ВсОШ 2024, МЭ (Москва), 10 класс, №9
Вещество состоит из двух элементов и представляет собой твёрдые белые кристаллы, устойчивые при температуре ниже – . Если его нагреть при атмосферном давлении, то вещество возгоняется, минуя жидкое состояние. Полученный газ пропускали некоторое время через кг %-го раствора гидроксида бария (примите, что потерь газа не было). При пропускании газа образуется осадок Б, нерастворимый в воде, но растворимый в сильных кислотах. График зависимости массы осадка от времени пропускания газа приведён ниже. Процесс проводили при условиях, когда молярный объём газа равен л/моль. При расчётах используйте молярные массы элементов с точностью до целых.
Установите состав вещества . В ответе укажите его формулу.
Рассчитайте максимальную массу осадка Б. Ответ дайте в граммах с точностью до десятых.
Рассчитайте массу осадка в момент времени . Ответ выразите в граммах с точностью до сотых.
Рассчитайте скорости пропускания газа – через раствор, выраженные в литрах за секунду, за каждый временной интервал, соответствующий участкам графика . Ответ выразите с точностью до сотых.
Участок , л/с.
Участок , л/с.
Участок , л/с.
Участок , л/с.
Рассчитайте массовую долю соли в конечном растворе. Ответ выразите в процентах с точностью до сотых.
Полное решение (необязательно).
Можно приложить текст, фото или PDF.
Ответ
Ответы
; ; ;
Решение
Несложно догадаться по описанию, что вещество А – углекислый газ. Легко возгоняться при нагревании могут углекислый газ и иод, но сказано, что газ – бинарное соединение. К тому же, углекислый газ взаимодействует с гидроксидом бария с образованием нерастворимого в воде карбоната бария (вещество Б), но растворимого в сильных кислотах: + + + + + Молярная масса углекислого газа (вещество А) равна г/моль. При дальнейшем пропускании углекислого газа масса осадка уменьшается, потому что образуется растворимый гидрокарбонат бария: + +
Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида бария в исходном растворе:
= = г = г
= / = г : г/моль = моль/ Максимальное количество карбоната бария равно исходному количеству вещества гидроксида бария, значит, максимальная масса осадка карбоната бария равна: = = моль г/моль = г.
Сравнивая углы наклона графика на участках и можно сделать вывод, что скорость пропускания газа через раствор на них одинаковая. Количество углекислого газа, которое пропустили за первые секунд, равняется исходному количеству вещества гидроксида бария: = = моль. На втором участке количество пропущенного газа меньше во столько же раз по сравнению с первым участком, во сколько длительность первого интервала времени с) больше длительности второго – = с): = : с) = моль = моль. Значит, растворилось моль карбоната бария, т.е. осталось моль карбоната бария. Зная это, можно посчитать массу осадка в момент времени : = nостав() = моль г/моль = г
Определим, пользуясь масштабом, все указанные значения времени в секундах:
| с | с | с | с |
Также можно определить количества вещества углекислого газа, который пропускали через раствор за каждый промежуток времени:
| Iмоль2 | мол2ь |
На участке масса осадка не менялась, это значит, что по каким-то причинам углекислый газ не поступал в раствор. Теперь можем посчитать, сколько литров углекислого газа пропускали за каждый промежуток времени, учитывая, что молярный объём при условиях проведения эксперимента равен л/моль:
| л |
Наконец, можно вычислить скорости пропускания углекислого газа за каждый промежуток времени:
| л : с = л/с | л : с = л/с | л/с | л : с = л/с |
В итоговом растворе содержатся только гидрокарбонат бария и вода. Даже, если пропускать углекислый газ дальше, то в растворе его не будет, т.к. он обладает очень низкой растворимостью. Количество гидрокарбоната бария равно моль, его масса: = моль г/моль = г Масса итогового раствора больше исходной массы раствора гидроксида бария на массу поглощенного углекислого газа, количеством вещества моль: mитог.р-ра = г + моль г/моль = г Массовая доля гидрокарбоната бария в итоговом растворе:
= г : г