Подготовка к ЕГЭ по химии
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс)

Муниципальное образование

Ленинградский район

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1

им. З.Я. Лавровского

станицы Ленинградской

муниципального образования

Ленинградский район

Авторское методическое пособие

Подготовка к успешной сдаче

ЕГЭ по химии

«Задание 34»

Составил:

Черноиванова Н.А.,

учитель химии, биологии

ст. Ленинградская

2020 г.

Муниципальное образование

Ленинградский район

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1

им. З.Я. Лавровского

станицы Ленинградской

муниципального образования

Ленинградский район

Авторское методическое пособие

Подготовка к успешной сдаче

ЕГЭ по химии

«Задание 34»

Составил:

Черноиванова Н.А.,

учитель химии, биологии

ст. Ленинградская

2020 г.

Пояснительная записка

В данной брошюре собраны задания 34 из второй части экзаменационной работы по химии. Содержание брошюры направлено на обобщение учебного материала по предмету "Химия", а также на тренировку и отработку навыка решения заданий в формате ЕГЭ. Данная брошюра предназначена для учителей и учащихся 11 классов, которые выбрали предмет «Химия» для ЕГЭ. По итогам ЕГЭ по химии 2020 года возникло много вопросов при решении 34 задания. Это задания повышенной сложности. Правильно выполненное 34 задание дает выпускнику 4 балла. Выполнить такое задание выпускник должен за 10-15 минут. Выпускник выполняет следующие расчеты при решении 34 задачи: «Расчеты с использованием понятий «растворимость», «массовая доля вещества в растворе». Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси). Расчеты массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества. Расчеты массовой или объемной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного. Расчеты массовой доли (массы) химического соединения в смеси» (из спецификации КИМа 2020 года). При этом выпускник должен учитывать, что продукты реакции могут покидать сферу реакции в виде осадка или газа, чтобы правильно рассчитать массу конечного раствора. Задачи, решенные в данной брошюре, помогут выпускникам понять логические приемы при решении задач и быстрее выполнить подобное задание на ЕГЭ. Данный материал помогает выпускникам освоить некоторые типы задач повышенного уровня сложности.

Задания 34 – это расчетные задачи. Их выполнение требует знания химических свойств веществ и предполагает осуществлять действия, обеспечивающие получение правильного ответа. В числе таких действий назовем следующие:

– составление уравнений химических реакций (согласно данным условия задачи), необходимых для выполнения стехиометрических расчетов;

– выполнение расчетов, необходимых для нахождения ответов на поставленные в условии задачи вопросы;

– формулирование логически обоснованного ответа на все поставленные в условии задания вопросы (например, установить молекулярную формулу).

Однако следует иметь в виду, что не все названные действия обязательно должны присутствовать при решении любой расчетной задачи, а в отдельных случаях некоторые из них могут использоваться неоднократно.

Максимальная оценка за выполнение задания составляет 4 балла. При проверке следует в первую очередь обращать внимание на логическую обоснованность выполненных действий, поскольку некоторые задачи могут быть решены несколькими способами. Вместе с тем в целях объективной оценки предложенного способа решения задачи необходимо проверить правильность промежуточных результатов, которые использовались для получения ответа.

Типы задач, встречающиеся в 34 задании:

1. Вычисление массовой доли реагентов в исходном растворе или смеси веществ.
2. Вычисление массовой доли продуктов в полученном после цепочки реакций растворе (реакции могут быть разные: как обменные, так и окислительно-восстановительные).
3. Задача, в которой требуется составить материальный баланс (чаще всего там встречаются реакции на электролиз и вытеснение металлов из растворов солей (так называемые задачи «на пластинку»)).
4. Задача на растворимость (появилась в КИМах ЕГЭ в 2019 году).
5.  В 2020 году появились задачи на атомистику.

Формулы, которыми можно пользоваться, известны учащимся. Этими формулами пользуются все, изучающие химию еще в 8 классе.

Самое сложное – это составить план решения задачи, понять логику задачи, построить верный ход решения и только потом применить нужные формулы.

За полностью верное решение задачи можно получить 4 первичных балла. Правильный и полный ответ должен содержать следующие элементы, каждый из которых оценивается в 1 первичный балл:

• правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
• правильно произведены вычисления, в которых используются необходимые физические величины, заданные в условии задания;
• продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
• в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина.

