Методика решения олимпиадных задач по химии 8-9 классы

Вывод формул веществ

Решение:

1. Щелочно-земельный металл двухвалентный, поэтому можно составить уравнение химической реакции: Ме + 2Н₂О = Ме(ОН)₂ + Н₂

2.Находим количество вещества выделившегося водорода v(H₂) = 0,56 / 22,4 = 0,025 моль

3.По ур-ю реакции v(Me) = v(H₂) = 0,025 моль

4. Находим молдярную массу металла: v= m / M; M = m/v

M(Me) = 3,425 / 0,025 = 137 г/ моль, следовательно для реакции был взят барий.

Задачи для самостоятельного решения

1. При сгорании порошка металла массой 13.5г образовалось 25,5г оксида, в котором металл трехвалентен. Определите, порошок какого металла сожгли. (Мr (Al)=27)

2. При сгорании порошка металла массой 26г образовалось 32,4г оксида, в котором металл двухвалентен. Определите, порошок какого металла сожгли. (Мr (Zn)=65)

3. При сгорании порошка вещества массой 159г образовалось 230г оксида, в котором элемент пятивалентен. Определите, порошок какого вещества сожгли. (Мr (As)=75)

4. При сгорании в хлоре 12.8г порошка некоторого металла образовалось 27г хлорида, в котором металл двухвалентен. Порошок какого металла сожгли? (Мr (Сu)=64)

5. При сгорании в хлоре 224г порошка некоторого металла образовалось 650г хлорида, в котором данный металл трехвалентен. Порошок какого металла сожгли? (Мr (Fe)=56)

6. Для полного сгорания 14г некоторого простого вещества потребовалось 11,2л (н.у.) кислорода. В полученном оксиде элемент, элемент который образовал исходное вещество четырехвалентен. Какое простое вещество сожгли? (Мr (Si)=28)

7. При взаимодействии 3.92г сульфата трехвалентного металла с хлоридом бария образовалось 6.99г осадка. Установите формулу исходного сульфата. (Cr₂(SO₄)₃)

8. Из 3.92г сульфата некоторого трехвалентного металла можно получить 3.17г его хлорида. Установите формулу исходного сульфата. (Cr₂(SO₄)₃)

9. На нейтрализацию 1г гидроксида некоторого двухвалентного металла идет 20.6г 55-ного раствора азотной кислоты. Установите формулу гидроксида. (Sr(OH)₂)

10. Сожгли 54.8г неизвестного двухвалентного металла в избытке кислорода. Получили оксид металла, который полностью растворили в избытке соляной кислоты. При взаимодействии полученного раствора с избытком раствора сульфата калия образуется 93.2г белого осадка. Определите исходный металл.

Задачи на смеси с участием только одного реагента

Решение

Дано:

m(смеси) = 10 г

V(газа) = 0,448 л

w(ВаSO₄) - ?

1. Учитывая, что из двух компонентов смеси с азотной кислотой реагирует только карбонат бария, запишем уравнение реакции.

х г 0,448 л

BaCO₃ + 2 HNO₃ = Ba(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

10 г

1 моль 1 моль

197 г/моль 22,4 л/моль

ВаSO₄ + HNO₃ 

2. Рассчитаем количество вещества оксида углерода (IV):

V(СО₂) 0,448 л

(СО₂) =  =  = 0,02 моль

V_m 22,4 л/моль

3. Найдем количество вещества карбоната бария:

m(BaCO₃) = (BaCO₃)  M(BaCO₃) = 0,02 моль  197 г/моль = 3,94 г

4. Вычислим массу сульфата бария в смеси:

m(BaSO₄) = m(смеси)  m(BaCO₃) = 10 г – 3,94 г = 6,06 г

5. Определим массовую долью сульфата бария в смеси:

m(BaSO₄) 6,06 г

w(BaSO₄) =   100% =   100% = 60,6%

m(смеси) 10 г

Ответ: 60,6%

Задачи для самостоятельного решения

1. Смесь оксида и сульфида цинка массой 114,9 г обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось 13,44 л (н.у.) газа. Определите массовую долю оксида цинка в смеси. Ответ: w(ZnO) = 49,3%

2. При действии соляной кислоты на 6,5г смеси цинка с оксидом цинка выделилось некоторое количество газа, при горении которого образовалось 0,9г воды. Какова массовая доля цинка в исходной смеси? Ответ: w(Zn) = 50%.

3. Смесь оксида меди (II) и оксида железа (III) массой 191г была полностью восстановлена до соответствующих металлов, при действии на которые избытка соляной кислоты выделилось 8,96 л (н.у.) водорода. Определите массовую долю оксидов в исходной смеси.

