Выберите навык или начните с короткой входной работы. Для каждой задачи есть подсказка, полное решение, четыре проверяемых шага и переход к теме, если конкретный шаг не получился. Все условия и объяснения доступны без JavaScript; ответы открываются обычной кнопкой «Решение и критерии».
Все новые условия и решения составлены для курса; это не перепечатка задачника. Числа в условных моделях не являются экспериментальными константами. Рассуждение по предоставленным данным не требует проводить описанные опыты. Для расчётов используйте только молярные массы и физические допущения своей задачи.
Входная диагностика: шесть задач
D01. Объём раствора и количество вещества
Основной 8–9 · Количество вещества; Растворы · Метод I.2.2.3.
Перед задачей: Молярная концентрация.
Взято 35,0 мл раствора NaCl с c = 0,400 моль/л. Найдите аналитическое количество соли и количество Na+ в школьной модели полного растворения и диссоциации. Объём относится ко всему раствору.
Подсказка
Сначала переведите мл в л. Одна формульная единица NaCl даёт один Na+.
Решение и критерии
V = 0,0350 л; n(NaCl) = cV = 0,400 · 0,0350 = 0,0140 моль.
Для Na+ также 0,0140 моль. Число 0,400 не означает массу соли; произведение моль/л на л даёт моли. Количества относятся к составу всей взятой порции.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Объём 0,0350 л. — 1 балл.
- n=0,0140 моль. — 1 балл.
- Учтено соотношение NaCl/Na+ 1:1. — 1 балл.
- Проверена размерность. — 1 балл.
Если шаг не получился:
D02. Заряд и индекс
Основной 8–9 · Язык химии; Ионы · Метод I.1.2.
Перед задачей: Формулы и уравнения.
Из Ca2+ и Cl− составьте формулу нейтральной соли. Сколько молей каждого иона соответствует 0,0300 моль полностью растворённой соли в идеальной модели? Есть ли в этой записи молекулы Cl2?
Подсказка
Алгебраическая сумма зарядов формульной единицы равна нулю.
Решение и критерии
Формула CaCl2: (+2)+2·(−1)=0. Кальция 0,0300 моль, хлорида 0,0600 моль. Индекс 2 указывает два хлорид-иона на кальций, а не молекулу простого вещества Cl2.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Формула CaCl2. — 1 балл.
- Проверка заряда. — 1 балл.
- Ионы 0,0300/0,0600 моль. — 1 балл.
- Cl− отличён от Cl2. — 1 балл.
Если шаг не получился:
D03. Что ограничивает превращение
Основной 8–9 · Количество вещества; Стехиометрия · Метод I.2.2.2.
Перед задачей: Избыток, недостаток и смеси.
По заданной полной реакции Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 исходно 0,120 моль Mg и 0,180 моль HCl. Других реакций нет. Найдите H2 и остаток Mg.
Подсказка
Сравните 0,120/1 и 0,180/2, а не только исходные количества.
Решение и критерии
Лимитирует HCl:0,180/2=0,0900 моль порций уравнения. H20,0900 моль; Mg остаётся 0,120−0,0900=0,0300 моль. HCl израсходован. На каждый моль продукта требуется 2 моль кислоты; остатки неотрицательны.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Сравнены n/ν. — 1 балл.
- Выбрана кислота. — 1 балл.
- H2 0,0900 моль. — 1 балл.
- Mg 0,0300 моль с проверкой. — 1 балл.
Если шаг не получился:
D04. Группа и состав молекулы
Основной 10–11 · Органика; Строение · Метод II.2.3.
Перед задачей: Карта органики и строение.
Для CH3–CH2–C(=O)–OH найдите молекулярную формулу и класс. Является ли OH отдельной спиртовой группой?
Подсказка
Распознайте COOH целиком и считайте H на кислороде.
Решение и критерии
Три C, шесть H (3+2+1), два O: C3H6O2. Это карбоновая кислота. OH входит в карбоксильную группу; её нельзя независимо считать обычной спиртовой OH при насыщенном C.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- C3. — 1 балл.