Поэтому на экзамене, даже если не удается решить задачу полностью, стоит попытаться хотя бы составить уравнения реакций и найти количества вещества реагентов. Уже это может принести несколько баллов в общую копилку.

Отношения молей реагирующих веществ и продуктов следует включать в ход решения задачи, даже если они кажутся очевидными и понятными просто по уравнению реакции. За это эксперт может также добавить дополнительный балл, даже если задача не решена полностью.

Правильному проведению комбинированных расчетов по химическим уравнениям в задании 34 способствовали химическая эрудиция, основанная на наличии у обучающихся навыков реального химического эксперимента, и умение использовать для расчетов понятия «количества вещества» атомов и молекул простых и сложных химических веществ.

В ЕГЭ 2020 по химии были задачи на атомистику.

Задачи на атомистику – это задачи на соотношения частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.) в гомогенных и гетерогенных системах (растворах, твердых и газообразных смесях). Это могут быть массовые соотношения (например, массовая доля элемента в смеси), мольные соотношения (например, соотношение числа атомов водорода и кислорода или мольная доля), объемные соотношения (объемная доля и др.).

Важно помнить:

1 моль любого вещества содержит 6,02 • 1023 частиц этого вещества;

1 моль кислорода содержит 6,02 • 1023 молекул O2 и 2 ∙ 6,02 ∙ 1023 = 12,04 ∙1023 атомов кислорода;

1 моль серной кислоты содержит 6,02 • 1023 молекул H2SO4;

1 моль железа содержит 6,02 • 1023 атомов Fe;

1 моль серы содержит 6,02 • 1023 атомов S;

2 моль серы содержит 12,04 • 1023 атомов S;

0,5 моль серы содержит 3,01 • 1023 атомов S.

Массовая доля растворенного вещества – это величина, равная отношению массы растворенного вещества к массе раствора:

w(в−ва)=m(в−ва)/m(р−ра)

Формула для вычисления массовой доли в процентах:

w(в−ва)=m(в−ва)m(р−ра)⋅100%

Из формулы следует:

m(в−ва)=w(в−ва)⋅m(р−ра)

m(р−ра)=m(в−ва)/w(в−ва)

Для решения задач на атомистику используются знакомые всем, изучающим химию, понятия. Во-первых, понятие массовой доли. Во-вторых, умение выражать число атомов через число молекул или других структурных единиц.

Например, в молекуле оксида серы SO3 на 1 молекулу приходится один атом серы и три атома кислорода:

1 молекула SO3  – 1 атом серы, 3 атома кислорода

Несложно пропорцией определить, что на две молекулы оксида серы будет приходиться два атома серы и шесть атомов кислорода:

2 молекулы SO3 – 2 атома S, 6 атомов О

То есть индексы в формуле вещества показывают не только, как соотносится количество атомов между собой, но и какое число атомов приходится на 1 молекулу или другую структурную единицу вещества.

Если так соотносится число атомов и молекул, то также будет соотноситься и количество вещества атомов и молекул, выраженное в молях. Потому что 1 моль – это не что иное, как порция, состоящая из одинакового числа данных частиц. То есть на х моль оксида серы приходится:

х моль SO3 – х моль атомов S, 3х моль атомов О.

Получается, в молекуле число атомов всегда больше или равно

Задача

В смеси оксида меди (I) и оксида меди (II) на 4 атома меди приходится 3 атома кислорода. Вычислите массовые доли веществ в такой смеси.

Пусть ⱱ (количество вещества) (Cu2O) = х моль, ⱱ (CuO) = y моль, тогда:

количество вещества атомов меди в первом оксиде ⱱ  (Cu) = 2х моль, во втором оксиде: ⱱ (Cu) = у моль,

количество вещества атомов кислорода в первом оксиде х моль, во втором оксиде: у моль,

общее количество вещества атомов меди: ⱱ (Cu) = (2x + y) моль, атомов кислорода: ⱱ (O) = (x + y) моль.

По условию задачи их отношение равно как 4 : 3, т. е. (2x + y) / (x + y) = 4 / 3.

Преобразуя приведенное выше равенство, получаем y = 2x.

