58. Методы познания в химии. Химия и жизнь
Читать 0 мин.
58.318. Критерии и идеальные ответы для задания №34
Задание №34 встретится вам во второй части экзамена по химии. В этом задании вы должны решить задачу повышенного уровня сложности. Вы обязаны записать все химические реакции, о которых говорится в задаче, а также решить правильно и обосновать физически все вычисления.
За это задание вы сможете получить 4 первичных балла.
Пример задания
Идеальный ответ
Составлены уравнения реакций:
$Al_2S_3 + 6H_2O = 2Al(OH)_3 + 3H_2S \\ CuSO_4 + H_2S = CuS + H_2SO_4$
Рассчитано количество вещества сероводорода:
$n(CuSO_4) = 960 \cdot 0,05/160=0,3 \text{ моль} \\ n(H_2S) = n(CuSO_4) = 0,3 \text{ моль}$
Рассчитаны количество вещества и массы сульфида алюминия и сульфата железа(II):
$n(Al_2S_3) = \displaystyle \frac{1}{3}n(H_2S) = 0,1 \text{ моль} \\ m(Al_2S_3) = 0,1\cdot 150 = 15 \text{ г} \\ m(FeSO_4) = 25 - 15 = 10\text{г}$
Определены массовые доли сульфата железа(II)и сульфида алюминия в исходной смеси:
$\omega(FeSO_4) = 10/25 = 0,4 \text{ или } 40\% \\ \omega (Al_2S_3) = 15/25 = 0,6 \text{ или } 60\%$
Критерии ответа:
1. Правильно записывать все уравнения химических реакций.
2. Правильно произвести все вычисления, в которых будут использоваться все величины, которые есть в условии задачи.
3. Показать физическую взаимосвязь величин, на основании которых будут произведены расчеты.
4. Верно рассчитана необходимая величина.
Рассмотрим ответы реальных учеников.
Задание
Газ, выделившийся при взаимодействии 7,4 г нитрида кальция с 9 г воды, полностью поглощен 200 мл 3,5%-ного раствора соляной кислоты (ρ = 1,05 г/мл). Определите массовую долю хлорида аммония в образовавшемся растворе.
Ответ ученика 1:
| $ \text{Дано:} \\ m(Ca_3N_2) = 7,4\text{г}\\ m(H_2O) = 9\text{г}\\ V(HCl) = 200 \text{мл} \\ \omega(HCl) = 3,5\% \\ \rho (HCl) = 1,05 \displaystyle \frac{\text{г}}{\text{мл}} \\ \text{Найти:} \\ \omega(NH_4Cl) = ? $ | $\text{Уравнение 1:} $ $1) \;\; Ca_3N_2 + 3H_2O \longrightarrow 3CaO + 2NH_3 $ $ 2) \;\; \nu (\text{в-в}) = \displaystyle \frac{m(\text{в-в})}{M} \\ \nu (Ca_3N_2) = \displaystyle \frac{7,4 \text{г}}{148 \text{г/моль}} = 0,05 \text{ моль}\\ 3) \;\; \text{ по 1 уравнению } \nu (NH_3) =2\nu (Ca_3N_2) =0,1 \text{моль т.к} \\ 4) \;\; \nu (H_2O) = \displaystyle \frac{9 \text{ г}}{18\text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль} \Rightarrow \nu (H_2O) > \nu (Ca_3N_2) \Rightarrow \\ H_2O \text{ в избытке} \\ 5) \;\;m(\text{р-р}) = \rho V \\ m_(\text{р-р}) (HCl) = 1,05\text{ г/мл} \cdot 200 \text{мл} = 210 \text{г} \\ m_(\text{в-в}) = \displaystyle \frac{\omega \cdot m_{(\text{р-р})}}{100} \\ m(HCl) = \displaystyle \frac{3,5 \cdot 210}{100} = 7,35 (\text{г}) \\ 6) \;\; \nu (HCl) = \displaystyle \frac{7,35}{36,5} = 0,2 \text{ моль}\\ \text{Уравнение 2:} \\ HCl + NH_3 \longrightarrow NH_4Cl \\ 7) \;\; \text{по уравнению } 2\;\; \nu HCl > \nu (NH_3) \longrightarrow NH_3 \text{ недостаток} \\ \nu(NH_4Cl) = \nu(NH_3) = 0,1\text{ моль} \\ 8) \;\; m(NH_4Cl) = \nu(NH_4Cl) \cdot M(NH_4Cl) = 0,1 \text{ моль} \cdot 53,5 \text{ г/моль} = 5,35 \text{ г} \\ 9) \;\; m_{(\text{р-р})} = m_{(\text{р-р})}(HCl) + m(NH_3) \\ 10) \;\; m(NH_3) = 0,1 \text{ моль} \cdot 17 \text{ г/моль} = 1,7 \text{г} \\ 11) \;\; m_{(\text{р-р})} = 1,7 \text{ г} + 210\text{г} = 211, 7 \text{ г} \\ 12) \;\; \omega(NH_4Cl) = \displaystyle \frac{m(NH_4Cl)}{m_{\text{р-р}}} = \displaystyle \frac{5,35}{211,7} \cdot 100 = 2,5\% \\ \quad \text{Ответ: } \omega (NH_4Cl) = 2,5\%$ |
В ответе допущена ошибка в записи уравнения реакции между нитридом кальция и водой. Все остальные элементы ответа выполнены верно, поэтому ученик 1 получает 3 первичных балла.
Ответ ученика 2:
$Ca_2N_2 + 6H_2O \longrightarrow 3Ca(OH)_2 + 2NH_3$
$NH_3 + HCl \longrightarrow NH_4Cl$
$\rho = \displaystyle \frac{m}{V} \quad m = \rho \cdot V \quad m(HCl) = 200\cdot 1,05 = 210 $
$n = \displaystyle \frac{m}{M} \quad \omega = \displaystyle \frac{m_{\text{в-ва}}}{m_{\text{р-ра}}} \quad m_{\text{в-ва}} = 210 \cdot 0,035 = 7,35 $
$n = \displaystyle \frac{7,35}{36,5} = 0,2 \text{ моль} \quad m(NH_4Cl) = 0,2 \cdot 53,5 = 10,7$
$n(Ca_3N_2) = 0,1 \quad m(Ca_2N_3) = 148 \cdot 0,1 = 14,8$
$ m (\text{смеси}) = 25,5 \quad \omega(NH_4Cl) = 0,41 = 41\%$
1. В ответе экзаменуемого верно записаны уравнения реакций, о которых идет речь в условии задания (1 балл).
2. Не использована для расчётов масса нитрида кальция (0 баллов).
3. Нарушена логическая взаимосвязь физических величин (0 баллов).
4. не найдена требуемая физическая величина.
Ученик за данный ответ получает 1 первичный балл, только за уравнения реакций.