- H6O2. — 1 балл.
- Карбоновая кислота. — 1 балл.
- Группа COOH распознана целиком. — 1 балл.
Если шаг не получился:
D05. Соседи углерода
Основной 10–11 · Органика; Строение · Метод II.2.5.
Перед задачей: Карта органики и строение.
В CH3–CH(OH)–CH3 сколько непосредственно связанных соседей C у среднего атома? Какой это спирт по типу C, несущего OH? Почему число H не является определением?
Подсказка
Считаются только другие C; связь с O не добавляет углеродного соседа.
Решение и критерии
У среднего C два соседа C; он вторичный, а пропан-2-ол — вторичный спирт. При этом у среднего C один H, одна связь с O и две с C. Число H зависит также от других связей и атомов, поэтому само по себе тип C не задаёт.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Два соседа C. — 1 балл.
- Средний C вторичный. — 1 балл.
- Спирт вторичный. — 1 балл.
- Пояснено отличие от числа H. — 1 балл.
Если шаг не получился:
D06. Достаточно ли объёма газа
Основной 8–9 · Данные и выводы; Газы · Метод II.2.4.
Перед задачей: Газы и условия измерения.
В описании указано: «получено 1,20 л газа». Его температуру, давление и состав не сообщили. Можно ли найти количество молекул однозначно? Назовите данные для расчёта идеального газа и условие, касающееся водяного пара.
Подсказка
Молярный объём зависит от T и p. Подумайте, к какому газу относится измеренное давление.
Решение и критерии
Нет. В идеальной модели нужно T в K и давление газа, чтобы применить n=pV/(RT), затем N=nNA. Для влажного газа нужны сведения о паре воды: сухое давление равно общему минус парциальное давление воды, если состав и модель это допускают. Число 22,4 л/моль без условий не выбирают автоматически.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Признана неединственность. — 1 балл.
- Названы T, p. — 1 балл.
- Указано n=pV/RT. — 1 балл.
- Различены влажный и сухой газ. — 1 балл.
Если шаг не получился:
Восемнадцать способов рассуждения
M01. Что складывается при смешивании
Основной 10–11 · Материальный баланс; Смеси; Тепловой баланс · Метод I.1.1.
Перед задачей: Молярная концентрация; Тепловой эффект.
Три независимые учебные модели. а) Без потерь смешали 80,0 г воды и 40,0 г этанола; химических превращений нет. При одной температуре заданы плотности: вода 1,00 г/мл, этанол 0,800 г/мл, смесь 0,950 г/мл. Найдите массу и объём смеси, сравните с суммой исходных объёмов. Это заданные приближённые данные модели, не таблица для любого состава. б) При M(этанола)=46 г/моль найдите количество атомов C в молях до и после смешивания. в) В теплоизолированной системе смешали 100 г воды при 20,0°C и 300 г при 60,0°C. Вода остаётся жидкой, c=4,18 Дж/(г·К) постоянно; теплоёмкость сосуда, испарение, потери и теплота смешения не учитываются. Найдите T и объясните, почему нельзя складывать температуры.
Подсказка
Для объёма примените V=m/ρ отдельно к каждому состоянию. Для T запишите равенство отданной и полученной теплоты, не правило сложения температур.
Решение и критерии
а) Масса аддитивна:120,0 г. Исходные объёмы 80,0 и 50,0 мл, сумма 130,0 мл. Конечный объём 120,0/0,950≈126,3 мл; он меньше суммы примерно на 3,7 мл. Неучтённая потеря массы для этого объяснения не нужна: плотность смеси отличается от плотностей компонентов. б) Вода не содержит C, этанола 40,0/46≈0,870 моль. Количество атомов C равно 2·40,0/46≈1,74 моль; оно сохранилось, поскольку нет потерь и реакций. Число атомов получается умножением на NA. в) Теплоотдача горячей воды равна нагреву холодной:
300 · 4,18 · (60,0 − T) = 100 · 4,18 · (T − 20,0); T = 50,0°C.
