Главная / Справочник ОГЭ / Задание 22: Задачи по уравнению реакции

Задание 22: Вычисления по химическим уравнениям

Тема кодификатора ОГЭ: Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе. Вычисление количества вещества, массы или объема по количеству вещества, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции.

1. О задании 22

Задание 22 ОГЭ по химии — это задача высокого уровня сложности из второй части экзамена (требует развёрнутого ответа). За правильное и полное выполнение можно получить 3 балла.

Эксперты оценивают решение по трём критериям (по 1 баллу за каждый):

Правильно составлено уравнение реакции.
Вычислена масса (или количество вещества, объем) исходного вещества, вступающего в реакцию (с учетом массовой доли, если дан раствор).
Определено количество вещества и найдена искомая величина.

2. Основные расчетные формулы

Для успешного решения задачи необходимо уверенно владеть следующими формулами:

Искомая величина	Формула	Пояснения
Количество вещества (через массу)	$$n = \frac{m}{M}$$	$n$ — количество вещества (моль) $m$ — масса (г) $M$ — молярная масса (г/моль)
Количество вещества (через объем газа)	$$n = \frac{V}{V_m}$$	$V$ — объем газа (л) $V_m$ — молярный объем газа (при н.у. всегда равен $22,4$ л/моль)
Масса чистого вещества (в растворе)	$$m(\text{в-ва}) = \frac{m(\text{р-ра}) \cdot \omega}{100\%}$$	$m(\text{р-ра})$ — масса раствора (г) $\omega$ — массовая доля растворенного вещества (%)
Масса раствора	$$m(\text{р-ра}) = m(\text{в-ва}) + m(\text{растворителя})$$	Растворитель чаще всего — вода

3. Алгоритм решения задачи

Для безошибочного решения любой задачи из 22 задания рекомендуем придерживаться следующего алгоритма:

Шаг 1: Дано. Кратко запишите условие задачи: что известно, а что нужно найти.

Шаг 2: Уравнение. Составьте уравнение химической реакции. Обязательно расставьте коэффициенты! Без коэффициентов дальнейшие расчеты будут неверными, и эксперт поставит 0 баллов за первый элемент.

Шаг 3: Масса чистого вещества (если нужно). Если в задаче даны масса раствора и массовая доля, первым делом найдите массу чистого вещества (без воды), которое вступает в реакцию.

Шаг 4: Количество вещества (моли). Переведите массу (или объем) известного вещества в количество вещества $n$ (моль) по формулам $n = \frac{m}{M}$ или $n = \frac{V}{V_m}$.

Шаг 5: Пропорция по уравнению. По коэффициентам в уравнении реакции найдите количество вещества $n$ для того соединения, которое нужно найти.
Пример: Если перед известным веществом стоит коэффициент 2, а перед искомым — 1, значит, искомого вещества образовалось в 2 раза меньше (моль).

Шаг 6: Искомая величина. Переведите найденные моли неизвестного вещества в массу ($m = n \cdot M$) или объем ($V = n \cdot V_m$). Запишите ответ.

4. Разбор примеров

Пример 1: Задача на массу и раствор

Условие: К 170 г раствора с массовой долей нитрата серебра 10% добавили избыток раствора хлорида натрия. Вычислите массу образовавшегося осадка.

Решение:

1. Составим уравнение реакции. Нитрат серебра реагирует с хлоридом натрия с выпадением белого осадка хлорида серебра:

$$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$$

Коэффициенты не требуются (везде по 1).

2. Найдем массу чистого нитрата серебра, вступившего в реакцию:

$$m(AgNO_3) = \frac{m(\text{р-ра}) \cdot \omega}{100\%} = \frac{170 \cdot 10}{100} = 17 \text{ г}$$

3. Вычислим количество вещества $AgNO_3$. Молярная масса $M(AgNO_3) = 108 + 14 + 16 \cdot 3 = 170$ г/моль.

$$n(AgNO_3) = \frac{m}{M} = \frac{17}{170} = 0,1 \text{ моль}$$

4. По уравнению реакции найдем количество вещества осадка ($AgCl$).

Из уравнения видно, что из 1 моль $AgNO_3$ образуется 1 моль $AgCl$.

$$n(AgCl) = n(AgNO_3) = 0,1 \text{ моль}$$

5. Вычислим массу осадка. Молярная масса $M(AgCl) = 108 + 35,5 = 143,5$ г/моль.

$$m(AgCl) = n \cdot M = 0,1 \cdot 143,5 = 14,35 \text{ г}$$

Ответ: Масса осадка равна 14,35 г.

Пример 2: Задача на объем газа

Условие: Вычислите объём водорода (н.у.), который выделится при растворении 13 г цинка в избытке соляной кислоты.

Решение:

1. Запишем уравнение реакции цинка с соляной кислотой:

$$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$$

2. Вычислим количество вещества цинка. Молярная масса $M(Zn) = 65$ г/моль.

$$n(Zn) = \frac{m}{M} = \frac{13}{65} = 0,2 \text{ моль}$$

3. По уравнению реакции (перед цинком и водородом стоят коэффициенты 1):

$$n(H_2) = n(Zn) = 0,2 \text{ моль}$$

4. Найдем объем выделившегося водорода при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль):

$$V(H_2) = n \cdot V_m = 0,2 \cdot 22,4 = 4,48 \text{ л}$$

Ответ: Выделится 4,48 л водорода.

5. Практика

Задание 1

К 200 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 8% добавили избыток раствора сульфата меди(II). Вычислите массу образовавшегося осадка.

Решение:

1. Уравнение реакции:

$$2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$$

2. Находим массу чистого $NaOH$ в растворе:

$$m(NaOH) = \frac{200 \cdot 8}{100} = 16 \text{ г}$$

3. Находим количество вещества $NaOH$. Молярная масса $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

$$n(NaOH) = \frac{16}{40} = 0,4 \text{ моль}$$

4. По уравнению реакции видим, что из 2 моль $NaOH$ образуется 1 моль $Cu(OH)_2$. Следовательно, количество осадка в 2 раза меньше:

$$n(Cu(OH)_2) = \frac{1}{2} n(NaOH) = 0,2 \text{ моль}$$

5. Находим массу $Cu(OH)_2$. Молярная масса $M(Cu(OH)_2) = 64 + (16 + 1) \cdot 2 = 98$ г/моль.

$$m(Cu(OH)_2) = n \cdot M = 0,2 \cdot 98 = 19,6 \text{ г}$$

Ответ: 19,6 г.

Задание 2

Определите объём сернистого газа (н.у.), который образуется при обжиге 44 г сульфида железа(II).

Решение:

1. Уравнение реакции обжига сульфида железа(II):

$$4FeS + 7O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 4SO_2\uparrow$$

2. Находим количество вещества сульфида железа. Молярная масса $M(FeS) = 56 + 32 = 88$ г/моль.

$$n(FeS) = \frac{m}{M} = \frac{44}{88} = 0,5 \text{ моль}$$

3. По уравнению реакции: из 4 моль $FeS$ получается 4 моль $SO_2$. Количество веществ равно.

$$n(SO_2) = n(FeS) = 0,5 \text{ моль}$$

4. Находим объем:

$$V(SO_2) = n \cdot V_m = 0,5 \cdot 22,4 = 11,2 \text{ л}$$

Ответ: 11,2 л.

Перейти к решению Задания 22