НЕСТАНДАРТНЫЕ ЗАДАЧИ  — это  задачи, для решения которых не существует готового образца. Нужно известные способы расчетов выстроить именно в том порядке, который и приведет к решению.

Задача 6.

Вычислите массовую долю гидроксида кальция в известковом молоке, если для приготовления  одного литра такого раствора было взято 200 г оксида кальция и 950 мл воды. Какова плотность полученного таким образом известкового молока?

 Решение.

    Массу раствора найти несложно, она сложится из масс оксида кальция и воды:

m (H₂O) = rV  = 1 г/мл  ·   950 мл  =  950 г.

m _рра   =  m _рв  +   m _(Н2О)   =  200 г  +   950 г  = 1150 г

    Но растворенным веществом  в нашем случае окажется уже не оксид, а гидроксид кальция, т.к. СаО реагирует с водой:

CaO   +   H₂O   =>    Ca(OH)₂

n (CaO)  =      m : M  =   200 г  :  56 г/моль  =  3,57 моль

 По количеству оксида кальция определяем количество полученного гидроксида. Так как коэффициенты в уравнении реакции перед формулами этих веществ одинаковы, то и  прореагирует равное количество молей этих веществ:

                   3,57 моль                      3,57 моль

                    CaO   +   H₂O   ®   Ca(OH)₂

   Находим массу полученного гидроксида кальция – он и будет в полученном растворе растворенным веществом:

    m Ca(OH)₂    =     M  ·  n   =   74 г/моль  ·   3,57  моль  =   264,3  г

   Массу полученного раствора мы уже рассчитали раньше. Теперь вычисляем массовую долю гидроксида кальция в нем:

 w Ca(OH)₂      =    m Ca(OH)₂    : m _р-ра     =  264,3 г  :   1150 г  =  0,23  = 23%

  Для нахождения плотности этого раствора у нас есть все необходимое – и масса раствора, и его объем:

 r  =  m : V   =  1150 г  :   1000 мл  =  1,15 г/мл

    В этой задаче по ходу взаимодействия оксида кальция с водой из раствора  вещества не уходили – ни в виде осадка, ни в виде газа. Если  же одно из полученных веществ уходит из раствора, то масса конечного раствора уменьшается на массу ушедшего вещества.

  Задача 5.

 В  стакан со 100 г воды бросили кусочек натрия массой 2,3 г. Какова  массовая доля  вещества в полученном растворе?

 Решение.

   Натрий взаимодействует с водой с образованием гидроксида натрия – он и будет растворенным веществом в конечном растворе:

 2Na   +   2H₂O   ®   2NaOH   +   H₂                         

 n (Na)  =    m : M  =  2,3 г  :  23 г/моль  =  0,1 моль

 По этой величине находим количества полученного гидроксида и выделившегося газообразного водорода:

 0,1 моль                    0,1 моль        0,05 моль

2Na   +   2H₂O   ®   2NaOH   +        H₂ 

Масса полученного гидроксида натрия составит  40 г/моль  ·  0,1 моль  =  4 г, а масса выделившегося водорода  =  2 г/моль  ·  0,05 моль  =  0,1 г.

   Масса конечного раствора щелочи вычисляется так:

 m(р-ра) _к  =  m(H₂O)  +  m (Na)   -  m (H₂)  =     100 г  +  2,3 г  -  0,1 г  = 102,2 г      

и далее ответ на вопрос задачи:

w  (NaOH)     =  m (NaOH)  : m _р-ра   =   4 г  :  102,2 г  =  0,0391  =  39, 1%

Задача 4. 

100 г метафосфорной кислоты растворили в 50 г воды.  Какова процентная концентрация полученного раствора?  

Решение.  

   Метафосфорная кислота HPO3   взаимодействует с водой, растворяясь в ней:

HPO₃   +   H₂O   ®   H₃PO₄

Ни газ, ни осадок при этом не образуются, поэтому масса конечного раствора сложится из масс воды и метафосфорной кислоты:

 m p-pa (H₃PO₄)  =  100 г  +  50  г =  150 г

   Массу полученной ортофосфорной кислоты можно найти не только через моли, но и с помощью пропорции:

100 г                              х г

HPO₃   +   H₂O   ®   H₃PO₄

80 г                               98 г

 х =  m (H₃PO₄)  =  98 г  ·  100 г  :  80 г  =  122,5 г

w (H₃PO₄)   =  m (H₃PO₄)   : m _р-ра     =  122,5 г  :  150 г  =  0,817  =  81,7%

 Задача 3.