T лежит между 20 и 60°C и ближе к температуре большей массы. Ни 80°C как сумма, ни 40°C как невзвешенное среднее здесь не подходят. При другом c, фазовом переходе, теплоте смешения или потерях уравнение изменилось бы.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Масса 120,0 г и два разных объёмных итога. — 1 балл.
- Количество атомов C = 1,74 моль сохранено. — 1 балл.
- Тепловой баланс и 50°C. — 1 балл.
- Названы условия и границы аддитивности. — 1 балл.
Если шаг не получился:
Основной 10–11 · Состав; Органика · Метод I.1.2.
Перед задачей: Гомология и изомерия; Формула по составу.
Чистое молекулярное вещество содержит только C, H, O: массовые доли 40,00%;6,67%;53,33%. Независимое измерение даёт M≈90,0 г/моль. Используйте A(C)=12, H=1, O=16. Найдите простейшую и молекулярную формулы с учётом округления долей. Доказывает ли это единственное строение? Приведите две допустимые структуры с найденным составом.
Подсказка
Для 100 г образца разделите массы элементов на атомные массы. Молярная масса — независимое условие, а не ещё одна форма суммы процентов.
Решение и критерии
Для 100 г получаем C:40/12≈3,333;H:6,67;O:53,33/16≈3,333 моль атомов. Отношение≈1:2:1, простейшая формула CH2O с массой 30. Молярная масса 90 в 3 раза больше, поэтому C3H6O3. Обратные доли:36/90=40%;6/90≈6,67%;48/90≈53,33%. Например, CH3–CH(OH)–COOH и HO–CH2–CH2–COOH имеют этот состав и разное положение OH. Следовательно, молекулярная формула не определяет структуру однозначно. Без независимой M можно было бы установить лишь простейшее отношение.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Отношение 1:2:1 с учётом округления. — 1 балл.
- CH2O и множитель 3. — 1 балл.
- C3H6O3 с обратной проверкой долей. — 1 балл.
- Два изомера и предел единственности. — 1 балл.
Если шаг не получился:
Углубление · Состав; Неорганика · Метод I.2.1.
Перед задачей: Расчёты по уравнениям.
Оксид имеет подтверждённую формулу M2O3. Его 7,65 г полностью прореагировали, израсходовав ровно 0,450 моль HCl только до MCl3 и воды. Кандидаты и их учебные атомные массы:A(Al) = 27, A(Cr) = 52, A(Fe) = 56. Найдите металл, количество оксида и соли; проверьте массу продуктов. Используйте A(Cl) = 35,5, A(O) = 16, A(H) = 1. Почему без подтверждения степени окисления вывод был бы слабее?
Подсказка
Уравняйте M2O3+HCl. Моли кислоты сначала определяют количество формульных единиц оксида, затем его молярную массу.
Решение и критерии
M2O3 + 6HCl → 2MCl3 + 3H2O.
n(оксида)=0,450/6=0,0750 моль; M(оксида)=7,65/0,0750=102 г/моль. Тогда 2A(M)+48=102, A(M)=27; выбран Al. Соли 0,150 моль AlCl3, воды 0,225 моль. Их массы 0,150·133,5=20,025 г и 4,050 г; сумма 24,075 г равна 7,650+0,450·36,5. Измеренная масса кислоты и оксида согласована с формулой. Без заданного M2O3 и продукта MCl3 изменились бы коэффициенты и связь атомной массы с результатом; одинаковое отношение масс не доказало бы тот же металл.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Правильные коэффициенты 1:6:2:3. — 1 балл.
- 0,0750 моль и 102 г/моль. — 1 балл.
- A=27 и выбран Al. — 1 балл.
- Массы и необходимость формулы проверены. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M04. Прямая задача с инертной примесью
Основной 8–9 · Стехиометрия; Масса · Метод I.2.2.1.
Перед задачей: Расчёты по уравнениям.
Образец 12,5 г содержит 80,0% CaCO3 и инертную примесь. По условию весь карбонат разлагается только на CaO и CO2; примесь не меняется и не улетучивается. Найдите массы CaO, CO2 и твёрдого остатка. Используйте A(Ca) = 40, A(C) = 12, A(O) = 16.
