Восьмой тренировочный вариант ЕГЭ по химии.

Видео

Из видео вы узнаете, как правильно производить рассчеты по химическим формулам и как найти массовую долю.

Вычисление молярной массы

Молярная масса — физическое свойство вещества, определяемое как отношение массы этого вещества к количеству вещества в молях, то есть, это масса одного моля вещества.

Молярная масса соединений равна сумме молярных масс элементов, из которых состоит соединение, с учетом количества атомов в соединении.

Другие конвертеры

Конвертеры единиц измерения, используемых при измерении скорости передачи данных, в типографике и обработке изображений, для измерения объема лесоматериалов, а также десятичные приставки и калькулятор молярной массы химических соединений

Задание 29

H2S 8HNO3 = H2SO4 8NO2 4H2O

8∙ | N 5 ē → N 1

1∙ | S-2 – 8ē → S 6

Азот в степени окисления 5 (или азотная кислота) является окислителем.

Сера в степени окисления -2 (или сероводород) – восстановителем.

Задание 30

Вариант ответа

Cu(NO3)2 H2S = CuS 2HNO3

Cu2 2NO3- H2S = CuS 2H 2NO3-

Cu2 H2S = CuS 2H

Задание 31

1) 10NaHSO4 4Mg = 4MgSO4 5Na2SO4 H2S 4H2O

2) H2S 8HNO3 = H2SO4 8NO2 4H2O

3) Ba(NO3)2 H2SO4 = BaSO4 2HNO3

4) BaSO4 4C = BaS 4CO

Задание 33

К 245 г насыщенного раствора аммиака (при н.у. в 1 л воды растворяется 700 л аммиака) добавили 135 г раствора сульфата алюминия, в результате чего концентрация сульфата аммония в растворе составила 12%. Далее к образовавшемуся раствору, не отделяя осадок, прилили 700 г 35%-ного раствора серной кислоты.

Вычислите концентрацию сульфата аммония в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин). (Молярный объем газов в условии задачи принять 22,4 л/моль.)

Решение:

6NH3 6H2O Al2(SO4)3 → 2Al(OH)3 3(NH4)2SO4 (I)

2NH3 H2SO4 → (NH4)2SO4 (II)

2Al(OH)3 3H2SO4 → Al2(SO4)3 6H2O (III)

Рассчитаем количество аммиака в эталонном насыщенном растворе из данных о его растворимости.nэт.(NH3) = 700 л/22,4 л/моль = 31,25 моль, тогда mэт.(NH3) = 31,25 моль · 17 г/моль = 531,25 г.

Тогда масса эталонного раствора будет составлять:mэт.р-ра(NH3) = 1000 г 531,25 г = 1531,25 г.

Для нахождения массы аммиака в 245 г насыщенного раствора составим пропорцию:1531,25 г раствора − 531,25 г аммиака245 г раствора − y г аммиака, откуда y = 85 г.

m(NH3) = 85 г, тогда количество вещества аммиака в 245 г насыщенного раствора будет равно n(NH3) = 5 моль.

Пусть количество вещества гидроксида алюминия составляет х моль, тогда количество вещества сульфата аммония будет составлять 1,5x моль.

В свою очередь, после добавления раствора сульфата алюминия имеем:1,5x · 132/(245 135 – 78x) = 0,12, откуда x = 0,22 моль гидроксида алюминия, тогда 0,33 моль сульфата аммония в образовавшемся растворе.

После добавления сульфата алюминия в первом растворе остается 5 – 0,66 = 4,34 моль аммиака.

Вычислим количество вещества серной кислоты:n(H2SO4) = 700 г · 0,35/98 = 2,5 моль.

При добавлении раствора серной кислоты в первую очередь с ней будет реагировать оставшийся в растворе аммиак, а реакция с гидроксидом алюминия, находящимся в осадке, не начнется пока не будет нейтрализован весь аммиак.

По уравнению II  с 4,34 моль аммиака прореагирует в два раза меньшее количество серной кислоты, т.е. 2,17 моль.

Тогда на реакцию с гидроксидом алюминия останется 2,5 − 2,17 = 0,33 моль серной кислоты. Исходя из этого же уравнения следует, что и гидроксид алюминия и серная кислота прореагируют полностью, а количество образовавшегося дополнительного количества сульфата аммония будет равно 0,33 моль.

