Задание 34 ЕГЭ по химии: решения ФИПИ с ответами по шагам

При нагревании нитрат серебра разлагается с образованием серебра, диоксида азота и кислорода:$$\mathrm{2AgNO_3 \xrightarrow{t} 2Ag + 2NO_2\uparrow + O_2\uparrow}$$

Нитрат серебра, оставшийся в твёрдом остатке, реагирует с соляной кислотой:$$\mathrm{AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3}$$

При прокаливании гидрокарбонат натрия разлагается с образованием карбоната натрия, углекислого газа и воды.$$2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3}+\mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}$$

Вычислим количество вещества исходного гидрокарбоната натрия:$$M(\mathrm{NaHCO_3})=84\ \mathrm{г/моль};\quad n(\mathrm{NaHCO_3})=\frac{43{,}34\ \mathrm{г}}{84\ \mathrm{г/моль}}=0{,}516\ \mathrm{моль}$$

Запишем уравнения реакций растворения меди и оксида меди(I) в концентрированной азотной кислоте:$$\mathrm{Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O}$$

Для оксида меди(I) уравнение имеет вид:$$\mathrm{Cu_2O + 6HNO_3 \rightarrow 2Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 3H_2O}$$

Запишем уравнения реакций фосфида и нитрида лития с соляной кислотой:$$\mathrm{Li_3P + 3HCl \rightarrow 3LiCl + PH_3\uparrow}$$

Вторая реакция протекает аналогично:$$\mathrm{Li_3N + 3HCl \rightarrow 3LiCl + NH_3\uparrow}$$

Так как плотность воды принимаем равной $1\ \text{г/мл}$, масса воды равна:$$m(\mathrm{H_2O})=250\ \text{мл}\cdot 1\ \text{г/мл}=250\ \text{г}$$

В насыщенный раствор добавили карбонат аммония массой:$$m(\mathrm{(NH_4)_2CO_3})=\frac{96\ \text{г}}{100\ \text{г}}\cdot250\ \text{г}=240\ \text{г}$$

Запишем уравнения термического разложения нитратов:$$\mathrm{2Mg(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2MgO+4NO_2+O_2}$$

Для нитрата калия уравнение разложения имеет вид:$$\mathrm{2KNO_3 \xrightarrow{t} 2KNO_2+O_2}$$

Обозначим количество вещества железной окалины $\mathrm{Fe_3O_4}$ через $x$ моль, а количество вещества $\mathrm{Fe_2O_3}$ — через $y$ моль. По условию:$$\frac{3x+2y}{4x+3y}=\frac{7}{10}$$

Решая уравнение, получаем:$$10(3x+2y)=7(4x+3y),\quad 30x+20y=28x+21y,\quad y=2x$$

Запишем уравнение взаимодействия нитрида лития с соляной кислотой. В водном растворе образуется хлорид аммония:$$\mathrm{Li_3N + 4HCl \rightarrow 3LiCl + NH_4Cl}$$

Найдём массу и количество вещества хлороводорода в исходном растворе:$$m(\mathrm{HCl})=365\cdot 0{,}10=36{,}5\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{HCl})=\frac{36{,}5}{36{,}5}=1{,}0\ \mathrm{моль}$$

При нагревании нитрат цинка разлагается с образованием оксида цинка:$$2\mathrm{Zn(NO_3)_2}\xrightarrow{t}2\mathrm{ZnO}+4\mathrm{NO_2}+\mathrm{O_2}$$

В твёрдом остатке находятся $\mathrm{ZnO}$ и непрореагировавший $\mathrm{Zn(NO_3)_2}$. Оба соединения цинка реагируют с сульфидом натрия с образованием осадка $\mathrm{ZnS}$:$$\mathrm{ZnO+Na_2S+H_2O\rightarrow ZnS\downarrow+2NaOH};\quad \mathrm{Zn(NO_3)_2+Na_2S\rightarrow ZnS\downarrow+2NaNO_3}$$

Запишем процессы, происходящие при электролизе раствора хлорида натрия на инертных электродах:$$\mathrm{2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow}$$

Количество водорода, выделившегося на катоде:$$n(\mathrm{H_2}) = \dfrac{V(\mathrm{H_2})}{V_m} = \dfrac{6{,}72\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}} = 0{,}300\ \mathrm{моль}$$

