Решение задач к занятию 1

Можаев Г.М.
Мастер-класс «Трудные задачи ЕГЭ по химии»
Решение задач к занятию 1.
Задача 1. Представляю схему решения из работы Целиковской Е.В.
Анализ химической стороны задачи: речь идет о сложной системе, состоящей из
молекул воды и молекул примесей. Железо здесь – только химический элемент, входящий
в состав сложных веществ, скорее всего, оксидов железа. Структурной единицей элемента
железа является атом.
Дано:
V(р-ра)= 200 мл
ПДКFe=0,3 мг/л
Найти: N(Fe) -?
Ar(Fe) = 56
NA = 6,023*1023
План решения:
зная ПДК железа, вычислим его массу в стакане воды,
переведём это значение в количество вещества, вычислим число
структурных частиц.
Решение:
1. Находим массу железа в стакане воды:
m(O)=0,3*200/1000=0,06 мг.
2. Вычисляем количество атомов железа в стакане воды:
n = m/М(Fe)=0,06*10-3/56= 0,00107*10-3 моль.
3. N(Fe)= n* NА = 0,00107*10-3*6,023*1023 = 6,44*1017 .
Ответ: со стаканом воды в организм человека попадает
6,44*1017 атомов железа.
Комментарии. Большинство участников без труда справились с анализом и
решением этой задачи. Только в одной работе автор посчитал, что в данном случае
речь идет о веществе «железо». Однако такое вещество – это металл серого цвета, с
определенной Тпл, нерастворимый в воде и т.п. Понятно, что такого вещества в
воде нет. Там есть различные соединения, содержащие атомы химического
элемента «железо». Разногласия возникли, считать структурной единицей железа
атом или ион. Вот характеристика состояния железа из работы Кулишовой И.Н.:
Железо находится в воде в следующих формах:
- двухвалентное - растворенное в виде ионов Fe2+
- трехвалентное (хотя хлориды и сульфаты хорошо растворимы в воде, ионы Fe3+
полностью гидролизуются в нерастворимый гидроксид Fe(OH)3, который находится в
виде взвеси или осадка)
- органическое железо (находится в виде различных растворимых комплексов с
природными органическими кислотами (гуматов), имея, как правило, коллоидную
структуру)
- бактериальное железо - продукт жизнедеятельности железобактерий (железо находится в
их оболочке).
В подземных водах присутствует, в основном, растворенное двухвалентное железо
в виде ионов Fe2+.Трехвалентное железо Fe3+ появляется после контакта такой воды с
воздухом и в изношенных системах водораспределения при контакте воды с
поверхностью труб. В поверхностных водах железо уже окислено до трехвалентного
состояния и, кроме того, входит в состав органических комплексов и железобактерий.
Из всего выше изложенного следует, что в задаче речь идет о железе как о
химическом элементе. Структурной единицей железа в данном случае является ионы
железа.
Я думаю, здесь различие понятий атом или ион не играет особой роли, можно, на
мой взгляд, считать, что «ион – это атом, находящийся в ионизированном
состоянии»
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Трудные задачи ЕГЭ по химии»
О точности вычислений. Обычной точностью вычислений при решении
школьных задач, является точность три значащих цифры. Значащими являются
цифры числа, кроме нулей стоящих впереди, т.е. в числе 0,00107*10-3 моль - три
значащих цифры (выделены). Результат вычислений n = m/M(Fe)=0,06*10-3/56=
0,001*10-3 моль содержит одну значащую цифру, т.е. недостаточно точен. Это
может рассматриваться как ошибка округления (здесь она составляет около 7%)
Задача 2. Пример решения задачи 2 из работы Михайловой И.А.:
Дано:
N(Ca)= 1,81*1024
атомов
N(O)= 1,81*1024 атомов
Найти:
n(CaCO3): n(CaC2)=?
m (смеси) - ?