Таким образом, общее количество вещества сульфата аммония будет составлять:nобщее((NH4)2SO4) = 2,17 0,33 = 2,5 моль.

Общая масса сульфата аммония:mобщая((NH4)2SO4) = 132 г/моль = = 330 г.

Общая масса конечного раствора:mконечного(р-ра) = 245 135 700 = 1080 г

Массовая доля сульфата аммония в конечном растворе:w((NH4)2SO4) = 330 г/1080 г · 100% = 30,56%

Ответ: w((NH4)2SO4) = 330 г/1080 г · 100% = 30,56%

Задание 34

Известно, что массовые доли кислорода и водорода в некотором органическом соединении равны 54,55 и 4,54% соответственно. Известно, что при полном гидролизе данного соединения действием водного раствора серной кислоты образуется два соединения с мольным соотношением 3:

1, первое из которых способно вступать в реакцию серебряного зеркала.На основании данных условия задания:1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;3) напишите уравнение реакции гидролиза искомого соединения действием избытка водного раствора гидроксида натрия.

Решение:

Рассчитаем массовую долю углерода в искомом органическом соединении:w(C) = 100% − 54,55% − 4,54% = 40,91 %

Представим себе навеску искомого вещества массой 100 г. Тогда массы химических элементов в граммах будут численно равны массовым долям этих же элементов в процентах.

Тогда:n(C) = m/M = 40,91/12 = 3,41 моль,n(H) = m/M = 4,54/1 = 4,54 моль,n(O) = m/M = 54,55/16 = 3,41 моль.n(C) : n(H) : n(O) = 3,41 : 4,54 : 3,41 = 1 : 1,33 : 1 = 3 : 4 : 3

Таким образом, простейшая формула искомого соединения С3H4O3.

Исходя из условия следует, что искомое соединение может представлять собой сложный эфир с тремя сложноэфирными группами.

Три сложноэфирные группы содержат 6 атомов кислорода, что означает, что простейшую формулу нужно умножить минимум на 2.

Тогда молекулярная формула будет C6H8O6

Исходя из того, что один из продуктов гидролиза искомого соединения вступает в реакцию серебряного зеркала, логично предположить, что оно представляет собой сложный эфир глицерина и муравьиной кислоты, структурная формула которого:

Задача:

Смешали 200 г раствора глюкозы с массовой концентрацией 25% и 300 г раствора глюкозы с массовой концентрацией 10%. Найти массовую концентрацию полученного раствора, ответ округлить до целых.

Использование конвертера «вычисление молярной массы»

На этих страницах размещены конвертеры единиц измерения, позволяющие быстро и точно перевести значения из одних единиц в другие, а также из одной системы единиц в другую. Конвертеры пригодятся инженерам, переводчикам и всем, кто работает с разными единицами измерения.

Пользуйтесь конвертером для преобразования нескольких сотен единиц в 76 категориях или несколько тысяч пар единиц, включая метрические, британские и американские единицы. Вы сможете перевести единицы измерения длины, площади, объема, ускорения, силы, массы, потока, плотности, удельного объема, мощности, давления, напряжения, температуры, времени, момента, скорости, вязкости, электромагнитные и другие.

Для представления очень больших и очень малых чисел в этом калькуляторе используется компьютерная экспоненциальная запись, являющаяся альтернативной формой нормализованной экспоненциальной (научной) записи, в которой числа записываются в форме a · 10x. Например:

1 103 000 = 1,103 · 106 = 1,103E 6. Здесь E (сокращение от exponent) — означает «· 10^», то есть «…умножить на десять в степени…». Компьютерная экспоненциальная запись широко используется в научных, математических и инженерных расчетах.

Массовая доля

Начнём с простого, но в то же время нужного способа выражения концентрации компонента в смеси — массовой доли.

Массовая доля есть отношение массы данного компонента к сумме масс всех компонентов. Обозначать её принято буквой w или ω (омега).