Подсказка
В расчёт количества реакции входит масса карбоната, а в твёрдый остаток возвращается неизменившаяся примесь.
Решение и критерии
CaCO3 → CaO + CO2.
Карбоната 12,5·0,800=10,0 г, или 0,100 моль. Образуется 0,100 моль CaO=5,60 г и 0,100 моль CO2=4,40 г. Примесь 2,50 г, твёрдый остаток 5,60+2,50=8,10 г. Проверка:8,10+4,40=12,50 г. Это масса газа, а не его объём при произвольных условиях.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Масса чистого CaCO3 10 г. — 1 балл.
- Баланс 1:1:1 и 0,100 моль. — 1 балл.
- CaO 5,60 г, CO2 4,40 г. — 1 балл.
- Остаток 8,10 г и сохранение массы. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M05. Коэффициенты сильнее сравнения молей
Основной 10–11 · Избыток; ОВР · Метод I.2.2.2.
Перед задачей: ОВР и среда; Избыток, недостаток и смеси.
В условной модели полного расходования лимитирующего реагента 0,240 моль Fe и 0,120 моль O2 образуют только Fe2O3. Другие оксиды исключены условием. Найдите лимитирующий реагент, продукт и остаток. Проверьте массы при M(Fe) = 56 г/моль, A(O) = 16.
Подсказка
Для 4Fe+3O2→2Fe2O3 сравните n/4 и n/3.
Решение и критерии
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3.
0,240/4=0,0600 моль порций;0,120/3=0,0400. Лимитирует O2. Fe расходуется 0,160 моль, остаётся 0,0800 моль=4,48 г. Продукта 0,0800 моль, при M = 160 г/моль это 12,80 г. Исходные массы 13,44+3,84=17,28 г; продукты 12,80+4,48=17,28 г. Выбор Fe2O3 следует из условия, а не из одного факта контакта железа с кислородом.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Уравнение 4:3:2. — 1 балл.
- Выбран O2 по n/ν. — 1 балл.
- Продукт 0,0800 моль, Fe 0,0800 моль остаётся. — 1 балл.
- Массовая проверка 17,28 г и граница модели. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M06. Количество вещества из остатка кислоты
Основной 10–11 · Концентрация; Косвенный анализ · Метод I.2.2.3.
Перед задачей: Молярная концентрация; Данные и выводы.
К 6,00 г смеси CaCO3 и инертной примеси внесли 25,0 мл HCl с c=4,00 моль/л. Весь карбонат превратился в CaCl2, CO2 и воду. Вся оставшаяся кислота затем количественно нейтрализована 50,0 мл 0,200 моль/л NaOH. Это вся жидкая проба, не аликвота; дополнительных кислот/оснований нет, газ не участвует во второй стадии, конечная точка соответствует заданной стехиометрии 1:1. Найдите массу и долю CaCO3, подтвердите избыток HCl.
Подсказка
Первое cV даёт всю внесённую кислоту. Второе cV — только её остаток. На карбонат ушла разность, причём 2HCl на 1CaCO3.
Решение и критерии
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O; HCl + NaOH → NaCl + H2O.
Внесено 0,0250·4,00=0,100 моль HCl. Осталось 0,0500·0,200=0,0100 моль. Карбонат потребил 0,0900 моль HCl, поэтому n(CaCO3)=0,0450 моль, m=4,50 г при M = 100 г/моль. Доля 4,50/6,00=75,0%; примесь 1,50 г. Избыток подтверждён положительным остатком 0,0100 моль. Если бы титровали лишь часть жидкости, потребовался бы её известный коэффициент пересчёта. Перевод мл→л и условие полного расходования карбоната необходимы.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- cV и мольные единицы верны. — 1 балл.
- Остаток 0,0100, расход 0,0900 моль HCl. — 1 балл.
- Карбонат 4,50 г и 75,0%. — 1 балл.