Задачи на смеси с участием параллельных реакций.

Решение:

1.Запишем уравнения реакций:

х

4FeS +7O₂ = 2Fe₂O₃ + 4SO₂ (1)

у

2CuS + 3O₂ = 2CuO +2SO₂ (2)

2.Пусть количество вещества (SO₂) в первой реакции будет х, тогда количество вещества (SO₂) во второй реакции будет у, так как общий объем выделившегося (SO₂) = 6,72л, найдем общее количество вещества (SO₂) образовавшееся в ходе двух реакций:

v(SO₂)=V(SO₂)/V_m = 6.72л/22.4л/моль= 0.3 моль

х+у =0,3 –первое уравнение в системе

3.По уравнению реакций:

V(FeS)=v(SO₂) =x моль, а V(СuS)=v(SO₂) =у моль,

тогда m(FeS)=88x, а m(СuS)96у, так как общая масса минералов известна, получаем второе уравнение в системе алгебраических уравнений:

88х+96у=26,8

4. Решив систему уравнений, получаем:

х(FeS)=0,25 моль, m (FeS)=22г, w(FeS)=82,1%

х(CuS)=0,05 моль, m (CuS)=4,8г, w(CuS)17,9%

Первый уровень.

1. Вычислите массовые доли серы и угля в смеси, если известно, что для сжигания 27г такой смеси потребуется 22,4 л кислорода (н.у.) (88,9% и 11.1%)

2. Вычислите массовые доли цинка и магния в смеси, если известно, что для сжигания 68,5г такой смеси потребуется 32 г кислорода (47.4% и 52.6%)

3. Вычислите массовые доли алюминия и магния в смеси, если известно, что для сжигания 78г такой смеси потребуется 44,8 л кислорода (н.у.)(69.2% и 30.8%)

4. При окислении 80г смеси порошков магния и меди образовалось 120г смеси оксидов данных металлов. Рассчитайте массовые доли оксидов в данной смеси.(60% и 40%)

5. В результате сгорания 126г смеси порошков алюминия и магния образовалось 222г смеси оксидов этих металлов. Рассчитайте массовые доли оксидов в данной смеси.(42,9% и 57,1%)

Повышенный уровень

1. В раствор, содержащий 15,9г смеси сульфатов калия и магния, прилили избыток хлорида бария, в результате чего образовалось 25,63г сульфата бария. Определите массовую долю в исходной смеси.

2. Смесь карбонатов кальция и магния массой 10г обработали соляной кислотой. При этом выделилось 2,54л газа (н.у.) Определите массовую долю компонентов смеси.

3. При обработке 3.8г смеси карбоната и гидрокарбоната натрия соляной кислотой образовалось 896 мл газа. Какой объем соляной кислоты (массовая доля 20%, плотность 1,1г/ см³)был израсходован и каков состав исходной смеси в процентах.

4. 200г раствора, содержащего 18.8г смеси сульфидов натрия и калия, обработали избытком раствора нитрата свинца, при этом выделилось 47,8г черного осадка. Вычислите массовые доли веществ в исходной смеси.

5. При избытке смеси гидрокарбонатов калия и карбоната кальция избытком соляной кислоты выделилось 12л углекислого газа. Вычислите массовые доли веществ в исходной смеси.

6. При нейтрализации смеси 2.24г азотной и серной кислот потребовалось 16г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите состав исходной смеси. Ответ: m(HNO3) =1.26 и m (H₂SO₄)=0.98

7. 1.19г сплава алюминия с цинком растворили в 40мл 25.4%-ной серной кислоты с плотностью 1,185г/ мл. В результате реакции выделилось 896мл водорода (при н.у.). Вычислите массовые доли алюминия и цинка в сплаве. Ответ: w(Al)=45.4%, w(Zn)=54.6%

8. На 20г смеси карбоната и сульфата бария подействовали раствором соляной кислоты. Требуется определить массовую долю сульфата бария в исходной смеси, если образуется средняя соль и выделяется газ, на поглощение которого было затрачено 400г 0,5-ного (по массе) раствора гидроксида натрия.

Смеси газов. Объемная доля газов в смеси.

Решение:

1. Пусть количество вещества метана в смеси будет х моль, а количество вещества этана у моль, тогда

m(CH₄)=16x, а m(C₂H₆) =30у, зная общую массу газовой смеси составляем 1 уравнение в алгебраической системе:

16х+30у=200

1. Так как молярный объем всех газов одинаков, можно найти суммарное количество вещество газов в смеси:

v_{общ. =}201,6/ 22,4 л/моль= 9 моль

Составляем второе уравнение в системе:

х+у = 9

1. Решая систему уравнений получаем v (CH₄)=5 моль, v( C₂H₆)= 4 моль.

