Задача 34: типовые сюжеты

Задача 34 — самая трудная в работе (4 балла). Её типовые сюжеты повторяются, и для каждого есть свой ключ. Общий порядок решения всегда один: уравнения реакций, количества веществ, анализ избытка и состава продуктов, масса конечного раствора, ответ.

Массовая доля в конечном растворе

Классический сюжет: смешивают растворы или вносят вещество, идёт реакция (иногда ступенчатая), нужно найти массовую долю одного из веществ. Ключ — баланс масс раствора: сумма внесённого минус газы и осадки (раздел «Масса раствора после реакции»). Не забывайте, что избыток реагента остаётся в растворе.

«Пластинка» в растворе соли

Металлическую пластинку опускают в раствор соли менее активного металла. Металл пластинки переходит в раствор, а выделившийся металл оседает на ней — масса пластинки меняется на разность.

\[ \ce{Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu}: \quad \Delta m = 64x - 56x = 8x \]

Если масса пластинки увеличилась на 1,6 г, то \(x = 0{,}2\) моль железа перешло в раствор. Для цинка в сульфате меди масса уменьшается: \(\Delta m = 65x - 64x = x\). Для меди в нитрате серебра: \(\Delta m = 2 \cdot 108x - 64x = 152x\). Масса раствора меняется на ту же величину с противоположным знаком.

Электролиз раствора

Записывают процессы на катоде и аноде. Количества продуктов связаны числом электронов: на 1 моль \(\ce{Cu}\) — 2 моль электронов, на 1 моль \(\ce{O2}\) — 4, на 1 моль \(\ce{Cl2}\) или \(\ce{H2}\) — 2, на 1 моль \(\ce{Ag}\) — 1. Уменьшение массы раствора равно массе всего, что выделилось на электродах. Если соль израсходована полностью, дальше электролизу подвергается вода.

Смеси

Смесь двух веществ, из которых с реагентом реагирует одно или оба по-разному. Неизвестные — количества компонентов \(x\) и \(y\); уравнения составляют по массе смеси и по количеству газа (осадка). Пример: смесь цинка и меди обработали соляной кислотой — водород даёт только цинк, а медь остаётся нерастворившимся остатком.

Последовательные операции с порциями

Раствор делят на части, каждую обрабатывают своим реагентом; по одной части находят количество одного вещества, по другой — другого, а затем пересчитывают на весь раствор. Важно не забыть множитель: если взяли половину раствора, в нём половина каждого вещества.