 При частичном разложении пероксида водорода, находящегося в 100 г 3,4%-ного раствора, образовалось 0,56 л кислорода (н.у.). Какая часть пероксида водорода подверглась разложению?

  Решение.

1. Найдем массу пероксида водорода в исходном растворе:

m(H2O2)  =  100 г  х 0,034 = 3,4 г 

2. Определим количество вещества полученного кислорода:

n(O2)  = 0,56 л : 22,4 л/моль = 0,025 моль 

3. Запишем уравнение прошедшей реакции со всеми коэффициентами: 

2H2O2    —>  2H2O  +  O2 

4. Судя по коэффициентам в уравнении реакции, газообразного кислорода по молям  выделяется вдвое меньше, чем разлагается пероксида водорода. Следовательно, для получения 0,125 моль кислорода должно разложиться 0,05 моль пероксида водорода.  По массе это составляет 34 г/моль х 0,05 моль = 1,7 г.

Это ровно половина от первоначальной массы пероксида в растворе (50%) 

Ответ: разложилось 50% пероксида водорода.

 Задача 2. 

К раствору, содержащему 49 г серной кислоты, добавлено 20 г гидроксида натрия. Определите состав и массу полученной соли. 

Решение.  

n (H₂SO₄) = 49 г  :  98 г/моль  = 0,5 моль

 n (NaOH) = 20 г  :  40 г/моль  =  0,5 моль 

  Так как серная кислота двухосновна, то она может образовать два ряда солей: 

2NaOH   +   H₂SO₄   ->   Na₂SO₄   +   2H₂O    средняя соль

NaOH   +   H₂SO₄   ->   NaHSO₄   +   H₂O        кислая соль 

  В нашей задаче оказалось равное мольное количество кислоты и щелочи, поэтому расчет следует вести по второму уравнению реакции: 

0,5 моль         0,5 моль           0,5 моль

NaOH   +   H₂SO₄   ->   NaHSO₄   +   H₂O      

m(NaHSO₄)  =   M · n =  120 г/моль · 0,5 моль  =  60 г.     

Задача 1.

 Через раствор, содержащий 60 г гидроксида натрия, пропущен углекислый газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 200 г карбоната  кальция. Определите состав и массу полученной соли. 

Решение. 

Определяем количества вещества веществ, указанных в условии задачи: 

n(NaOH)  = m : M = 60 г : 40 г/моль = 1,5 моль 

n(CaCO₃)  = m : M  =  200 г : 100 г/моль  = 2 моль 

Записываем уравнение  реакции,  в которой был получен углекислый газ, и по количеству вещества СаСО₃ определяем, сколько моль газа выделилось: 

2 моль                                                                       2 моль

CaCO₃   +   2HCl   ->   CaCl₂   +   H₂O   +   CO₂ 

Таким образом, для второй реакции у нас имеется 2 моль углекислого газа и 1,5 моль гидроксида натрия. Так как СО₂ – ангидрид двухосновной угольной кислоты Н₂СО₃, то при его взаимодействии с щелочами могут образоваться как средние, так и кислые соли: 

NaOH   +   CO₂   ->   NaHCO₃ 

2NaOH   +   CO₂   ->   Na₂CO₃   +   H₂O 

  Теперь нужно определиться, по какому из двух уравнений реакций нам вести расчет. Для образования средней соли щелочи должно быть вдвое больше, чем газа. У нас же наоборот, газа больше, чем щелочи. Следовательно, реакция пойдет по первому уравнению, с образованием кислой соли, причем СО₂ окажется в избытке (0,5 моль): 

1,5 моль      1,5 моль      1,5 моль

NaOH   +      CO₂   ->     NaHCO₃ 

m(NaHCO₃) = M · n = 84 г/моль · 1,5 моль  = 126 г. 

Готовится к выходу  авторское учебное пособие «Учимся решать задачи по химии». Подробнее прочитать о нем можно на страничке «Магазинчик»