Объемные доли в смеси будут соответствовать молярным долям из следствия закона Авогадро (объемы газообразных веществ относятся к друг другу как простые целые числа)

ф (CH₄)=5/9 = 0,59, v( C₂H₆)= 4/9 =0,44

1. Находим массовую долю газов в смеси:

w = m _в-ва /w _смеси * 100%, для этого найдем сначала массы газов:

m(CH₄)=5*16 = 80г, m ( C₂H₆)= 4*30=120г

w (CH₄)=80/200 =40%,m ( C₂H₆)= 120/200 =60%

Задачи для самостоятельного решения

1. Смесь азота и водорода массой 3.4г при нормальных условиях занимает объем 8.96л. Определите объемные доли газов в смеси и массовые доли газов в смеси.(25% и 75%; 82% и 18%)

2. Смесь водорода и аммиака массой 54г занимает объем при нормальных условиях 268.8л. Определите объемные доли газов в смеси и массовые доли газов в смеси. (37.04% и 62.96%; 83.33% и 16.67%)

3. Вычислите массовые доли водорода и гелия в смеси, содержащей 20% (по объему) водорода и 80% гелия. (11.1% и 8.9%)

4. Вычислите массовые доли кислорода и углекислого газа в смеси, содержащей 30% (по объему) кислорода. (23.8% и 76.2%)

Задачи на растворы с образованием кислых и средних солей.

Существует разновидность задач на избыток одного из реагирующих веществ, в которых состав продуктов реакции зависит от соотношения реагентов. Например, при растворении оксида фосфора (V) в растворе щелочи могут образоваться кислые или средняя соли. При мольном соотношении оксид: гидроксид калия 1:2 продуктом реакции будет дигидрофосфат калия, при соотношении 1:4 – гидрофосфат калия, при соотношении 1:6 – фосфат калия.

Р₂О₅ + 2 КОН + Н₂О = 2 КН₂РО₄

Р₂О₅ + 4 КОН = 2 К₂НРО₄ + Н₂О

Р₂О₅ + 6 КОН = 2 К₃РО₄ + 3 Н₂О

Отличительным признаком задач такого типа служит «подсказка» в условии задачи. Обычно там есть фраза «какая соль получится», «какое вещество образуется» и т.п.

Особенность решения подобных задач заключается в том, что следует написать уравнения всех возможных реакций, определить соотношение реагентов и выбрать, по какому именно пути пойдет процесс.

Решение

Дано:

m(р-ра) = 210 г

w(КОН) = 24%

V(CO₂) = 26,88 л

m(соли) - ?

1. Запишем уравнения реакций, которые могут протекать в растворе:

1) KOH + CO₂ = KHCO₃

2) 2 KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O.

Очевидно, что реакция 1) протекает в том случае, если ν(CO₂) ≥ ν(KOH), а реакция 2) в том случае, если ν(KOH) ≥ 2ν(CO₂).

2. Вычислим количества вещества углекислого газа и гидроксида калия.

;

1. Сравнивая количества вещества CO₂ и гидроксида калия, видим, что , следовательно, выполняется первая реакция и образуется кислая соль. Следовательно, дальнейшие расчеты проводим по уравнению (1):

0,9 моль х г

KOH + CO₂ = KHCO₃

1 моль 1 моль 1 моль

100 г/моль

1. Так как , гидроксид калия взят в недостатке, и расчет количества вещества соли будем вести по (KOH):

.

5.Найдем массу образовавшейся соли:

.

Ответ: m(КНСО₃) = 90 г

Задачи для самостоятельного решения.

1. К 200г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 9,8% прилили 430,8 мл 5%-ного по массе раствора гидроксида калия плотностью 1,04 г/см³. Определите массовый процент соли в полученном растворе.

2. 327,8 мл 20%-ного по массе раствора гидроксида натрия с плотностью 1,22г/см³ насытили 11.2 л оксида углерода. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

3. При полном сгорании 13.6г вещества получили 28.4г оксида фосфора (V)и 10.8г воды. К продуктам реакции добавили 74мл 32%-ного по массе раствора гидроксида натрия, имеющего плотность 1,351 г/ см³. О каком веществе идет речь в условии задачи? Какая соль образуется в результате этого процесса и чему равна ее массовая доля?