Химия ЕГЭ — решения заданий ФИПИ с ответами

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:$$m(\mathrm O)=2{,}09\cdot0{,}6124=1{,}28\ \text{г}$$

При нагревании нитрат кальция может разлагаться двумя способами: с образованием оксида кальция и с образованием нитрита кальция.$$2\mathrm{Ca(NO_3)_2}\rightarrow2\mathrm{CaO}+4\mathrm{NO_2}+\mathrm{O_2};\quad \mathrm{Ca(NO_3)_2}\rightarrow\mathrm{Ca(NO_2)_2}+\mathrm{O_2}$$

Оксид азота(IV) реагирует с гидроксидом калия с образованием нитрита и нитрата калия.$$2\mathrm{NO_2}+2\mathrm{KOH}\rightarrow\mathrm{KNO_2}+\mathrm{KNO_3}+\mathrm{H_2O}$$

На инертном аноде окисляется вода, а на катоде восстанавливаются ионы меди:$$2\mathrm{H_2O}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+};\quad \mathrm{Cu^{2+}}+2e^-\rightarrow\mathrm{Cu}$$

Количество кислорода, выделившегося на аноде:$$n(\mathrm{O_2})=\dfrac{V(\mathrm{O_2})}{V_m}=\dfrac{4{,}48\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}2\ \mathrm{моль}$$

На катоде при электролизе водного раствора хлорида натрия выделяется водород, а на аноде — хлор. Суммарное уравнение электролиза:$$2\mathrm{NaCl}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{NaOH}+\mathrm{H_2}\uparrow+\mathrm{Cl_2}\uparrow$$

Вычислим количество вещества водорода:$$n(\mathrm{H_2})=\frac{V(\mathrm{H_2})}{V_m}=\frac{6{,}72\,\mathrm{л}}{22{,}4\,\mathrm{л\cdot mol^{-1}}}=0{,}30\,\mathrm{mol}$$

Найдём массу и количество вещества нитрата серебра в исходном растворе:$$m(\mathrm{AgNO_3})=340\cdot0{,}20=68\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{AgNO_3})=\frac{68}{170}=0{,}4\ \mathrm{моль}$$

При электролизе на инертных электродах серебро выделяется на катоде, а кислород — на аноде:$$4\mathrm{AgNO_3}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow4\mathrm{Ag}+\mathrm{O_2}+4\mathrm{HNO_3}$$

Запишем уравнение реакции хлорида алюминия с нитратом серебра:$$\mathrm{AlCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow 3AgCl\downarrow + Al(NO_3)_3}$$

Масса воды и хлорида алюминия в 767 г насыщенного раствора относится как $100:53{,}4$. Поэтому масса воды равна:$$m(\mathrm{H_2O})=767\cdot\frac{100}{100+53{,}4}=500\ \text{г}$$

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

Нитрат меди(II), содержащийся в твёрдом остатке, реагирует с гидроксидом натрия с образованием осадка гидроксида меди(II):$$\mathrm{Cu(NO_3)_2}+2\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Cu(OH)_2}\downarrow+2\mathrm{NaNO_3}$$

При растворении аммиака и хлороводорода протекает реакция нейтрализации:$$\mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl}$$

Количество аммиака в насыщенном растворе, приготовленном на одном литре воды:$$n(\mathrm{NH_3}) = \dfrac{640\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}} = 28{,}57\ \mathrm{моль}$$

Найдём массу и количество вещества сульфата меди(II) в исходном растворе:$$m(\mathrm{CuSO_4})=640\cdot0{,}20=128\ \text{г};\quad n(\mathrm{CuSO_4})=\frac{128}{160}=0{,}8\ \text{моль}$$

Определим количество вещества кислорода, выделившегося на аноде:$$n(\mathrm{O_2})=\frac{13{,}44}{22{,}4}=0{,}6\ \text{моль}$$

При электролизе на катоде выделяется медь, а на аноде — кислород.$$Катод: \mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu};\quad \text{анод: }2\mathrm{H_2O}-4e^-\rightarrow \mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+}$$

Суммарное уравнение электролиза раствора сульфата меди(II):$$2\mathrm{CuSO_4}+2\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{Cu}+\mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2SO_4}$$

Запишем уравнения реакций, происходящих при выполнении условия:$$\mathrm{Ca_3P_2 + 6HCl \rightarrow 3CaCl_2 + 2PH_3\uparrow}$$

После добавления соды соляная кислота реагирует с карбонатом натрия:$$\mathrm{Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2\uparrow + H_2O}$$

Найдём массу серной кислоты и воды в исходном растворе:$$m(\mathrm{H_2SO_4})=117{,}6\cdot0{,}25=29{,}4\ \text{г};\quad m(\mathrm{H_2O})=117{,}6-29{,}4=88{,}2\ \text{г}$$

Рассчитаем количества вещества серной кислоты и оксида железа(III):$$n(\mathrm{H_2SO_4})=\frac{29{,}4}{98}=0{,}3\ \text{моль};\quad n(\mathrm{Fe_2O_3})=\frac{16}{160}=0{,}1\ \text{моль}$$

На катоде восстанавливаются ионы серебра, а на аноде окисляется вода с выделением кислорода:$$\mathrm{Ag^+ + e^- \rightarrow Ag};\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

Рассчитаем количество вещества кислорода, выделившегося на аноде:$$n(\mathrm{O_2})=\frac{V(\mathrm{O_2})}{V_m}=\frac{1{,}12\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}050\ \mathrm{моль}$$

Пусть $x$ — масса $\mathrm{BaCl_2}$ в исходном растворе. Тогда масса воды равна $(500-x)$ г. Молярная масса $\mathrm{BaCl_2}$ равна $208\ \text{г/моль}$, а суммарная относительная атомная масса протонов в формульной единице равна $90$…$$0{,}53=\frac{x}{500}\cdot\frac{90}{208}+\frac{500-x}{500}\cdot\frac{10}{18}$$

Решая уравнение, получаем массу хлорида бария:$$x\approx104\ \text{г};\qquad n(\mathrm{BaCl_2})=\frac{104}{208}=0{,}50\ \text{моль}$$

При нагревании нитрат алюминия разлагается с образованием оксида алюминия:$$4\mathrm{Al(NO_3)_3} \xrightarrow{t} 2\mathrm{Al_2O_3}+12\mathrm{NO_2}+3\mathrm{O_2}$$

Твёрдый остаток состоит из непрореагировавшего $\mathrm{Al(NO_3)_3}$ и образовавшегося $\mathrm{Al_2O_3}$. В первой части остатка нитрат алюминия реагирует с карбонатом натрия:$$2\mathrm{Al(NO_3)_3}+3\mathrm{Na_2CO_3}+3\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{Al(OH)_3}\downarrow+3\mathrm{CO_2}\uparrow+6\mathrm{NaNO_3}$$