Ответы и решения задач занятия 4

Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Ответы и решения задач к занятию 4
Таблица ответов: (небольшие расхождения могут быть вызваны округлением при
промежуточных расчетах)
Задача 1
w(HNO3)= 1,91%
Задача 2
φ(Cl2) = 19,6%
Задача 3
w(HNO3) = 52,2%;
w(Cu(NO3)2) = 8,62%
Задача 4
w(NaCl)=9,19%; w(Na[Cr(OH)4]=2,26%
Задача 5
w(CaCl2)=10,7%
Задача 6
V(раствора) = 108 мл
Задача 1. Для осаждения серебра из 5%-ного раствора нитрата серебра, через
раствор пропускали сероводород до прекращения выпадения осадка. Определите
качественный и количественный (массовые доли) состав полученного раствора.
Задача в интенсивных величинах, для решения можно выбрать любую удобную
порцию вещества. Команда «О2» выбрало 1 моль нитрата серебра, что облегчило
расчеты по уравнению реакции:
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Но можно было взять и 100 г раствора:
А вот частая ошибка в работе одной из
команд:
Написана правильная формула, количество
вещества равно массе, деленной на молярную
массу вещества. Но при расчетах, в нее непонятно почему подставляется и
коэффициент из уравнения реакции!
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Задача 2. Смесь хлора с избытком водорода общим объемом 2 л (н.у.) поместили в
толстостенный сосуд и воспламенили электрической искрой. Продукты реакции
пропустили через 120 мл 5,6%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,05
г/мл), после чего массовая доля щелочи в растворе оказалась равной 4%.
Определите объемную долю хлора в исходной газовой смеси.
Схемы к данной задаче от
команды «На химической волне»:
А вот выбор неизвестной
величины, на мой взгляд, не очень
удачен, усложняет выражения
Решение команды «ХИМИК.14»:
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Ошибка: Так считать массу
раствора нельзя (вычитая
массу КОН мы вычитаем
массу элементов, которые из
раствора не уходят
(кислород) что приводит к
заниженной массе раствора).
А здесь ошибка округления:
количество вещества
посчитано до 2-х значащих
цифр, что привело к
завышенному результату.
Совершенно нелогично
считать потом объем с
точностью до 4-х цифр
Еще одна ошибка: составляется пропорция в которой
участвуют массовые доли вещества в разных растворах
– до и после реакции. Т.к. эти растворы имеют разную
массу, то никакой пропорциональности здесь нет.
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Задача 3. Медную пластину массой 2 г растворили в 50 мл 63%-ной азотной
кислоты (плотность 1,38 г/мл). Определите массовые доли веществ, содержащихся
в полученном синем растворе.
В решении команды «Великолепная пятерка» не очень удачна схема, не
показано, что образовавшийся раствор может содержать избыток кислоты:
Еще менее удачная схема – полученный
раствор не показан, только соль – как
твердое вещество:
А вот здесь, может и не вполне аккуратно,
но верно передана суть протекающего
процесса и составы фаз (ХИМИК.14):
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Удобна Табличная форма
расчетов по уравнению реакции
от команды «Тугодумы», но вот
точность расчетов могла быть
побольше (0,031 – только две
значащих цифры)
Задача 4. К 12%-ному раствору хлорида хрома (III) прилили в два раза меньшую
по массе порцию 20%-ного раствора гидроксида натрия и тщательно перемешали.
Исследование раствора, полученного в ходе реакции, показало, что он содержит
только однозарядные ионы. Определите массовые доли веществ в этом растворе.
Решая эту задачу, многие команды не учли амфотерность гидроксида хрома. Один из
вариантов правильного решения в работе команды «Протон»:
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Недостаток решения: низкая точность расчетов, ошибки округления.
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Задача 5. Гидрид кальция внесли в избыток раствора соляной кислоты (масса
раствора кислоты 150 г, массовая доля HCl 20%). При этом выделилось 6,72 л (н.у.)
водорода. Рассчитайте массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.
Удачную схему процесса и грамотное решение дает команда «Факел»:
Задача 6. Какой объем 30%-ного раствора аммиака (ρ = 0,892г/мл) необходимо
добавить к 200 мл 40%-ного раствора соляной кислоты (ρ =1,198 г/мл), чтобы
массовая доля кислоты уменьшилась вчетверо?
Несколько команд допустили ошибку при анализе условия этой задачи, поставив
знак равенства между понятиями «раствор аммиака» и «раствор гидроксида аммония».
Относительно
последнего
следует сказать следующее:
хотя название устоялось, но
реально вещества с такой
формулой не существует. В растворе аммиак находится в основном в виде
гидратированных молекул NH3*H2O. И лишь небольшая часть, около 1% в форме ионов
NH4+ и OH-. Поэтому, хотя формулу NH4OH удобно использовать в уравнениях реакций
обмена, но когда речь идет о растворе аммиака, массовая доля 30% относится к аммиаку.
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Пример правильного решения от команды «Химические элементы»:
Ответ, разумеется стоило округлить до трех, максимум четырех цифр.
Ошибки: попытка определить массу
раствора «изнутри», из его состава. Но
не учтено, что раствор будет содержать
и полученную при реакции соль.
Возможно, схема превращения фаз
помогла бы избежать этой ошибки.
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Решаем вместе 2012»
Невнимательное отношение к единицам
измерения и отсутствие осмысления
ответа: как это может быть 120 грамм и
140 – целая бочка – литров?
Самыми легкими задачами четвертого занятия оказались задачи 1 и и 5 (средний балл
4,68). Наиболее трудной стала задача 5 (3,50), в основном из-за своего химического
содержания.
Если остались вопросы по решению или оцениванию отдельных задач – их можно
обсудить на форуме.
Можаев Г.М.
Сайт КонТрен – http://kontren.narod.ru