Задачи на смеси

Типы задач на смеси очень разнообразны, способы их решения – тоже.

I тип. Внимание: один реагент.

В таких задачах с одним из реагентов взаимодействует только одно вещество из смеси. Это более простой тип задач. Главное при решении – правильно составить уравнения реакций, а для этого нужно иметь прочные знания о химических свойствах веществ.

Например:

Реакции металлов с кислотами.

С минеральными кислотами, к которым относятся все растворимые кислоты (кроме азотной и концентрированной серной, взаимодействие которых с металлами происходит по-особому), реагируют только металлы, находящиеся в электрохимическом ряду напряжений до (левее) водорода. При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, никель), проявляют минимальную из возможных степень окисления — обычно это +2.

Взаимодействие металлов с азотной кислотой приводит к образованию, вместо водорода, продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой— к выделению продуктов восстановления серы. Так как реально образуется смесь продуктов восстановления, часто в задаче есть прямое указание на конкретное вещество. С холодными (без нагревания) концентрированными азотной и серной кислотами не реагируют Al, Cr, Fe. При нагревании образуются соли этих металлов со степенью окисления +3. Не реагируют с данными кислотами ни при какой концентрации Au и Pt.

Реакции металлов с водой и со щелочами.

В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют раство

римые основания (щелочи). Это щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs), а также металлы IIA группы: Са, Sr, Ba. При этом образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить магний.

В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы: алюминий, цинк, бериллий, олово. При этом образуются гидроксокомплексы и выделяется водород.

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2NaAl(OH)₄ + 3H₂

Zn+ 2NaOH + 2H₂O = Na₂Zn(OH)₄ + H₂

Именно задачи этого типа были предложены в заданиях С4 на ЕГЭ по химии 2012 года.

Задача 1.

Смесь алюминия и железа обработали избытком соляной кислоты, при этом выделилось 8,96 л газа (н.у.). Это же количество смеси обработали избытком раствора гидроксида натрия, выделилось 6,72 л газа (н.у.). Найти массовую долю железа в исходной смеси.

Ответ: (Fe) = 40,88%

Задача 2. Смесь оксида кремния(IV), алюминия и железа массой 13,8г обработали при нагревании раствором гидроксида калия. При этом выделилось 6,72 л газа (н.у.). При действии на такое же количество исходной смеси избытка раствора соляной кислоты выделилось 8,96 л газа (н.у.). Определить массовые доли веществ в исходной смеси.

Ответ: (Al) = 39,1%,  (Fe) = 40,6%,  (SiO₂) = 20,3%

Задача 3.

Сплав алюминия с никелем растворили в избытке соляной кислоты, при этом образовалось 10,08 л газа (н.у.). Такое же количество того же сплава обработали избытком раствора щелочи, при этом получилось 6,72 л газа (н.у.). Найти массовую долю алюминия в сплаве.

Ответ: (Al) = 37,89 %.

Задача 4.

11,54 г сплава, состоящего из алюминия, магния и меди, обработали избытком раствора серной кислоты. Масса нерастворившегося остатка составила 5,12 г. Раствор, полученный после отделения осадка, обработали избытком раствора гидроксида натрия. Полученный при этом осадок отделили и прокалили. Масса вещества после прокаливания составила 4,4 г. Вычислите массовые доли металлов в сплаве.

Ответ: (Cu) = 44,36 %, (Al) = 32,76 %, (Mg) = 22,88 %.

Задача 5.

35,1 г смеси, состоящей из магния, алюминия и железа, обработали избытком концентрированной азотной кислоты. Масса нерастворившегося остатка составила 30,3 г. Такое же количество той же смеси обработали избытком раствора гидроксида натрия. Масса нерастворившегося остатка составила 16,8 г. Найдите массовые доли металлов в смеси.

Ответ: (Fe) = 47,86 %, (Al) = 38,46 %, (Mg) = 13,68 %

Задача 6.

