Задача 3. (автор Карпенко И.Г.)

Задача 1. (авторы Меньшиков В.В., Карпенко И.Г.)

В мерной колбе на 1000 см³ приготовили раствор бромида аммония. Масса точной навески Х г. Полученный раствор имеет рН равный 5,971.

В приготовленный раствор ввели ¹/₄ Х г гидроксида калия, при этом рН увеличился до 9,134.

1. Рассчитать, чему равна масса навески бромида аммония. При решении задачи не использовать справочное значение К_д гидроксида аммония.

рН₀ = 5,971 [H⁺] = 10^–^pH = 10^–5,971 = 1,07·10^–6 моль/л	2 балла
Соль образована слабым основанием и сильной кислотой, подвергается гидролизу по катиону.	2 балла
	2 балла
NH₄Br + KOH → NH₄OH + KBr	1 балл
< [NH₄Br]_ИСХ, следовательно, образовалась буферная смесь, состоящая из NH₄OH и NH₄Br.	2 балла
[NH₄Br]_ОСТ = [NH₄Br]₀ – [KOH] = моль/л [NH₄OH]_ОБР =	3 балла
рН₁ = 9,134 pOH = 14 – pOH = 14 – 9,134 = 4,866 моль/л [OH^–] = 10^–^pOH = 10^–4,866 = 1,36·10^–5 моль/л	3 балла
[OH^–]_БУФ.СМ. =	3 балла
	2 балла
итого	20 баллов

Задача 2. (авторы Карпенко И.Г., Меньшиков В.В.)

Водородный показатель 0,01 M раствора одноосновной органической кислоты равен 3,38.

1. Как долго на протяжении часа анионы связаны (в среднем) в недиссоциированные молекулы кислоты и сколько минут они находятся в свободном состоянии?

Концентрация ионов водорода в растворе [Н⁺] = 10^–3,38 = 10^0,62·10^–4 = 4,17·10^–4 моль/л	2 балла
Выразим равновесные концентрации через степень электролитической диссоциации α (α – это отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к исходному числу молекул): СН₃СООН D Н⁺ + СН₃СОО^– С(1–α) Сα Сα Сα = 4,17·10^–4, то α = 4,17·10^–2. Таким образом, 4,17 % всех растворенных молекул кислоты находятся в растворе в диссоциированном состоянии.	4 балла
Равновесие электролитической диссоциации – динамическое, значит, каждый анион кислоты в растворе часть времени существует в свободном гидратированном состоянии, а часть времени связан в молекулы кислоты. Средняя доля времени, в течение которого анионы находятся в растворе в свободном (гидратированном) состоянии, равна 0,0417. По условию время равно одному часу, следовательно, анионы в среднем примерно 25 минут находятся в свободном состоянии и 57,5 минут связаны в молекулы кислоты.	4 балла
итого	10 баллов

Задача 3. (автор Карпенко И.Г.)

В атмосфере кислорода сожгли 6 г вещества Х.

Полученное при сгорании соединение поглотили 38,57 мл 37 %-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,40 г/мл), при этом процентное содержание щелочи в растворе снизилось вдвое.

Образовавшийся раствор может химически связать 11,2 л углекислого газа (условия нормальные).

1. Какое вещество было сожжено?

Концентрация раствора щелочи уменьшается, и это может свидетельствовать о том, что продукт сгорания вещества Х вступает в реакцию с раствором щелочи. Проверим, какая часть щелочи вступила в реакцию. m(исх.р-ра) = 38,57·1,40 = 54 г m(исх. NaOH) = 54·0,37 = 20 г υ(исх. NaOH) = 20:40 = 0,5 моль	2 балла
По условию задачи, раствор щелочи после поглощения продукта горения может связать химически 11,2 л углекислого газа (NaOH + CO₂ → NaHCO₃), то есть он также содержит щелочи 0,5 моль. Следовательно, продукт сгорания вещества Х не реагировал с раствором щелочи. Он просто растворялся в этом крепком растворе.	2 балла
Так как концентрация раствора уменьшилась вдвое, то делаем вывод, что масса поглотившегося вещества равна массе взятого раствора. Таким образом, при сгорании 6 г вещества Х образуются 54 г продукта сгорания. То есть продукт сгорания содержит 54–6 = 48 г кислорода.	2 балла
Для определения неизвестного элемента применим закон эквивалентов: Молярная масса эквивалента неизвестного вещества равна 1 г/моль. Единственное вещество, удовлетворяющее условию – это водород, а продукт сгорания – вода, которая разбавила раствор щелочи вдвое.	1 балл
итого	10 баллов