Подготовка к ЗЭ ВсОШ №6 (9 класс 2019-20)

РЕШЕНИЯ

Задание 1 (ЗЭ ВСОШ 2019 9-1)

Задание 2 (ЗЭ ВСОШ 2019 9-2)

Задание 3 (ЗЭ ВСОШ 2018 9-4)

Задание 4 (ЗЭ ВСОШ 2017 10-5)

Задание 5 (ЗЭ ВСОШ 2015 9-1)

Задание 6 (РЭ ВСОШ 2015 9-4)

1. Исходя из условий задачи, соды – это натриевые соли угольной кислоты и их гидраты, а также гидроксид натрия, который может быть получен из оксида натрия и воды. Формулы и названия четырех веществ, отвечающих известным содам, а также названия самих сод следующие:

NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия; пищевая или питьевая сода

Na₂CO₃ – карбонат натрия; кальцинированная сода

Na₂CO₃· x H₂O – гидрат карбоната натрия; кристаллическая сода (Примечание: допускается написание любого конкретного гидрата: Na₂CO₃·10H₂O, Na₂CO₃·7H₂O или Na₂CO₃·H₂O)

NaOH – гидроксид натрия; каустическая сода

2. рН раствора тем выше, чем больше в нем будет концентрация гидроксид-ионов, которая зависит от склонности аниона к гидролизу (его основных свойств) и, при прочих равных условиях, от концентрации аниона. Из приведенных веществ наименьшими основными свойствами характеризуется гидрокарбонат натрия. При равных массовых концентрациях Na₂CO₃ и Na₂CO₃· x H₂O молярность раствора первого соединения будет больше (поскольку оно имеет меньшую молярную массу), поэтому рН его раствора будет выше. Наконец, самым сильным основанием является NaOH, при этом молярность его раствора будет еще больше, поскольку молярная масса NaOH меньше, чем Na₂CO₃. На основании этих соображений получим следующий ряд:

NaHCO₃ < Na₂CO₃· x H₂O < Na₂CO₃ < NaOH

3. С метиловым оранжевым:

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

С фенолфталеином:

Na₂CO₃ + HCl → NaCl + NaHCO₃

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

4. Сравним объемы титранта, затраченные на титрование каждой смеси с метиловым оранжевым (V _МО) и с фенолфталеином (V _ФФ). Поскольку ни в одном случае не имеем равенства V _МО = 2 V _ФФ (которое выполнялось бы при титровании раствора, содержащего только карбонат), то нет смеси, состоящей из Na₂CO₃ и Na₂CO₃· x H₂O. А так как по условию известно, что все 4 компонента в смесях различны, то, следовательно, нет и смеси, состоящей из NaHCO₃ и NaOH. Значит, одним из компонентов как смеси 1, так и смеси 2 является карбонат натрия или его гидрат. Что же представляет собой второй компонент смеси 1 и смеси 2?

Как было сказано выше, при титровании только карбоната натрия выполняется соотношение: V _МО = 2 V _ФФ или, что то же самое, V _ФФ = V _МО − V _ФФ. В последнем случае левая часть отвечает объему титранта, пошедшему на титрование карбоната до гидрокарбоната, а правая – объему титранта, пошедшему на титрование гидрокарбоната до угольной кислоты. Очевидно, что если помимо карбоната в смеси присутствует гидрокарбонат, то будем иметь неравенство V _ФФ < V _МО − V _ФФ, а если в смеси присутствует гидроксид, который вместе с карбонатом титруется по фенолфталеину, то будет верно обратное: V _ФФ > V _МО − V _ФФ. Сравнивая объемы титранта, приведенные в условии задачи, приходим к выводу, что в смеси 1 присутствует NaOH, а в смеси 2 – NaHCO₃.

Остается выяснить, в какой смеси содержится сам карбонат натрия, а в какой – его гидрат. Чтобы это сделать, обозначим компонент смеси 1 за X₁, а компонент смеси 2 – за Х₂. Тогда, если концентрацию HCl (моль/л) принять равной с (точная величина концентрации не имеет значения, так как из расчетов видно, что концентрация сокращается), то:

, где ν – количество вещества (ммоль).

Отсюда находим: ν(X₁) = 2,3 c; ν(NaOH) = 8,4 c; ν(X₂) = 1,5 c; ν(NaHCO₃) = 10 c. Тогда массы смесей (мг) выразятся как: m ₁ = M (X₁)·2,3 c + 40·8,4 c, m ₂ = M (X₂)·1,5 c + 84·10 c. Поскольку по условию m ₁ = m ₂, приравняем правые части этих выражений и после несложных преобразований получим: 2,3 M (X₁) = 1,5 M (X₂) + 504. Если принять Х₂ = Na₂CO₃ (M (X₂) = 106), то получим M (X₁) = 288, что близко к молярной массе декагидрата карбоната натрия Na₂CO₃·10H₂O.

Таким образом, рассматриваемые смеси имеют следующий качественный состав:
1) NaOH + Na₂CO₃·10H₂O; 2) NaHCO₃ + Na₂CO₃.

Вычислим массовые доли компонентов:

1) Смесь I

2) Смесь II

Система оценивания: