Ответы и решения задач к занятию 6
Таблица ответов:
Задача 1 | Порядковый номер элемента 19 (калий). |
Задача 2 | Zn |
Задача 3 | Sr, Sr(OH)2*8H2O |
Задача 4 | Гидриды лития и калия |
Задача 5 | Некорректное условие. Принимаются ответы: M(Kt+) = 18 г/моль NH4+; w((NH4)2CO3=59,3%, w((NH4)2SO4=40,7% и др. m(см)= 35,4 г, Na, w(Na2CO3)= 59,9%, w(Na2SO4)= 40,1% m(см)= 45 г, K, w(K2CO3)= 61,3%, w(K2SO4)= 38,7% |
Задача 6 | Для предложенных условий подходят все алканы, начиная с бутана. Учитывая слово «пары», начиная с пентана. |
Особенность задач на определение неизвестного вещества в том, что иногда из неверного решения удается прийти к правдоподобному ответу, а иногда и даже к верному ответу. Поэтому, проверять приходится не ответ, а решение. И оценивать решение задачи а не совпадение ответа с эталоном.
Задача 1. Задача не вызвала больших затруднений у большинства команд. Вот так решили «Донцы-молодцы»:
А вот здесь ответ тот же, но решение сделано из неверных предпосылок:
· - что в реакции образуется кислая соль (при избытке щелочи это невозможно);
· - что количество щелочи равно сумме количеств вещества солей Me2SO4 и NaHS
 |
Поэтому решение не засчитано, что и отражено в оценке задачи.
Задача 2. В целом тоже не вызвала затруднений у большинства команд. Вот один из стандартных вариантов решения, (команда «Формула»):
А вот это решение не принимается. Уравнение реакции металла с азотной кислотой не составлена, по неуравненной схеме пишется пропорция, полученный результат ни с того ни с сего делится на 4…
Так бы категорично я утверждать не стал:
Задача 3. Задача действительно с подвохом. Сам металл определялся достаточно легко. А вот дальше надо было учесть, что оксид переходит в гидроксид, который выпадает из раствора в виде кристаллогидрата. Во-вторых, надо было понять, что часть гидроксида остается в растворе, поэтому для нахождения формулы кристаллогидрата массу металла и оксида использовать уже нельзя. И в третьих, понять, что при прокаливании идет разложение не только кристаллогидрата, но и гидроксида. Одно из грамотных решений представила команда «Умники»:
Команда «Девчата-химичата» для нахождения металла использовала закон эквивалентов. Здесь М(э) – молярная масса эквивалента, которая связана с молярной массой химического элемента формулой М(Х) = М(эХ) *валентность.
Отсюда, кстати, для кислорода М(эО) = 16/2 = 8 (г/моль-экв) :
Но вот полное разложение кристаллогидрата не было учтено, поэтому формула кристаллогидрата была найдена неверно.
 |
Задача 4. С этой задачей тоже справилось большинство команд. Вот так это выглядит у команды «Металлы»:
Такое решение предложили большинство команд: получали уравнение 5М1 + М2 = 74, после чего методом подбора находили металлы. Только одна команда сразу проанализировала, массы гидридов и из 0,219М1 < 3,5 получалось что М1 < 15, что возможно только для лития. Еще один метод решения этой задачи рассмотрен ниже.
Но вот это решение понять не удалось:
Какой физический смысл имеет выражение, в которое входит масса смеси двух веществ и молярная масса только одного из них?
Как из первого получено второе, которое и привело к правильному ответу?
Задача 5. Условие этой задачи оказалось некорректным. В процессе решения команды приходили к молярной массе катиона 18 г/моль, и убеждались, что такого металла нет. Предложить выход из этой ситуации можно было разными способами, например так, как это сделала команда «Тюбик» (и многие другие):
А можно было изменить численные данные и получить такое решение:
Можно было предложить вариант для иона калия.
Все решения где был найдена молярная масса катиона 18 г/моль были признаны верными.
Но вот такое начало решение нельзя признать верным – здесь изначально было решено, что металл натрий, и дальше решалась задача на определение состава смеси
Задача 6. Особенность этой задачи в том, что с точки зрения математики она приводит к бесконечному числу решений. Понять это можно было сразу, если учесть, что состав любой смеси алканов можно выразить формулой СхН2х+2. Величина х в этой формуле будет зависеть от средней молярной массы смеси и будет, как правило, дробной. Для данной смеси Mср = 2*D = 49,6 и х = (49,6-2)/14 = 3,4.
Поскольку это среднее значение и смесь состоит из двух компонентов, то в одном алкане число атомов углерода должно быть меньше 3,4 (и это метан), а в другом больше 3,4, и это может быть любой алкан, начиная с бутана. Любой из этих алканов можно использовать, чтобы составить с метаном смесь с М=49,6. И хотя соотношение метан:алкан в них будет разным, но соотношение числа атомов водорода и углерода будет одно и тоже. А значит, какую бы смесь мы не взяли, количеством вещества 0,2 моль, для ее сжигания потребуется одно и тоже количество вещества кислорода: 1,12 моль.
Используя стандартный ход решения, т. е. вводя неизвестные и выражая через них исходные данные, мы приходим к системе из двух одинаковых уравнений, например так, как это делает команда «Успешные ребята»:
К последней фразе надо сделать замечание. Она как будто предполагает, что если алкан при данных условиях жидкий, то он не может входить в состав газовой смеси. Это не так.
Любая жидкость (и не только жидкость) образует пары. Если количество этих паров меньше некоторого предела, определяемого состоянием «насыщенного пара», эта газовая смесь будет вполне устойчива. Так даже морозный воздух содержит некоторое количество паров воды, хотя ее Ткип = 100оС. Давление насыщенного пара растет с ростом температуры и при определенной температуре становится равно атмосферному – в этот момент жидкость закипает. Наоборот, при понижении температуры давление насыщенного пара падает и избыточная вода выделяется в виде тумана или изморози.
К тому же в задаче говорится о парах алкана, это тоже наводит на мысль о жидком алкане. Не очень ясно из условия, действительно объемы газов измерены при н. у., или они просто указаны в пересчете на н. у.
Если газовая смесь существовала при н. у. (0оС), то она должна быть образована наиболее легкокипящими алканами, напр. неопентаном (Ткип = 28оС). Для него давление насыщенных паров и при этой температуре может быть достаточно велико, чтобы образовать смесь нужного состава с М = 49,6.
Если же объемы даны в пересчете на н. у. то при подходящей температуре смесь могла быть образована и другими алканами.
Участники, понявшие множественность решений задачи получили максимальный балл за ее решения. Те, кто возможно методами подбора, но нашел отдельный вариант решения, получили 4. Некоторые участники хотя и получали определенные алканы, но из-за ошибок в преобразованиях получили меньшие баллы.
Некоторые участники, вроде правильно производя вычисления, получали явно неверный ответ n=1. Например, так:
Ошибка заключается на этом этапе: Когда мы преобразуем уравнение и делим левую и правую часть на многочлен, мы должны исключить деление на 0. Т. е. то значение n, при котором 14n-14 = 0.
Решить систему не удается, поскольку два уравнения в ней совпадают. в этом нетрудно убедиться, если сократить первое на 14, а второе на 1,5.
Это неверное рассуждение. Закон объемных отношений не говорит, что в составе смеси 1 л метана. А именно этот 1 л дальше используется для расчетов.
Об этой ошибке говорилось при разборе занятия 5: Молярная масса смеси не равна сумме молярных масс!
Молярная масса смеси лежит между молярными массами компонентов и ее значение зависит от состава смеси, например, так Mсм = M1*(1-x) + M2*x:
Кстати это и графический метод решения многих задач на определения состава смеси:
Среднюю молярную массу смеси можно использовать не только для газов. Вернемся к решению задачи 3. По уравнениям реакций видно, что суммарное количество вещества гидридов равно количеству вещества водорода, равно 0,263 моль. Тогда молярная масса смеси равна Mсм = m/n = 3,5/0,263 = 13,3. Это говорит о том, что у одного гидрида молярная масса должна быть меньше 13,3. Им может быть только LiH, M1 = 8 г/моль.
Далее по уравнениям реакций можно сказать, что количества вещества гидридов относятся также, как и количества вещества щелочей. Это означает, что мольная доля гидрида лития х1 = 5/6 = 0,8333, и второго гидрида х2 = 1/6 = 0,1667.
Получаем уравнение: Mсм = M1*х1 + M2*x2 : 13,3 = 8*0,8333 + M2* 0,1667, откуда
M2*0,1667= 13,3 - 6,67; M2 = 6,63/0,1667 = 39,8 => KH, калий
Но вот и все задачи. Если у Вас возникли вопросы по решению конкретных задач – можно обсудить их на форуме.
Желаю удачи в выполнении следующих заданий!
Сайт КонТрен – http://kontren. narod. ru