M(CaCO3) = 100
г/моль;
M(CaC2) = 64 г/моль;
NA = 6,023*1023
План решения: определить количество вещества атомарного
кислорода и кальция,
по количеству вещества кислорода определить количество
вещества карбоната кальция и его массу,
по разнице между общим количеством вещества кальция и
количеством вещества кальция в карбонате кальция определить
количество вещества карбида кальция и его массу
Решение:
n(O) = n(Ca)= N/NA = 1,81*1024 /6,023*1023 = 3 моль
n(CaCO3)= n(O)/3 = 1 моль ;
n(Ca)= n(CaCO3)=1 моль
n(CaC2)= n(Ca)= 3-1=2 моль
m = n*M ; m(CaCO3) = 100*1=100г; m(CaC2) = 64*2 =128г
m (смеси)=100+128=228г
n(CaCO3): n(CaC2)=1:2
Ответ: m (смеси)=228г; n(CaCO3): n(CaC2)=1:2
Близкий вариант решения задачи предложили Денисова В.Г. и Осадчая Н.В.:
СaCO3 – карбонат кальция, СaC2 – карбид кальция
n = 1, 81* 1024/ 6, 02*1023 = 3моль, в смеси содержится по 3 моль атомов кальция и
кислорода.
Обозначим: n (СaC2) = х моль, содержит х моль атомов кальция;
n (СaCO3) – у моль, , содержит у моль атомов кальция и 3y моль атомов кислорода;
x  y  3

3y  3 
Решаем систему уравнений: у = 1, х = 2, т.е. 1 моль СaCO3 и 2 моль СaC2,
m(смеси) = 2 моль*64г/моль + 1 моль *100 г/моль = 228 г.
Ответ: n (СaCO3) = 1 моль, n (СaC2) = 2 моль; m(смеси) =228 г.
Комментарии. Как видим, в первом случае применен прямой алгоритм решения
задачи, причем на первом этапе сразу переходим к количеству вещества. Во втором
случае использован алгебраический алгоритм.
Некоторые участники допустили ошибки в химической стороне задачи, были
ошибки по невнимательности, а также расчетные. Они легко будут вами
обнаружены при сравнении с предложенными решениями.
Можаев Г.М.
Мастер-класс «Трудные задачи ЕГЭ по химии»
Задача 3. Пример решения задачи 2 из работы Букиной Е.Б.:
Дано:
V(г)=5,6 л
N(ē)=3,61*1024
Гn-?
План решения: определить количество вещества газа и
электронов, число электронов в атоме, вид атома и и=х число в
молекуле, составить формулу газа.
Решение:
n(г))=N/NA=5,6 л/22,4 л/моль = 0,25 моль
n(ē)=3,61*1024/6,023*1024 1/моль = 6 моль
Пусть х – общее количество электронов в молекуле, тогда
0,25х=6; х=24;
Общая формула газа Гn.
(хром), не образует газа.
При n=1, атом, имеющий 24 электрона
При n=2, атом имеет 12 электронов (магний) и также не образует
газообразное вещество.
При n=3, атом имеет 8 ē. Это кислород. Формула газа О3.
Комментарии. С решением задачи справились почти все, предложенные варианты
решения отличались незначительно.
В задании к занятию 1 было предложено также прислать образцы задач различных
типов. В большинстве случаев эта часть задания была выполнена правильно, хотя
некоторые неточности встречались. Например, мне трудно отнести задачу:
После обработки избытком брома смеси калия и магния массой 10,2 г масса
полученной смеси твердых веществ оказалась 42,2 г. Эту смесь обработали
избытком щелочи, осадок отфильтровали и прокалили до постоянной массы.
Найдите массу полученного остатка.
к задачам «В реакцию вступает смесь известного состава» О составе смеси здесь
ничего не сказано, хотя явно и вопрос об его определении не стоит.
Многие задачи повышенной сложности комбинированные, что тоже
затрудняет их отнесение к определенному типу. Например, в задаче:
К 400 г 12%-ного раствора серной кислоты добавили 4 г магния.
Рассчитайте массовую долю сульфата магния в конечном растворе.
есть признаки задачи на избыток-недостаток. Но по более сложному элементу
решения, я бы ее отнес к задачам на определение состава раствора полученного в
ходе реакции (тип 2.3).
Присланные задачи будут использоваться в ходе занятий мастер-класса.
Кстати и в дальнейшем, если вам встретится задача, вызывающая затруднения, или
просто интересная, вы можете предложить ее для рассмотрения на мастер-классе.
Ваши ответы по занятию 1 файлы удаляются из библиотеки, как не
предназначенные для публикации.
Если у вас остались вопросы по решениям предложенных задач или свои
варианты их решения – их можно обсудить на форуме.