Расчётные задачи: задания 28, 34 и вывод формулы в задании 35

n = m / M = V / Vm = N / NA, где Vm = 22,4 л/моль при н. у., NA = 6,02 · 10²³ моль⁻¹. ω = m(вещества) / m(раствора). M(смеси) = D · M(газа сравнения): по водороду M = 2 · D(H2), по воздуху M = 29 · D(возд). c = n / V — молярная концентрация, моль/л. m(раствора) = V · ρ.

По критериям балл ставится за: 1) записанные уравнения всех протекающих реакций; 2) расчёты количеств вещества с указанием единиц измерения и промежуточных величин; 3) логику решения — явное указание, какое вещество в избытке, какое в недостатке, и почему расчёт ведётся по нему; 4) численный ответ с единицами измерения. Отсутствие любого уравнения снимает соответствующий балл, даже если ответ получен верно.

Условие: смесь карбоната и гидрокарбоната натрия массой 27,4 г растворили в воде и обработали избытком соляной кислоты, при этом выделилось 6,72 л газа (н. у.). Вычислите массовую долю карбоната натрия в исходной смеси. Решение. Уравнения: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑ и NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑. Пусть n(Na2CO3) = x моль, n(NaHCO3) = y моль. M(Na2CO3) = 106 г/моль, M(NaHCO3) = 84 г/моль. По массе: 106x + 84y = 27,4. Общее количество газа: n(CO2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль, и по обоим уравнениям каждая соль даёт 1 моль CO2, значит x + y = 0,3. Подставляем y = 0,3 − x: 106x + 84(0,3 − x) = 27,4, отсюда 22x = 2,2, x = 0,1 моль, y = 0,2 моль. m(Na2CO3) = 0,1 · 106 = 10,6 г. ω = 10,6 / 27,4 · 100 % = 38,7 %. Ответ: 38,7 %.

Ответ должен содержать четыре элемента: расчёты, приводящие к молекулярной формуле; саму молекулярную формулу; структурную формулу, отражающую порядок связи атомов и наличие функциональной группы; уравнение реакции, указанной в условии, со структурными формулами. Пропуск структурной формулы или уравнения — минус балл каждый.

Условие: органическое вещество содержит 54,55 % углерода, 9,09 % водорода и 36,36 % кислорода по массе. Относительная плотность его паров по водороду равна 44. Вещество реагирует с гидрокарбонатом натрия с выделением газа. Установите молекулярную и структурную формулу вещества и запишите уравнение указанной реакции. Решение. M = 2 · 44 = 88 г/моль. n(C) = 88 · 0,5455 / 12 = 48 / 12 = 4; n(H) = 88 · 0,0909 / 1 = 8; n(O) = 88 · 0,3636 / 16 = 32 / 16 = 2. Молекулярная формула C4H8O2, проверка: 48 + 8 + 32 = 88 г/моль. Реакция с NaHCO3 с выделением газа характерна для карбоновых кислот, значит это бутановая кислота. Структурная формула: CH3–CH2–CH2–COOH. Уравнение: CH3–CH2–CH2–COOH + NaHCO3 = CH3–CH2–CH2–COONa + H2O + CO2↑.

Первое: решить задачу 34 «по логике» без уравнений реакций — критерий за уравнения не выполнен, минус балл, даже если ответ совпал с эталоном. Второе: при расчёте массовой доли конечного раствора не вычесть массу выделившегося газа или выпавшего осадка из массы раствора — ответ уходит на несколько процентов и не засчитывается. Третье: в задании 35 указать только молекулярную формулу C4H8O2 без структурной — эксперт не может определить, кислота это или сложный эфир, балл снимается. Четвёртое: получить дробное число атомов и округлить его произвольно, вместо того чтобы пересчитать через мольные отношения. Пятое: не проверить избыток и недостаток и вести расчёт по избыточному реагенту.