Рассчитывается массовая доля по формуле:

Large w_{i}=frac{m_{i}}{m}, ;;;;;(1)

где Large w_{i} — массовая доля компонента i в смеси,

Large m_{i} — масса этого компонента,

m — масса всей смеси.

И сразу разберём на примере:

Массовая доля примесей

В задачах часто дается концентрация примесей в веществе или вещества в его минералах. Следует обратить внимание на то, что концентрация (массовая доля) чистого соединения будет определяться путем вычитания из 100% доли примеси.

Например, если говорится, что из минерала получают железо, а процент примесей 80%, то чистого железа в минерале 100 — 80 = 20%.

Соответственно, если написано, что в минерале содержится только 20% железа, то во все химические реакции и в химическом производстве будут участвовать именно эти 20%.

Например, для реакции с соляной кислотой взяли 200 г природного минерала, в котором содержание цинка 5%. Для определения массы взятого цинка пользуемся той же формулой:

? = (m (в-ва) · m (р-ра)) / 100% ,

из которой находим неизвестную m раствора:

m (Zn) = ( w · 100% ) / m (минер.)

m (Zn) = (5 · 100) / 200 = 10 (г)

То есть, в 200 г взятого для реакции минерала содержится 5% цинка.

Задача. Образец медной руды массой 150 г содержит сульфид меди одновалентной и примеси, массовая доля которых составляет 15%. Вычислите массу сульфида меди в образце.

Решение задачи возможно двумя способами. Первый — это найти по известной концентрации массу примесей и вычесть ее из общей m образца руды. Второй способ — это найти массовую долю чистого сульфида и по ней уже рассчитать его массу. Решим обоими способами.

Вначале найдем m примесей в образце руды. Для этого воспользуемся уже известной формулой:

? = ( m (примесей) · m (образца)) / 100% ,

m(примес.) = (w · m (образца)) · 100% , (А)

m(примес.) = (15 · 150) / 100% = 22,5 (г).

Теперь по разности найдем количество сульфида в образце:

150 — 22,5 = 127,5 г

Вначале находим w соединения:

100 — 15 = 85%

А теперь по ней, воспользовавшись той же формулой, что и в первом способе (формула А), найдем m сульфида меди:

m(Cu2S) = (w · m (образца)) / 100% ,

m(Cu2S) = (85 · 150) / 100% = 127,5 (г).

Ответ: масса сульфида меди одновалентного в образце составляет 127,5 г.

Массовая доля элемента в сложном веществе

Массовая концентрация

Массовая концентрация — отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. По рекомендации ИЮПАК, обозначается символом γ или ρ.

Находится массовая концентрация по формуле:

Large rho_{B}=frac{m_{B}}{V}, ;;;;; (7)

где Large m_{B} — масса растворенного вещества, г;

Large V — общий объём смеси, л.

В системе СИ выражается в кг/м3.

Разберём на примере.

Мольная доля

В тех случаях, когда нам известны количества веществ в смеси, мы можем выразить содержание того или иного компонента с помощью мольной доли.

Мольная доля — отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы. ИЮПАК рекомендует обозначать мольную долю буквой x (а для газов — y).

Находят мольную долю по формуле:

Large x_{B} = frac{n_{B}}{sum{n_{i}}}, ;;;;;(3)

где Large x_{B} — мольная доля компонента B;

Large n_{B} — количество компонента B, моль;

Large sum{n_{i}} — сумма количеств всех компонентов.

Разберём на примере.

Моляльная концентрация

Моляльная концентрация (моляльность, молярная весовая концентрация) — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя.

Измеряется моляльная концентрация в молях на кг. Как и с молярной концентрацией, иногда говорят «моляльность», то есть раствор с концентрацией 0.25 моль/кг можно назвать четвертьмоляльным.

Находится моляльная концентрация по формуле:

Large m_{B} = frac{n_{B}}{m_{A}}, ;;;;; (6)

где Large n_{B} — количество вещества компонента B, моль;

Large m_{A} — масса растворителя, кг.

Казалось бы, зачем нужна такая единица измерения для выражения концентрации? Так вот, у моляльной концентрации есть одно важное свойство — она не зависит от температуры, в отличие, например, от молярной. Подумайте, почему?

Потому что в формуле расчёта молярной концентрации участвует объём раствора, а жидкости, как известно, в большинстве своём расширяются с ростом температуры.