На катоде при электролизе водного раствора нитрата бария выделяется водород, а на аноде — кислород. Суммарное уравнение процесса:$$2\mathrm{H_2O}\xrightarrow{\text{электролиз}}2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}$$

Количество вещества водорода:$$n(\mathrm{H_2})=\frac{V(\mathrm{H_2})}{V_m}=\frac{94{,}08\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=4{,}2\ \mathrm{моль}$$

Определим количество атомов кислорода в молях:$$n(\mathrm O)=\dfrac{1{,}806\cdot10^{25}}{6{,}02\cdot10^{23}}=30\ \text{моль}$$

Пусть в исходном растворе содержится $x$ моль $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$ и $y$ моль воды. Тогда по числу атомов кислорода и массе раствора:$$12x+y=30;\quad 400x+18y=632$$

Запишем уравнение реакции железа с сульфатом меди:$$\mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}$$

Молярная масса медного купороса: $M(\mathrm{CuSO_4 \cdot 5H_2O}) = 250\ \mathrm{г/моль}$. Масса безводного сульфата меди в 12,5 г кристаллогидрата:$$m(\mathrm{CuSO_4})=12{,}5\cdot\frac{160}{250}=8{,}0\ \mathrm{г}$$

Запишем уравнения реакций фосфида цинка и нитрида магния с соляной кислотой.$$\mathrm{Zn_3P_2 + 6HCl \rightarrow 3ZnCl_2 + 2PH_3\uparrow}$$

Обозначим количество вещества фосфида цинка через $x$ моль, а количество вещества нитрида магния — через $y$ моль. Молярные массы веществ: $M(\mathrm{Zn_3P_2}) = 3 \cdot 65{,}4 + 2 \cdot 31 = 258{,}2\ \text{г/моль}$…

При нагревании нитрат магния разлагается с образованием оксида магния, диоксида азота и кислорода:$$2\mathrm{Mg(NO_3)_2}\xrightarrow{t}2\mathrm{MgO}+4\mathrm{NO_2}+\mathrm{O_2}$$

В твёрдом остатке находятся $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ и $\mathrm{MgO}$. С гидроксидом натрия реагирует нитрат магния:$$\mathrm{Mg(NO_3)_2}+2\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Mg(OH)_2}\downarrow+2\mathrm{NaNO_3}$$

При нагревании хлорат калия частично разлагается с выделением кислорода:$$2\mathrm{KClO_3}\xrightarrow{t}2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O_2}$$

Другая часть хлората калия диспропорционирует:$$4\mathrm{KClO_3}\xrightarrow{t}3\mathrm{KClO_4}+\mathrm{KCl}$$

Уравнение термического разложения нитрата алюминия:$$4\mathrm{Al(NO_3)_3}\xrightarrow{t}2\mathrm{Al_2O_3}+12\mathrm{NO_2}+3\mathrm{O_2}$$

Найдём общее количество выделившейся газовой смеси:$$n_{\text{газов}}=\frac{V}{V_m}=\frac{10{,}08\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}45\ \mathrm{моль}$$

Запишем уравнение термитной реакции:$$2\mathrm{Al}+\mathrm{Fe_2O_3}\rightarrow\mathrm{Al_2O_3}+2\mathrm{Fe}$$

Рассчитаем количества веществ исходных реагентов:

Принимаем плотность воды равной $1\ \text{г/мл}$, поэтому масса $200\ \text{мл}$ воды составляет $200\ \text{г}$. По условию в $100\ \text{г}$ воды растворяется $31{,}8\ \text{г}$ безводного карбоната натрия, значит в $200\ \text{г}$ воды…$$m(\mathrm{Na_2CO_3})=\frac{31{,}8\cdot 200}{100}=63{,}6\ \text{г}$$

Масса исходного насыщенного раствора равна:$$m_{\text{р-ра}}=200+63{,}6=263{,}6\ \text{г}$$

Олеум состоит из $\mathrm{SO_3}$ и $\mathrm{H_2SO_4}$. Пусть $x$ — количество вещества $\mathrm{SO_3}$, а $y$ — количество вещества $\mathrm{H_2SO_4}$ в образце.$$80x+98y=2{,}09$$

Масса кислорода в образце олеума равна:$$m(\mathrm O)=2{,}09\cdot0{,}6124=1{,}28\ \text{г}$$