- Проверены избыток/вся проба/соотношение 2:1. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M07. Образец и жидкость меняются в разные стороны
Основной 10–11 · Материальный баланс; Металлы; Растворы · Метод I.2.2.4.
Перед задачей: Масса пластинки и раствора.
Железную пластинку 8,00 г извлекли из 120,00 г раствора с исходными 0,0800 моль CuSO4, когда она прибавила 0,480 г. Протекает только Fe+CuSO4→FeSO4+Cu; вся Cu удержана, образец сухой, потерь жидкости и газа нет. Используйте M(Fe) = 56 г/моль, M(Cu) = 64 г/моль, CuSO4 160, FeSO4 152 г/моль. Найдите расход Fe, осевшую Cu, остаток Fe и конечный раствор по массам солей и воды. Проверьте оба запаса и массу системы.
Подсказка
Измерена разность 64x−56x, а не 64x. Анион остаётся в жидкости.
Решение и критерии
x=0,480/(64−56)=0,0600 моль. Ушло 3,360 г Fe, осело 3,840 г Cu. Железа осталось 4,640 г; с Cu получаем 8,480 г. Условие допустимо:0,0600≤8,00/56 и≤0,0800. Осталось CuSO4 (0,0800−0,0600)·160=3,200 г; образовалось FeSO4 0,0600·152=9,120 г. Вода исходно 120,00−0,0800·160=107,20 г и не расходуется. Конечная жидкость 107,20+3,200+9,120=119,520 г, также 120,00−0,480. Система:8,480+119,520=128,000 г. Измерение относится к промежуточному извлечению: оба реагента ещё имеются.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- x = 0,0600 по разности масс. — 1 балл.
- Fe 3,360/Cu 3,840 г и проверка двух запасов. — 1 балл.
- Две соли 3,200/9,120 г и вода 107,20 г. — 1 балл.
- Жидкость 119,520 г и система 128,000 г. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M08. Два пути к воде с разным состоянием
Углубление · Энергия; Данные и выводы · Метод I.2.2.5.
Перед задачей: Тепловой эффект.
При одной температуре и согласованных стандартных состояниях заданы учебно округлённые термохимические данные: H2(г)+½O2(г)→H2O(г), ΔH=−241,8 кДж на записанное уравнение; H2O(ж)→H2O(г), ΔH=+44,0 кДж. НайдитеΔH образования 1 моль жидкой воды по тем же исходным веществам. Сравните изменение энтальпии при образовании 0,250 моль воды в двух состояниях. Докажите, почему прямое сложение двух исходных уравнений не даёт нужную цель.
Подсказка
Нужна конденсация, обратная второй строке. При обращении знакΔH меняется.
Решение и критерии
Обращаем вторую строку: H2O(г)→H2O(ж), ΔH=−44,0 кДж. Сложение с первой сокращает газовую воду и даёт H2+½O2→H2O(ж).
ΔH = −241,8 − 44,0 = −285,8 кДж/моль образовавшейся H2O(ж).
Для 0,250 моль: газ−60,45 кДж, жидкость−71,45 кДж; жидкий продукт соответствует ещё 11,00 кДж уменьшения энтальпии. Прямое сложение без обращения не сокращало бы H2O(г) в нужной последовательности и описывало бы другое суммарное уравнение. Сравнивать нужно одни температуры и фазы; это разность энтальпий системы, а не обещание передачи всего её модуля во внешнюю среду при любом процессе.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Обращена вторая строка и знак. — 1 балл.
- Итог−285,8 кДж на моль. — 1 балл.
- Результаты−60,45/−71,45 и разность 11,00. — 1 балл.
- Проверены целевое уравнение, фазы, масштаб. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M09. Сквозной выход органической цепочки
Основной 10–11 · Органика; Выход · Метод I.2.3.1.
Перед задачей: Последовательные превращения.
Из 0,250 моль этена получают этанол: C2H4+H2O→C2H5OH. Выход этанола 70,0% от теоретического. Всё полученное количество этанола передали на заданное окисление C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O, выход кислоты 80,0% от теоретического по переданному этанолу. Других источников органического C нет. Найдите массу кислоты при M = 60 г/моль и сквозной выход по исходному этену. Объясните, почему выходы не складывают.