Выразим через х массы соединений:

m(Cu2 O) = ⱱ (Cu2O) ∙ M(Cu2 О) = 144x г

m(CuO) = ⱱ (CuO) ∙ M(CuO) = 80 ∙ у = 80 ∙ 2x = 160x г

Масса смеси двух оксидов будет равна:

m(смеси) = (144x + 160x) г = 304x г

Теперь рассчитываем массовую долю оксидов в смеси:

ω(Cu 2O) = m(Cu 2 O) / m(смеси) = 144x / 304x = 0.4737 (47.37%)

ω(CuO) = m(CuO) / m(смеси) = 160x / 304x = 0.5263 (52.63%)

Ответ: ω(CuO) = 52,6%, ω(Cu 2O) = 47,4%

Примеры решения 34 задания в ЕГЭ по химии

Задание 34

К холодному раствору серной кислоты добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

Решение.

1. Записываем уравнение химической реакции взаимодействия серной кислоты с пероксидом бария:

H2SO4 + BaO2 = BaSO4↓ + H2O2

При этом в растворе присутствует пероксид водорода, а сульфат бария выпадает в осадок.

2. Пусть количество вещества ⱱ(H2O2) = х моль, а ⱱ (H2O) = y моль,

тогда:

ⱱ количество вещества атомов водорода в пероксиде ⱱ (H) = 2х моль, в воде: ⱱ (Н) = 2у моль,

количество вещества атомов кислорода в пероксиде ⱱ (О) = 2х моль, в воде: ⱱ (О) = у моль,

общее количество вещества атомов водорода: ⱱ (Н) = (2x + 2y) моль,

общее количество вещества атомов кислорода: ⱱ(О) = (2x + y) моль.

Получаем соотношение:

(2x + 2y)/(2x + y) = 9/5

Упрощаем его:

у = 8х

3. При добавлении оксида марганца (IV) пероксид водорода разлагается:

2H2O2 = 2H2O + O2

Пусть весь пероксид водорода разложился, тогда изменение массы раствора равно массе выделившегося газа, то есть массе кислорода:

m(O2) = 6,4 г

ⱱ(O2) = m(O2)/M(O2) = 6,4 / 32 = 0,2 моль

Отсюда

ⱱ(H2O2) = 2 · ⱱ(O2) = 2·0,2 = 0,4 моль

х = 0,4 моль

у = 8x= 8∙0,4 моль = 3,2 моль

Отсюда количество вещества серной кислоты с исходном растворе:

ⱱ (H2SO4) = ⱱ (H2O2) = 0,4 моль

m(H2SO4) = ⱱ (H2SO4)·M(H2SO4) = 0,4·98 = 39,2 г

Количество и масса воды не изменялись:

m(H2O) = ⱱ (H2O)·M(H2O) = 3,2·18 = 57,6 г

Находим массовую долю серной кислоты в исходном растворе:

w(H2SO4) = m(H2SO4)/(m(H2O)+ m(H2SO4)) = 39,2/(39,2 + 57,6) = 0,405

или 40,5%

Ответ: w(H2SO4) = 40,5%

Задание 34

Железную пластину полностью растворили в 500 г раствора азотной кислоты. При этом выделилась смесь оксида азота (II) и оксида азота (IV) общим объемом 20,16 л. Соотношение атомов кислорода к атомам азота в этой газовой смеси соответственно равно 5:3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Решение.

1. Записываем уравнения химических реакций взаимодействия железа с азотной кислотой:

Fe+4HNO3 →Fe(NO3) )3 +NO+2H2 O

Fe+6HNO3 →Fe(NO3) )3 +3NO2 +3H2 O

Нужно найти массовую долю Fe(NO3))3 в растворе, который складывается из смешанных веществ с учетом газообразных, которые выделились из раствора.

2. Пусть: ⱱ NO = x моль, тогда: ⱱ N = x моль и ⱱ O =x моль.

ⱱ NO2 = y моль, тогда: ⱱ N = y моль и ⱱ O = 2y моль.

Тогда весь кислород в смеси газов это: x+2y, а весь азот это: x+y. Составляем первое уравнение, зная, что соотношение атомов кислорода к атомам азота в этой газовой смеси соответственно равно 5:3, x+2y/x+y = 5/3.

