SO 2 (г)

V Открытый турнир по решению задач
Денисова В.Г., решения и ответы
Турнир подошёл к концу. Поздравляем победителей и призёров.
Предлагаем варианты решения представленных на турнире задач.
Часть Б.
Б1. Коэффициент растворимости сульфата меди (II) при 0оС равен 14,3 г на 100 г
воды, а при 100оС – 75,4 г на 100 г воды. Определите массу осадка, который
образуется при охлаждении 1 кг насыщенного при 100оС раствора сульфата меди до
0оС. (7 баллов)
С решением этой задачи справилось всего 5 участников турнира. Большинство
из приславших решения забыли, что сульфат меди образует кристаллогидрат, и не
может быть получен охлаждением насыщенного раствора в безводном состоянии.
Вот один из вариантов решения:
Определим массовые доли сульфата меди в насыщенных растворах при 100оС и
при 0оС.
ω100 = 75,4/175,4 = 0,43
ω0 = 14,3/114,3 = 0,125
После охлаждения в осадок выпадет х г медного купороса (пятиводного сульфата
меди), в его составе буде содержаться 160х/250 = 0,64х г сульфата меди (160 и 250 –
молярные массы сульфата меди и медного купороса)
Выразим массовую долю сульфата меди в растворе при 0оС
0,125 = (430 – 0,64х) / (1000 – х), где 430 г – масса медного купороса в 1 кг
насыщенного при 100оС раствора.
х = 592 г
Ответ: в осадок выпадет 592 г медного купороса.
Б2. Сколько граммов 40%-ного раствора серной кислоты и 60%-ного олеума нужно
взять для приготовления 500 мл 98%-ного раствора серной кислоты (плотность =
1,8365 г/мл)? (7 баллов)
С этой задачей многие участники справились.
Вот один из вариантов решения.
Найдем массу 98%-ного раствора серной кислоты. m = 1,8365 г/мл∙500 мл = 918,25 г
Найдем массу воды в этом растворе 918,25 ∙ 0,02 = 18,365 г
Пусть масса 40% раствора серной кислоты х г, масса воды в нём 0,6х г, в реакцию с
серным ангидридом вступит 0,6х – 18,365 г воды.
Пусть масса 60% олеума равна у г, тогда масса серного ангидрида в нём 0,6 у г, он
полностью вступит в реакцию с водой.
Количества воды и серного ангидрида, вступивших в реакцию, равны:
SO3 + H2O = H2SO4
n (SO3) = 0,6у/80; n (H2O) = (0,6х – 18,365)/18
Получается такая система уравнений:
х + у = 918,25
0,6у/80 = (0,6х – 18,365)/18
х = 193,64 г 40% раствора; у = 724,61 г 60% олеума
Ответ: 193,64 г 40% раствора; 724,61 г 60% олеума
V Открытый турнир по решению задач
Денисова В.Г., решения и ответы
Б3. При термическом разложении 1,71 г бесцветной нерастворимой в воде жидкости
А получился газ Б и 0,59 г простого вещества В. При окислении кислородом такого же
количества А получено 0,75 г твёрдого продукта и 896 мл газа (н.у.), при пропускании
которого через избыток известковой воды получено 4 г осадка. Определите состав и
строение жидкости А. Запишите уравнения описанных реакций. (7 баллов)
С этой задачей многие справились.
Вычисления
приводят
к
двум
ответам
–
тетракарбонилникель
и
октакарбонилдикобальт. Однако, октакарбонилдикобальт является кристаллическим
оранжевым веществом, а не бесцветной жидкостью. Поэтому ответ в этой задаче один
– тетракарбонилникель.
Один из вариантов решения:
При разложении вещества А получилось простое вещество В, при окислении А
получился твердый продукт, скорее всего – оксид В. Формула оксида ВхОу, составим
пропорцию:
0,59 г
соответствует (М∙х) г элемента В
0,75 – 0,59 = 0,16 г соответствует (16∙у) г кислорода
Из пропорции (М∙х) = 59у, при у = 1 (М∙х) = 59, это может быть кобальт и никель.
Количество металла 0,59:59 = 0,01 моль
Количество газа 0,896:22,4 = 0,04 моль. Молярная масса осадка
4:0,04= 100 г/моль, это карбонат кальция, следовательно при
окислении жидкости А образовался углекислый газ. Тогда
газом Б мог быть угарный газ. Его количество (1,71 – 0,59):28 =
0,04 моль.
Формула вещества А Ni(CO)4 или Co(CO)4, вернее Со2(СО)8. По
агрегатному состоянию октакарбонилдикобальт не подходит
под условие задачи.
Ответ: тетракарбонилникель
Б4. Ядовитую, но тем не менее широко применяющуюся органическую
жидкость А массой 9,69 г , содержащую углерод, водород и еще один элемент,
сожгли в избытке кислорода. При этом образовалось 6,69 г твердого остатка Б, из
которого после растворения в азотной кислоте и электролиза полученного раствора
с инертными электродами получено 6,21 г твердого простого вещества.
Образовавшуюся после сжигания смесь газообразных и летучих веществ пропустили
через 200 мл (избыток) 20% раствора NaOH плотностью 1,22 г/мл, при этом масса
раствора увеличилась на 6,54 %. 1. Определите состав и строение жидкости А. (7
баллов)
Эту задачу большая часть участников. Вот один из вариантов решения:
Элемент, входивший в состав исходного вещества – металл, остаток Б – оксид этого
металла. Пусть формула оксида МехОу.