Молярность (молярная объёмная концентрация)

А сейчас рассмотрим, вероятно, самый часто встречающийся способ выражения концентрации — молярную концентрацию.

Молярная концентрация (молярность, мольность) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.

Также иногда говорят просто «молярность», и обозначают буквой М. Это значит, что, например, обозначение «0.5 М раствор соляной кислоты» следует понимать как «полумолярный раствор соляной кислоты», или 0.5 моль/л.

Обозначают молярную концентрацию буквой c (латинская «цэ»), или заключают в квадратные скобки вещество, концентрация которого указывается. Например, [Na ] — концентрация катионов натрия в моль/л. Кстати, слово «моль» в обозначениях не склоняют — 5 моль/л, 3 моль/л.

Рассчитывается молярная концентрация по формуле:

Large c_{B} = frac{n_{B}}{V} ; ; ;;; (4)

где Large n_{B} — количество вещества компонента B, моль;

Large V — общий объём смеси, л.

Разберём на примере.

Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента, «нормальность»)

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов).

Обозначается нормальная концентрация как сн, сN, или даже c(feq B). Рассчитывается нормальная концентрация по формуле:

Large c_{N} = z cdot c_{B} = z cdot frac{n_{B}}{V}= frac{1}{f_{eq}} cdot frac {n_{B}}{V} ; ;;;; (5)

где Large n_{B} — количество вещества компонента В, моль;

V — общий объём смеси, л;

z — число эквивалентности (фактор эквивалентности Large f_{eq} = 1/z ).

Значение нормальной концентрации для растворов записывают как «н» или «N», а говорят «нормальность» или «нормальный». Например, раствор с концентрацией 0.25 н — четвертьнормальный раствор.

Разберём на примере.

Объёмная доля

Часто, когда мы имеем дело с жидкостями и газами, удобно оперировать их объёмами, а не массой. Поэтому, чтобы выражать долю какого-либо компонента в таких смесях (но и в твёрдых тоже вполне можно), пользуются понятием объёмной доли.

Объёмная доля компонента — отношение объёма компонента к сумме объёмов компонентов до смешивания. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах. Обычно обозначается греческой буквой φ (фи).

Рассчитывается объёмная доля по формуле:

Large phi_{B}=frac{V_{B}}{sum{V_{i}}}, ; ;;;; (2)

где Large phi_{B} — объёмная доля компонента B;

Large V_{B} — объём компонента B;

Large sum{V_{i}} — сумма объёмов всех компонентов.

Здесь важно понимать, что в формулу по возможности подставляем именно сумму объёмов всех компонентов, а не объём смеси, так как при смешивании некоторых жидкостей суммарный объём уменьшается. Так, если смешать литр воды и литр спирта, два литра аквавита мы не получим — будет примерно 1800 мл. В школьных задачах, как правило, это не так важно, но в уме держим и помним.

Объемная доля аммиака в смеси с кислородом равна 40 процентов. рассчитайте массовую долю аммиака в смеси

Решение:

Обозначим первый и второй растворы соответственно Large m_{1} и Large m_{2}. Массу полученного после смешения раствора обозначим Large m и найдём:

Large m = m_{1} m_{2} = 200 г 300 г = 500 г

Массу самой глюкозы в первом и втором растворе обозначим Large m_{гл. 1} и Large m_{гл. 2}. По формуле (1) это будут наши массы компонентов.

Large m_{гл. 1} = w_{1}cdot m_{1} = 0.25 cdot 200 г = 50 г

Large m_{гл. 2} = w_{2}cdot m_{2} = 0.1 cdot 300 г = 30 г

Таким образом, общая масса глюкозы Large m_{гл}:

Large m_{гл} = m_{гл. 1} m_{гл. 2} = 50 г 30 г = 80 г.

Ответ: 80 г.

Задачи на смешение раствором с разными концентрациями одного вещества можно решать с помощью «конверта Пирсона».

Таблица перевода одной концентрации в другую.

В таблице слева — ВО ЧТО переводим, сверху — ЧТО. Если стоит знак «=», то, естественно, эти величины равны.

Таблица будет пополняться.