Для второго уравнения находим  ⱱ смеси газов:

20,16 / 22,4 = 0,9 моль . x+y = 0,9

Составляем систему уравнений:

x + 2y / x + y = 5/3

x + y = 0,9

Решаем систему уравнений и находим:

2x = y

x = 0,3

Подставляем в первое уравнение и находим y = 0,6 моль.

3. Возвращаемся к уравнениям реакций, ведем расчет NO, так как X= 0,3 моль, это количество вещества NO. Значит, и соли 0,3 моль. Это в первом уравнении. Во втором уравнении ⱱ NO2 = 0,6 моль, значит, Fe(NO3) )3 0,6/3 = 0,2 моль.

4. Находим массу соли:

Fe(NO3) )3, m = (0,3 +0,2)∙MFe(NO3) )3 = 0,5 ∙ 242 = 121 г.

5. Находим массу раствора. Он будет состоять из железа, раствора азотной кислоты, и из раствора выделяются газообразные NO и NO2. Количество вещества железа находим через количество вещества NO и NO2. В первом уравнении железа будет 0,3 моль, во втором 0,2 моль. Всего 0,5 моль.

Находим массу железа:

mFe = 0,5 моль ∙ 56 г/моль = 28 г,

mNO = 0,3 моль ∙MNO = 0,3 ∙ 30 = 9 г,

mNO2 = 0,6 моль ∙ MNO2  = 0,6 ∙ 46 = 27,6 г

Итак, масса раствора равна:

m р-ра = 28 +500 - 9 - 27,6 = 491,4 г.

6. Находим массовую долю соли в растворе:

wFe(NO3) )3 = 121/491,4∙ 100% = 24,6%

Ответ: 24,6%

Задание 34

Смесь оксида алюминия и сульфида алюминия, в которой массовая доля алюминия составляет 50%, растворили в избытке 700 г соляной кислоты. Выделившийся газ полностью поглотили 240 г 20% раствора сульфата меди (II), причем исходные вещества прореагировали без остатка. Вычислите массовую долю соли, образовавшейся при взаимодействии исходной твердой смеси с соляной кислотой.

Решение.

1. Записываем уравнения химических реакций:

0,7                    1,4

1. Al2 O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 O

0,10,2 0,3

2. Al2 S3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 S↑

0,3                      0,3

3. H2 S + CuSO4  = CuS↓ + H2 SO4

2. Находим массу сульфата меди:

mCuSO4  = 240∙0,2 = 48 г, ⱱCuSO4  = 48/160 = 0,3 моль.

По третьему уравнению находим ⱱH2 S = 0,3 моль. Значит, во втором уравнении количество вещества Al2 S3  0,1 моль. Можем найти массу mAl2 S3 = 0,1 ∙ 150 = 15 г.

Количества вещества алюминия в сульфиде алюминия 0,2 моль, так как здесь два атома алюминия.

У нас нет количества вещества оксида алюминия. Обозначаем его через x, ⱱAl = 2x моль. Зная массовую долю алюминия в смеси, составляем уравнение:

0,5 = 27∙(0,2 + 2x) / 15 + 102x,

где 102 – это молярная масса оксида алюминия.

Решаем уравнение и находим x = 0,7 моль, тогда масса оксида алюминия равна 0,7 ∙ 102 = 71,4 г.

3. Находим массу хлорида алюминия по 1 и 2 уравнению 1,4 + 0,2 моль = 1,6 моль. Находим массу соли 1,6 ∙ MAlCl3 = 1,6 ∙ 133,5 = 213,6 г.
4. Находим массовую доли соли в растворе:

wAlCl3 = 213,6 / mAl2 O3 + mAl2 S3  + mраствора - mH2 S =

213,6 / 71,4 + 15 + 700 – 0,3∙34 = 213,6 / 776,2 = 0,2752, 27,52%.

Ответ. 27, 52%.

Задание 34

Смесь оксида лития и нитрида лития с массовой долей атомов лития 56%, растворили в 365 г 20% соляной кислоты, причем все вещества полностью прореагировали. Затем к образовавшемуся раствору добавили 410 г 20% раствора фосфата натрия. Найдите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе.

Решение.