13,3 г гидроксида натрия полностью израсходован при взаимодействии со смесью меди, железа и алюминия. При хлорировании этой же смеси металлов потребовалось 12,5 л хлора (н.у.), а также 343,64 мл 10 % - го раствора соляной кислоты ( = 1,1 г/мл). Определите массовые доли металлов в смеси.

Ответ: (Cu) = 16,1 %, (Fe) = 8,9 %, (Al) = 75 %.

Задача 7.

Навеску смеси кремния, алюминия и карбоната кальция обработали щелочью и получили 17,92 л газа (н.у.). Эту же навеску обработали соляной кислотой и получили 17,92 л газа, который пропустили через раствор гидроксида кальция, и получили 20 г осадка. Определите массы веществ в смеси.

Ответ: m(Si) = 2,8 г, m(Al) = 10,8 г, m(CaCO₃) = 20 г.

Задача 8.

На растворение алюминия, содержащегося в смеси с оксидом магния, необходимо затратить 20 мл 25 % - го раствора гидроксида натрия ( = 1,28 г/мл). Для полного растворения такого же количества этой смеси необходимо затратить 105 мл 28 % - го раствора серной кислоты ( = 1,2 г/мл). Вычислите массу исходной смеси.

Ответ: m _см.= 9,2 г.

II тип. Задачи на «параллельные реакции».

Задача №1 Пластинку из магний – алюминиевого сплава массой 3,9 г поместили в раствор соляной кислоты. Пластинка растворилась, и выделилось 4,48 л газа. Найти массовые доли металлов в сплаве.

Ответ: (Mg) = 30,77%

(Al) = 69,23%

Задача 2.

К раствору, содержащему 5,48 г сульфата и силиката натрия, прибавили избыток хлорида бария, в результате образовалось 9,12 г осадка. Найти массы солей в исходной смеси.

Ответ: m(Na₂SO₄) = 4,26 г, m(Na₂SiO₃) = 1,22 г.

Задача 3.

При взаимодействии 10,4 г смеси железа и магния с соляной кислотой выделилось 6,72 л газа (н.у.). Определите массу каждого металла в смеси:

(5,6 г Fe; 4,8 г Mg).

Задача 4.

При сжигании смеси пирита и сульфида цинка образовалось 71,68 л (н.у.) оксида серы (IV). Найти состав исходной смеси: (155,2 г ZnS; 96 г Fe).

Задача 5.

При разложении 8,06 г смеси перманганата калия и бертолетовой соли выделилось 1,568 л кислорода (н.у.). Найти состав смеси: (3,16 г KMnOH; 4,9 г KClO₃).

Задача 6.

При растворении в растворе щелочи 2 г сплава алюминия с цинком выделилось 1,904 л водорода (н.у.). Определите массовые доли металлов в сплаве:

(32,5% Zn; 67,5% Al).

Задача 7.

Для растворения 8,2 г смеси карбонатов кальция и магния в воде потребовалось 2,016 л углекислого газа (н.у.). Определите состав смеси карбонатов:

(4 г CaCO₃ ; 4,2 г MgCO₃).

III тип. Комбинированные задачи.

Чаще всего в таких задачах идёт речь о составе трёхкомпонентной смеси и двух процессах, в которых она участвует. В одном процессе участвует один компонент, а в другом - два компонента смеси. Решение в этом случае нужно начинать с расчётов по уравнению реакции, в которой участвует один компонент смеси. Найти его количество вещества и массу. Затем найти массу смеси двух компонентов, далее использовать алгебраический способ решения.

Задача 1.

При обработке 17,4 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 4,48 л газа (н.у.), а при действии на эту же смесь такой же массы хлороводородной кислоты – 8,96 л газа (н.у.). Определите состав исходной смеси в массовых долях.

Ответ: (Сu) = 36,8%, (Fe) = 32,2%, (Al) = 3,1%.

Задача 2.

При обработке 8,2 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 2,24 л газа. Такой же объём газа выделяется и при обработке этой же смеси такой же массы избытком разбавленной серной кислоты (н.у). Определите состав исходной смеси в массовых процентах.