Подсказка
На каждой стадии мольное соотношение органических участников 1:1, но на вторую поступает только полученный продукт первой.
Решение и критерии
Первая стадия даёт 0,250·0,700=0,175 моль этанола. Вторая —0,175·0,800=0,140 моль кислоты, или 8,40 г. Сквозной теоретический предел 0,250 моль кислоты=15,0 г, поэтому выход 8,40/15,0=0,560=56,0%. Это произведение 0,700·0,800, а не 150%. Проверка C: в целевом продукте 0,280 моль атомов C, меньше исходных 0,500; остальной C не создаётся и не исчезает, но его распределение между остатками/другими потоками для этого выхода не задано. Нельзя по одному выходу объявить все остатки чистым непрореагировавшим этеном.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Передано 0,175 моль этанола. — 1 балл.
- Кислоты 0,140 моль/8,40 г. — 1 балл.
- Сквозной выход 56,0%. — 1 балл.
- Объяснены основания процентов и ограничение сведений об остатках. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M10. Два карбоната и два независимых условия
Углубление · Смеси; Данные и выводы · Метод I.2.3.2.
Перед задачей: Избыток, недостаток и смеси.
Смесь только MgCO3 и CaCO3 массой 9,20 г полностью превратили избытком кислоты в хлориды, CO2 и воду; в этой модели газ даёт только карбонат. Получено 0,100 моль CO2. Используйте A(Mg) = 24, A(Ca) = 40, A(C) = 12, A(O) = 16. Найдите массы компонентов. Если бы массу смеси не сообщили, был бы состав единственным? Приведите два количественных контрпримера.
Подсказка
Каждый карбонат даёт 1CO2, но молярные массы 84 и 100 различаются.
Решение и критерии
x + y = 0,100; 84x + 100y = 9,20.
Получаем x=y=0,0500 моль. MgCO3 имеет массу 4,20 г, CaCO3 —5,00 г; сумма 9,20 г. Для полного превращения нужно 0,200 моль HCl, её избыток принят по условию. Если убрать массу, один газ задаёт только x+y=0,100. Например,0,0800 моль MgCO3+0,0200 моль CaCO3 и 0,0200 моль MgCO3+0,0800 моль CaCO3 оба дают 0,100 моль CO2, но имеют разные массовые составы. Это два допустимых контрпримера, поэтому повторение уравнения суммы не добавило бы независимых данных.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Система двух независимых условий. — 1 балл.
- x = y = 0,0500 моль. — 1 балл.
- Массы 4,20/5,00 г и проверка кислоты. — 1 балл.
- Два контрпримера без массы и верный вывод. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M11. Выбрать различающий признак
Основной 10–11 · Распознавание; Неорганика · Метод II.1.
Перед задачей: Распознавание веществ.
Виртуальный анализ: неизвестный чистый раствор содержит одну соль из NaCl, Na2CO3, Na2SO4. Условия и чувствительность проб подтверждены. Сообщены результаты отдельных свежих порций: при действии разбавленной HCl газ не образуется; с BaCl2 появляется белый осадок, сохраняющийся в разбавленной HCl. Какая соль согласуется со всеми данными? Почему один белый осадок ещё не завершил бы выбор? Запишите сокращённое уравнение решающей пробы. Описаны результаты, выполнять опыт не требуется.
Подсказка
Сначала исключите карбонат по кислотной пробе. Хлорид и сульфат затем различаются по Ba2+.
Решение и критерии
Na2CO3 исключён: по заданной модели кислотная проба должна дать CO2. NaCl не даёт указанного осадка с Ba2+; Na2SO4 даёт BaSO4. Решающее уравнение:
Ba2+ + SO42− → BaSO4↓.