Уравнения реакций:

1. Li2O +2HCl = 2LiCl + H2O
2. Li3N + 4HCl = 3LiCl + NH4Cl
3. 3LiCl + Na3PO4 = 3NaCl + Li3PO4 ↓

1. Находим массу соляной кислоты, исходя из раствора:

mHCl = 365 ∙ 0,2 = 73 г.

Находим ⱱHCl = 73/36,5 = 2 моль.

Находим ⱱNa3 PO4 = 82 / 410∙0,2 = 0,5 моль.

2. Пусть количество вещества оксида лития xмоль, количество вещества нитрида лития – yмоль. Тогда по первому уравнению количество вещества соляной кислоты 2x, а по второму уравнению 4y/.

Составляем первое уравнение для системы уравнений:

2x + 4y = 2.

Составляем второе уравнение:

mLi2 O = MLi2 O∙x = 30x,

mLi3 N = MLi3 N∙y = 35y,

зная, что все атомы азота составляют 56%, записываем в числитель:

7 ∙ (2x + 3y).

Уравнение:

7 ∙ (2x + 3y) / 30x + 35y = 0,56.

Решаем систему уравнений:

2x + 4y = 2,

7 ∙ (2x + 3y) / 30x + 35y = 0,56.

Находим x = 0,2 моль Li2 O, y = 0,4 моль Li3 N.

3. По 1 и 2 уравнению находим количество вещества хлорида лития. В первом уравнении ⱱLiCl = 0,4 моль, во втором 1,2 моль. Всего 1,6 моль. По 3 уравнению находим, что хлорид лития в избытке и расчет ведем по недостатку, по Na3 PO4:

0,5 / 1 = x/ 3.

Отсюда ⱱNaCl = 1,5 моль, а масса равна 87,8 г.

4. Находим массовую долю хлорида натрия:

wNaCl = 87,8 / 737 = 0,119 или 11,9%.

Чтобы найти массу раствора, мы суммируем массу оксида и нитрида лития, раствора соляной кислоты, раствора фосфата натрия и отнимаем массу фосфата лития (737 г ).

Ответ: 11,96%.

Задачи для самостоятельного решения

Задание 34. Вариант 1

Смесь меди и оксида меди (II), в которой массовая доля атомов меди составляет 96%, растворили в концентрированной серной кислоте массой 472 г, взятой в избытке. Полученный газ растворили в минимальном количестве раствора гидроксида натрия массой 200 г с массовой долей щелочи 10%.

Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном после реакции исходной смеси с кислотой.

Ответ: 20%

Задание 34. Вариант 2

К смеси пероксида и оксида бария, где отношение количества атомов бария к количеству атомов кислорода равно 5:9, добавили 490 г холодного 20%-го раствора серной кислоты. В результате соединения бария прореагировали полностью, а полученный раствор оказался нейтральным.

Найдите массовую долю воды в образовавшемся растворе.

Ответ: 93,57%

Задание 34. Вариант 3

Смесь цинка и карбоната цинка, в которой соотношение атомов цинка и кислорода 5:6, обработали 500 г раствора разбавленной серной кислоты. В результате исходная смесь и кислота прореагировали без остатка, и выделилось 2,24 л газов (н.у.). К получившемуся раствору прилили 500 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 40%.

Найдите массовую долю сульфата натрия в получившемся растворе.

Ответ: 1,4%

Задание 34. Вариант 4

Смесь твердых сульфата железа (II) и сульфата железа (III), в которой соотношение атомов серы и железа 4:3, добавили в подкисленный 5%-й раствор перманганата калия массой 126,4 г. Все вещества, участвовавшие в окислительно-восстановительной реакции, прореагировали полностью.

Рассчитайте максимальную массу 20%-го раствора гидроксида натрия, который прореагирует с полученным раствором.

Ответ: 376 г

Задание 34. Вариант 5

В холодный раствор серной кислоты добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г.

Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

Ответ: 40,5%

Задание 34. Вариант 6

Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 50%, растворили в избытке соляной кислоты массой 300 г. После завершения всех реакций масса раствора составила 330 г, а выделившуюся газовую смесь пропустили через 200 г 8%-ного раствор гидроксида натрия. В результате чего один из газов полностью поглотился.

Определите массовую долю соли в конечном растворе.

Ответ: 15,44%