На 6,21 г металла приходится 6,69 – 6,21 = 0,48 г кислорода
На Мх г металла приходится 16у г кислорода
Составим пропорцию и выразим Мх.
Мх = 6,21∙16у/0,48 = 207у, при у = 1 (М∙х) = 207. Это свинец (при х = 1).
V Открытый турнир по решению задач
Денисова В.Г., решения и ответы
На углерод и водород в исходном веществе приходится 9,69 – 6,21 = 3,48 г.
Количество свинца в исходном образце 6,21 : 207 = 0,03 моль.
Масса раствора гидроксида натрия 1,22∙200 = 244 г.
6,54% от массы раствора составляет 15,96 г, это масса углекислого газа и воды,
образовавшихся при сжигании исходного образца.
Пусть в исходном веществе х моль углерода и у моль водорода, тогда образуется х
моль углекислого газа и 0,5у моль воды. Выразим массы
элементов и продуктов сгорания.
Составим систему уравнений
12х + у = 3,48
44х+ 9у = 15,96 , откуда х = 0,24 моль; у = 0,6 моль
Разделим количества всех элементов на количество
свинца – 003 моль.
Получим С8Н20Pb или Pb(C2H5)4 – тетраэтилсвинец.
Ответ: Pb(C2H5)4 – тетраэтилсвинец
В5. Электролиз 340 г 10% -ного раствора нитрата серебра проводили до тех пор,
пока массовая доля растворенного вещества не стала 11%. Определите массы всех
веществ, выделившихся на электродах. (7 баллов)
С этой задачей справилось меньше половины участников.
Решение:
Найдем количество нитрата серебра в растворе: 340∙0,1/170 = 0,2 моль
В ходе электролиза 4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + O2 + 4HNO3 нитрат серебра разложился,
азотная кислота образовалась. При этом на катоде выделилось 0,2∙108 = 21,6 г серебра
и 0,05∙32 = 1,6 г кислорода. В растворе получилось 0,2∙63 = 12,6 г азотной кислоты.
Массовая доля кислоты стала 11%, значит, масса раствора стала 12,6/0,11 =
114,545 г. Следовательно, в ходе электролиза выделилось на электродах 340 – 114,545
= 225,45 г веществ. На серебро и кислород приходится 21,6 + 1,6 = 23,2 г. Всё
остальное – разложившаяся вода: 225,45 – 23,2 = 202,25 г. Это соответствует 11,236
молям воды, столько же молей выделится водорода, масс СА водорода 11,236 ∙ 2 =
22,47 г, кислорода выделится в 2 раза меньше (по молям) – 5,618 моль, или 179,776 г.
Ответ: на катоде выделится 21,6 г серебра, 22,47 г водорода, на аноде – 1,6
+179,776=181,376 г кислорода.
В6. В реакционный сосуд объемом 1 л поместили 1,8 моль серного ангидрида, 3,6 моль
угарного газа и 0,8 моль углекислого газа. При некоторой температуре установилось
равновесие в системе SO3 (г) + CO (г) = SO2(г) + CO2(г). После установления
равновесия степень превращения серного ангидрида в сернистый газ составила 75%.
Определите константу равновесия этой реакции при данной температуре. (7 баллов)
Большинство участников справились с этой задачей.
V Открытый турнир по решению задач
Денисова В.Г., решения и ответы
Решение:
Было
Прореагировало
Получилось
Стало
SO3 (г) + CO (г) =
SO2(г) +
1,8 моль 3,6 моль 0 моль
1,35 моль 1,35 моль
1,35 моль
0,45 моль 2,25 моль 1,35 моль
CO2(г).
0,8 моль
1,35 моль
2,15 моль
Константа равновесия равна отношению произведений равновесных концентраций
продуктов к произведению равновесных концентраций исходных веществ:
Кр = 1,35∙2,15/0,45∙2,25 = 2,87
Ответ: Кр = 2,87
Б7. Вещество А в безводном жидком аммиаке образует раствор синего цвета. Это
же вещество А при взаимодействии с газом Б образует растворимые в воде
кристаллы вещества В, окрашивающие пламя в жёлтый цвет. Электролиз водного
раствора вещества В приводит к образованию соединения Г, которое может быть
получено из А в одну стадию. При взаимодействии вещества Г с зеленой жидкостью
Д образуются фиолетовые кристаллы Е, а при взаимодействии Г с красными
кристаллами Ж получаются жёлтые кристаллы З. Определите вещества А – З,
запишите описанные уравнения реакций. (6 баллов)
Многие справились с задачей.
Решение:
Na + 4NH3ж. = [Na(NH3)4], А – Na
2Na + Cl2 = 2NaCl, Б – Cl2, В – NaCl (Na+ - пламя желтое)
электролиз
2NaCl + 2H2O→
2NaOH + H2 + Cl2, Г – NaOH
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
2NaOHхол. + Mn2O7 = 2NaMnO4 + H2O, Д – Mn2O7, Е–NaMnO4
2NaOH + CrO3 = Na2CrO4 + H2O, Ж–CrO3, З – Na2CrO4
В8. Определите вещества А – Е, запишите уравнения реакций. (8 баллов)
Большинство участников справились с этой задачей.
V Открытый турнир по решению задач
Денисова В.Г., решения и ответы
Ответ:
А – 1-хлорбутан
Б – бутен-1
Изомер А – 2-хлорбутан
Изомер Б – бутен -2
В –бутанол-1
Изомер В – бутанол-2
Г - бутаналь
Изомер Г – бутанон
Д – бутановая кислота
Е – пропионовая кислота или уксусная кислота