Один белый осадок без кислотной проверки мог бы соответствовать BaCO3. Согласование всех наблюдений выбирает Na2SO4 только в пределах заданного списка чистых солей. Без ограничения списка и проверки примесей неизвестный состав не был бы установлен столь же однозначно. Отсутствие газа используется потому, что условия и чувствительность прямо подтверждены.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Отклонён карбонат по подтверждённой пробе. — 1 балл.
- Выбран Na2SO4 и исключён NaCl. — 1 балл.
- Ионное уравнение с зарядом. — 1 балл.
- Ограниченность одного осадка и списка кандидатов. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M12. Контроль и независимое подтверждение
Основной 10–11 · Распознавание; Наблюдения · Метод II.2.1.
Перед задачей: Распознавание веществ; Данные и выводы.
Дано описание анализа свежих отдельных порций раствора X. Кандидаты:CuSO4, CuCl2, FeSO4. В заданных условиях с OH− получается характерный голубой осадок Cu(OH)2; в другой порции с Ba2+ — белый осадок, не исчезающий в разбавленной HCl. Пустая контрольная проба без X во второй системе осадка не дала. Выберите кандидата, запишите оба ионных уравнения и объясните, что проверяет контроль, а чего он не доказывает. Все результаты предоставлены; не планируйте домашний опыт.
Подсказка
Первая проба ограничивает катион среди кандидатов, вторая — анион. Отрицательный контроль проверяет фон системы.
Решение и критерии
Cu2+ + 2OH− → Cu(OH)2↓; Ba2+ + SO42− → BaSO4↓.
Согласуется CuSO4. Первая проба отдельно не различила бы CuSO4 и CuCl2; вторая отдельно не различила бы CuSO4 и FeSO4. Контроль показывает отсутствие наблюдаемого осадка от самих реактивов и фона без X в заданной системе. Он не доказывает автоматически чистоту X или невозможность любой мешающей примеси. Вне ограниченного списка одного цвета и осадка недостаточно для универсальной идентификации.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- CuSO4 выбран по двум независимым признакам. — 1 балл.
- Два уравнения/коэффициенты и заряды. — 1 балл.
- Сказано, что не различает каждая одиночная проба. — 1 балл.
- Контроль отделён от доказательства чистоты. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M13. Три ступени массы и три разных продукта
Углубление · Графики; Фазы; Масса · Метод II.2.2.
Перед задачей: Кристаллогидраты; Данные и выводы.
Дана собственная идеализированная термогравиметрическая кривая в инертной атмосфере. Взвешивается только твёрдая фаза; выделяющиеся вещества уходят, иных процессов нет. Начально чистый CaC2O4·H2O массой 14,60 г. По условию стадии строго заданы: CaC2O4·H2O→CaC2O4+H2O; CaC2O4→CaCO3+CO; CaCO3→CaO+CO2. На графике плато 14,60;12,80;10,00;5,60 г. Температурные интервалы условные и не служат справочными данными. Используйте молярные массы 146/128/100/56 г/моль для четырёх твёрдых форм, M(H2O) = 18, M(CO) = 28, M(CO2) = 44 г/моль. Найдите количества ушедших веществ; проверьте общий остаток и объясните, почему нельзя назвать всю потерю водой.
Подсказка
Изменение массы каждой ступени относится к своему заданному летучему продукту. Все стадии сохраняют один Ca на исходную формульную единицу.
Решение и критерии
В первой ступени потеря 14,60−12,80=1,80 г H2O, или 0,100 моль. Во второй 12,80−10,00=2,80 г CO, также 0,100 моль. В третьей 10,00−5,60=4,40 г CO2, 0,100 моль. Исходного моногидрата 14,60/146=0,100 моль; конечного CaO: 5,60/56=0,100 моль, что согласуется с Ca-балансом. Суммарная потеря 9,00 г равна 1,80+2,80+4,40; 5,60+9,00=14,60 г. Водой является лишь первая потеря; две следующие связаны с разложением состава соли. Одна форма кривой без заданных стадий не определила бы названия газов. Масса твёрдой фазы падает, но масса системы вместе с ушедшими газами сохраняется.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Три потери 1,80/2,80/4,40 г. — 1 балл.
- Все три количества 0,100 моль. — 1 балл.
