3. ω (К2СО3) = 35,0 %.

Задача 7

ОВР (10 баллов).

Решение и ответ (Рис. 2)

Решение Задачи 7.
Рисунок 2. Решение Задачи 7.

Задача 8

ОВР (с двумя восстановителями и одним окислителем) (15 баллов).

Решение и ответ (Рис. 3)

Решение Задачи 8.
Рисунок 3. Решение Задачи 8.

Задача 9

Вывести структурные формулы: а) пирофосфорной кислоты; б) гидрокарбоната кальция; в) дигидрофосфата аммония (5 баллов).

Решение и ответ (Рис. 4)

Решение Задачи 9.
Рисунок 4. Решение Задачи 9.

Задача 10

Какова степень окисления никеля в кислородном соединении, содержащем 21,4 % кислорода? (10 баллов).

Ответ: +2

Решение

NixOy

ω (Ni) = 100 — 21,4 = 78,6 (%)

n (O) = 21,4 / 16 = 1,3 (моль)

n (Ni) = 78,6 / 59 = 1,3 (моль)

n (O): n (Ni) = 1:1

NiO оксид никеля (II)

Степень окисления никеля +2

Ответ: +2

Читайте также

Список литературы

  1. Задачи по химии с решениями / М.И. Реховская, Л.К. Степанова, Я.В. Зачиняев. — Луга: КГУ имени Кирилла и Мефодия, 2002. — 160 с.
  2. Винокур А.Г., Грималюк И.М. Сборник примеров и задач по неорганической и органической химии. — Минск: Народная асвета, 1966. — 140 с.
  3. Химия: методические указания / Под ред. В.Д. Хрипуна. — СПб: Изд-во СПбГУ, 2017. — 76 с.
  4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы: Учеб. пособие. — М.: Высшая школа, 1986. — 240 с.
  5. Абкин Г.Л. Задачи и упражнения по химии: Пособие для учителей. — М.: Просвещение, 1980. — 110 с.

Цитировать

Зачиняев, Я.В. Решение задач по химии / Я.В. Зачиняев, Л.И. Ковалёва, А.В. Зачиняева. — Текст : электронный // NovaInfo, 2021. — № 129. — С. 74-76. — URL: https://novainfo.ru/article/18832 (дата обращения: 03.12.2022).

Поделиться