Ответ: (Cu) = 43,5%, (Fe) = 38,1%, (Al) = 18,4

Задача 3.

Определите процентное соотношение металлов в сплаве, состоящего из железа, хрома и алюминия, если при обработке 50 г этого сплава раствором гидроксида натрия выделилось 2,49 л газа (н.у.), а при растворении осадка в соляной кислоте выделилось ещё 19,6 л газа (н.у.).

Ответ: (Al) = 4%, (Cr) = 26%, (Fe) = 70%

Задача 4.

При обработке избытком соляной кислоты 15,5 г смеси алюминия, магния и меди выделилось 7,84 л (н.у.) газа. Не растворившийся в соляной кислоте остаток растворился в концентрированной азотной кислоте с выделением 5,6 л газа (н.у.). Найдите массу каждого металла в смеси.

Ответ: m(Al) = 2,7 г, m(Mg) = 4,8 г, m(Cu) = 8 г.

Задача 5.

На реакцию 37,83 г смеси железа, алюминия и меди было израсходовано 23, 52 л хлора. При обработке такого же количествас меси концентрированной азотной кислотой получено 12, 09 л газа. Рассчитайте массовые доли металлов в исходной смеси.

Ответ: (Al) = 21,1%, (Cu) = 45,6%, (Fe) = 33,3%.

IV тип. Задачи на кислые соли: промежуточный случай или образование смеси двух солей.

Задача 1.

Газ, полученный при сжигании 19,2 г серы в избытке кислорода, без остатка прореагировал с 682,5мл 5% - го раствора гидроксида натрия (плотность 1,055 г/мл). Определите состав полученного раствора и рассчитайте массовые доли веществ в этом растворе.

Ответ: _р.в.(Na₂SO₃) = 4,98%, _р.в.(NaHSO₃) = 4,11%

Задача 2.

Через 224 г раствора с массовой долей гидроксида калия 20% пропустили 11,2 л сернистого газа (н.у.). Вычислите массовые доли солей в полученном растворе.

Ответ: m(К₂SO₃₎ = 18,52% , m (КHCO₃) = 9,38%.

Задача 3.

Через 100 мл раствора гидроксида натрия с плотностью 1,1 г/мл пропустили 4,928 л оксида углерода (IV) (н.у.), в результате чего образовалось 22,88 г смеси двух солей. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

Ответ: _р.в.(NaHCO₃) =1,4%, _р.в.(Na₂СO₃) = 17,7%.

Задача 4.

Продукты полного сгорания 4,48 л сероводорода (н.у.) в избытке кислорода полностью поглощены 53 мл 16% - го раствора гидроксида натрия ( = 1,18 г/мл). Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе и массу осадка, который вы

делится при обработке этого раствора избытком гидроксида бария.

Ответ: _р.в.(NaHSO₃) = 19,8%, _р.в.(Na₂SO₃) = 8%, m(BaSO₃ ) = 43,4 г.

Задача 5.

При пропускании углекислого газа через раствор, содержащий 6 г гидроксида натрия, образовалось 9,5 г смеси солей. Определите объём прореагировавшего углекислого газа.

Ответ: V(CO₂)= 2,24 л

Задача 6.

В стакан, содержащий 200 мл воды, последовательно внесли 28, 4 г фосфорного ангидрида и 33,4 г гидроксида калия. Вычислите массовые доли веществ, содержащихся в растворе по окончании всех реакций.

Ответ: _р.в.(КH₂РO₄) = 10,38 _, _р.в.(К₂HРO₄ ) = 13,28%.

Задача 7.

К 82 мл 20% раствора гидроксида натрия (=1,22г/мл) добавили 116 мл 25% серной кислоты (=1,18 г/мл). Найдите массовые доли солей в образовавшемся растворе.

Ответ: _р.в.(NaHSO₄) = 10,12%, _р.в.(Na₂SO₃) = 8,98 %