Олимпиады по химии

Единицы измерения

Массовая доля растворенного вещества А <о(^А) Молярная концентрация растворенного вещества А С(А) Молярная концентрация эквивалентов (устар. — нормальность) СЭКВ(А)

<о(А) = -^т(^ = -^т(А>. т(р-р) рТ(р-р) где р — плотность раствора, ^(Р'Р) — объем раствора С(А) = --—■■■ или И(р-р) С(А) = , М(А)ПР-Р) где м(А) — количество вещества А, тп(А) — его масса, М — молярная масса вещества А _ ... (А) С (А) = ^,|С‘* или ^эк’ Ир-р) С (А) = , Л/эк,(А)У(р-р) где ЛТЭК, — молярная масса эквивалентов вещества А

доля единицы или проценты моль/л или М (устар.) моль/л или М (устар.)

Пример 1. Определите массовую долю хлорида калия в растворе с плотностью р = 1,063 г/мл, который содержит 79,7 г KCl в 750 мл.


•100% =


Решение

1. 
   Введем обозначения для величин, указанных в условии зада-
   чи, и составим формулу для расчета массовой доли хлорида калия:
   

, . т(КС1) тп(КС1)
со (КС1) = —■ 100 % = Ц—V • 100 % .
^V ' m(p-p) Р^(р-р)

2. 
   Подставим в выражение для <о(КС1) численные значения
   величин и согласуем размерности:
   

23




8 класс


со(КС1) =


79,7 г
1,063 г / мл • 750 мл


•100% = 10%.


Пример 2. Смешивание растворов с разными концентрациями.
Смешали два раствора: массой тп₁ с массовой до­лей растворенного вещества со₁ и массой т₂ с массовой долей того же вещества оэ₂, причем > <о₂. Образовался раствор, массовая доля растворенного вещества в котором равна ю₃. Как относятся друг к другу массы исходных растворов? Определите массы исходных растворов с массовыми доля­ми серной кислоты 7,5 и 60 %, если при их смешивании образовался раствор массой 350 г с массовой долей кис­лоты 15 %.
Решение

1. 
   Составим формулу для решения задачи, со, • т_х — масса
   

растворенного вещества в первом растворе, со₂ • т₂ — масса ра­створенного вещества во втором растворе, +ти₂) — масса об­разовавшегося раствора, со₃ • + пг₂) — масса растворенного ве­
щества в образовавшемся растворе. Сумма масс растворенного вещества в первом и втором растворах равна массе этого вещества в образовавшемся растворе: • т_х + со₂ • т₂ = со₃ (тп₁ + /и₂), откуда следует, что
7П₁ _ со₁ - <о₂
т₂ со, - со₃

2. 
   Сформулируем правило смешивания, или правило креста’. массы смешиваемых растворов тп, и т₂ обратно пропорциональ­ны разностям массовых долей со₁ и со₂ смешиваемых растворов ((»! > со₂) и массовой доле в смеси <о₃:
   

24






Районные олимпиады


Найдем отношение масс смешиваемых растворов серной кислоты: тп_х _ 60-15 _ 45 т₂ ~ 15-7,5 " 7,5 "
Следовательно, масса раствора с массовой долей 60 % равна
I»-—9.^г =50 г, а масса раствора с массовой долей 7,5 % равна ⁶^°^Г =300 г.
6 + 1

2. 
   Задачи районных олимпиад юных химиков
   

1. 
   (1.1.1)
   

Придя домой с одного из первых уроков химии, Вася с удивлением обнаружил, что его просто-таки пре­следуют химические процессы. Так, цвет изменяют бума­га под кисточкой с акварелью, экран включенного телеви­зора, высыхающие брызги грязи на ботинках; тепло выделяют горящая спичка, батарея отопления и кожа са­мого Васи; сырой картофель отличается по вкусу от жаре­ного, даже если его обмакнуть в масло; пузырьки газа вы­деляются из бутылки «Колы», из сдобного теста и с горячей сковороды, на которую попала вода. Отнеся все эти явле­ния к химическим, Вася решил, что химия — самая глав­ная наука и, забросив все остальные предметы, занялся только ею. Какие свои ошибки Вася скоро увидит? Ответ мотивируйте.
Решение
Химические процессы: выделение тепла горящей спич­кой и кожей человека; изменение вкуса картофеля при жарке; выделение углекислого газа из сдобного теста. Главная ошибка состоит в том, что химию невозможно изучать, не имея знаний математики и физики.


25




8 класс

2. 
   (1.1.1)
   

В четырех пробирках находятся порошки окси­да меди (II), оксида железа (III), металлических серебра и железа. Как химически различить эти вещества, исполь­зуя только один реактив?
Решение
Раствор серной кислоты не будет реагировать только с металлическим серебром.
CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + Н₂О (голубая окраска раствора);
Fe₂O₃ +3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ +ЗН₂О (бурая окраска раствора);
Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + Н₂ Т (выделение пузырьков газа).
Подтверждением выбора может служить внешний вид веществ: CuO — черный порошок, Fe₂O₃ — бурый порошок, Ag — серебри­стый блестящий металл, Fe — серый металл.

3. 
   (1.1.1)
   

В четырех газометрах находятся кислород, во­дород, азот и углекислый газ. Как определить, какой газ находится в каждом газометре? Напишите уравнения про­текающих реакций.
Решение
Поднесем к каждому из газометров тлеющую лучину. Она вспыхнет только в кислороде.
К трем оставшимся баллонам поднесем горящую лучину. У газо­метра с водородом будет слышен характерный хлопок:
2Н₂ + О₂ = 2Н₂О .
Оставшиеся азот и углекислый газ можно различить, пропус­тив газы через известковую воду:
Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃^ +Н₂О .
Выпадение осадка указывает на то, что в газометре содержит­ся СО₂. Азот находится в оставшемся газометре.

4. 
   (1.1.1)
   

С помощью какой последовательности реакций можно получить оксид цинка, используя цинк, оксид каль­


26