Из опыта подготовки учащихся
к химической олимпиаде

Ученики нашей гимназии ежегодно становятся дипломантами городского и областного этапов Всероссийской олимпиады школьников по химии. Возможно, это происходит благодаря систематической работе с учащимися после уроков (на изучение предмета отведено только два часа в неделю в 8-х, 9-х,10-х и 11-х классах) и отбору задач по типам – сначала необходимо решать более простые задачи, а затем постепенно производить усложнение. При подготовке использую задачи олимпиад разных лет. Предложенные здесь задачи решаем с учащимися 9-го класса. В них необходимо уметь записывать уравнения реакций получения кислых солей и производить расчеты.

Задача 1. При окислении фосфора было израсходовано 11,2 л кислорода. Полученный оксид фосфора(V) растворили в 50 мл 25%-го раствора едкого натра. Плотность раствора равна 1,28 г/мл. Какая соль образовалась и какова ее концентрация в растворе?

Р е ш е н и е

Запишем уравнение реакции:

4P + 5O₂ = 2P₂O₅.

(O₂) = 11,2/22,4 =моль;

(P₂O₅ ) = 0,5 • 2 / 5 = 0,2 моль;

m(P₂O₅ ) = 0,2•142 = 28,4 г;

m(р-ра NaOH) = 50•1,28 = 64 г;

m(NaOH) = 64•0,25 = 16 г;

(NaOH) = 16/40 = 0,4 моль.

Запишем возможные уравнения реакций второго этапа задачи:

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O = 2NaH₂PO₄, (1)

P₂O₅ + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H₂O, (2)

P₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + 3H₂O. (3)

Из предыдущих расчетов следует:

(P₂O₅) : (NaOH) = 1 : 2,

следовательно, реакция проходит по уравнению 1, и образовавшаяся соль имеет формулу NaH₂PO₄.

(NaOH) = (NaH₂PO₄) = 0,4 моль;

m(NaH₂PO₄) = 0,4•120 = 48 г.

m(р-ра NaH₂PO₄) = m(P₂O₅) + m(р-ра NaOH) = 28,4 + 64 = 92,4 г.

(NaH₂PO₄) = 48/92,4 = 51,95%.

О т в е т. Образовалась соль – дигидро-
фосфат натрия NaH₂PO₄,

(NaH₂PO₄) = 51,95%.

Задача 2. Определите состав и количество (в молях) солей, образующихся при добавлении к раствору, содержащему 32 г гидроксида натрия, 42,6 г фосфорного ангидрида.

Р е ш е н и е

Рассчитаем количество каждого вещества:

(NaOH) = 32/40   = 0,8 моль,

(P₂O₅) = 42,6/142 = 0,3 моль.

Запишем возможные уравнения реакций:

P₂O₅ + 2NaOH + H₂O = 2NaH₂PO₄, (1)

P₂O₅ + 4NaOH = 2Na₂HPO₄ + H₂O, (2)

P₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + 3H₂O. (3)

Согласно уравнению:

(NaOH) = (NaH₂PO₄) = 2(P₂O₅) = 0,6 моль.

Оставшиеся 0,8 – 0,6 = 0,2 моль щелочи прореагируют с частью NaH₂PO₄ с образованием Na₂HPO₄:

NaH₂PO₄ + NaOH = Na₂HPO₄ + H₂O.

(NaOH) = (NaH₂PO₄) = (Na₂HPO₄) = 0,2 моль.

Осталось: (NaH₂PO₄) = 0,6 – 0,2 = 0,4 моль.

Образовалось: (Na₂HPO₄) = 0,2 моль.

О т в е т. (NaH₂PO₄) = 0,4 моль;
(Na₂HPO₄) = 0,2 моль.

Задача 3. Продукты полного сгорания 3,36 л сероводорода (н.у.) в избытке кислорода поглощены 50,4 мл 23%-го раствора гидроксида калия (плотность 1,21 г/мл). Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе и массу осадка, который выделится при обработке этого раствора избытком гидроксида кальция.

Р е ш е н и е

Запишем уравнение реакции:

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O.

(H₂S) = 3,36/22,4 = 0,15 моль;

(H₂O) = (H₂S) = 0,15 моль;

m(H₂O) = 0,15•18 = 2,7 г;

(SO₂) = (H₂S) = 0,15 моль;

m(SO₂) = 0,15•64 = 9,6 г;

m(р-ра KOH) = 50,4•1,21 = 61 г;

m(KOH) = 61?0,23 = 14 г;

(KOH) = 14/56 = 0,25 моль.

Согласно уравнению реакции:

KOH + SO₂ = KHSO₃,

0,15 моль SO₂ прореагируют с 0,15 моль KOH с образованием 0,15 моль KHSO₃.

Оставшиеся 0,25 – 0,15 = 0,1 моль KOH прореагируют с 0,1 моль KHSO₃ с образованием 0,1 моль K₂SO₃:

KHSO₃ + KOH = K₂SO₃ + H₂O.

Таким образом, после поглощения SO₂ в растворе находится 0,1 моль K₂SO₃ и (0,15 – 0,1) =
= 0,05 моль KHSO₃.

m(K₂SO₃) = 0,1•0,158 = 15,8 г,

m(KHSO₃) = 0,05•120 = 6 г.

m(нового р-ра) = m(р-ра KOH) + m(H₂O) + m(SO₂) = 61 + 2,7 + 9,6 = 73,3 г.

(K₂SO₃) = 15,8/73,3 = 21,55%,

(KHSO₃) = 6/73,3 = 8,18%.

Запишем следующие уравнения:

KHSO₃ + Ca(OH)₂ = CaSO₃ + KOH + H₂O,

K₂SO₃ + Ca(OH)₂ = CaSO₃ + 2KOH.

(CaSO₃) = (KHSO₃) + (K₂SO₃) = 0,15 моль.

m(CaSO₃) = 0,15•120 = 18 г.

О т в е т. (K₂SO₃) = 21,55%,
(KHSO₃) = 8,18%,
m(CaSO₃) = 18 г.

В качестве домашнего задания можно предложить следующие задачи.

Задача 4. В 25 мл 25%-го раствора едкого натра (плотность раствора 1,28 г/мл), растворен фосфорный ангидрид, полученный при окислении 6,2 г фосфора. Какого состава образуется соль и какова ее массовая доля в растворе?

О т в е т. (NaH₂PO₄) = 52%.

Задача 5. При пропускании А л сероводорода через раствор, содержащий В моль гидроксида натрия, получили 7,8 г сульфида натрия и 11,2 г гидросульфида натрия. Вычислите массы солей, которые получатся при пропускании A л сернистого газа через раствор, содержащий В моль гидроксида калия.

О т в е т. m(KHSO₃) = 24 г,
m(K₂SO₃) = 15,8 г.

И.В.ШАНЦЕВ,
учитель химии
Ягринской гимназии
(г. Северодвинск, Архангельская обл.)