- Ca-баланс и полная масса. — 1 балл.
- Различены вода/разложение и границы вывода из графика. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M14. Одна проба и вся органическая цепочка
Основной 10–11 · Органика; Распознавание · Метод II.2.3.
Перед задачей: Карта органики и строение; Последовательные превращения.
Неизвестное X — одно из трёх чистых веществ: этанол C2H5OH, диметиловый эфир CH3OCH3, этаналь CH3CHO. Даны результаты: молекулярная формула X —C2H6O; при специально заданном окислении X получается карбоновая кислота C2H4O2 без изменения соединённости углеродных атомов, а при её реакции с этанолом образуется этиловый сложный эфир. Выберите X, запишите оба суммарных уравнения со заданными целями. Почему один факт получения C2-кислоты без исходной формулы не различил бы все три кандидата? Для первой стадии используйте O2 как суммарный окислитель, для второй даны подходящие условия равновесной этерификации.
Подсказка
Состав сразу исключает этаналь, но не различает спирт и эфир. Затем используйте заданное превращение спиртовой группы.
Решение и критерии
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O;
CH3COOH + C2H5OH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O.
X — этанол. Этаналь не подходит под C2H6O, а простой эфир имеет скелет C–O–C без связи C–C. Получение кислоты с C–C из него потребовало бы изменить соединённость углеродных атомов, что исключено условием. Этанол сохраняет исходную связь C–C. Один факт получения уксусной кислоты не был бы уникален: этаналь также может окисляться до неё. Смысл имеет сочетание независимых сведений о составе, классе и превращении. Уравнения показывают суммарные цели, не механизм окисления O2 и не обещание полного выхода равновесной этерификации.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- X выбран по совокупности данных. — 1 балл.
- Первое уравнение сбалансировано. — 1 балл.
- Второе уравнение/равновесие верны. — 1 балл.
- Приведён этаналь как контрпример одиночному признаку. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M15. Можно ли различить чистые вещества и смесь
Углубление · Погрешность; Состав · Метод II.2.4.
Перед задачей: Данные и выводы; Формула по составу.
Даны две гипотезы: образец 0,1000 г — чистый CaCO3 либо чистый MgCO3. Полное превращение избытком кислоты даёт CO2; по условию других газов нет. Учебные M:CaCO3 100, MgCO3 84, CO2 44 г/моль. Измерена масса CO2 0,048 г с указанным допустимым интервалом±0,006 г. Найдите прогнозы обеих гипотез и сделайте вывод о различимости. Может ли внутри того же интервала оказаться результат смеси 50:50 по массе? Назовите независимую дополнительную информацию, которая помогла бы проверить чистоту/состав.
Подсказка
Сравнивайте прогнозы с целым интервалом 0,042…0,054 г, а не с точкой 0,048. Для смеси сложите два вклада CO2.
Решение и критерии
Для CaCO3:0,1000·44/100=0,0440 г CO2. Для MgCO3:0,1000·44/84≈0,05238 г. Оба значения входят в допустимый интервал: измерение не выбирает единственное чистое вещество. Для смеси по 0,0500 г каждого:0,0500·44/100+0,0500·44/84≈0,04819 г, тоже внутри интервала. Это количественный контрпример выводу «близость к середине доказывает новую чистую формулу». Помог бы независимый количественный анализ Ca и Mg либо другое измерение с проверенной достаточной точностью и избирательностью. Добавление знаков после запятой к тому же измерению не создаёт новой информации. Улучшение точности должно быть подтверждено, включая систематическую составляющую.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Прогнозы 0,0440/0,05238 г. — 1 балл.
- Оба сопоставлены с интервалом, не выбрана ложная уникальность. — 1 балл.
- Смесь 50:50 даёт 0,04819 г. — 1 балл.
- Названа независимая проверка и предел округления. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M16. Структурная подсказка с заданными правилами
Факультатив · Органика; Строение; Структурные сигналы · Метод II.2.5.
Перед задачей: Органические формулы; Гомология и изомерия.
Факультативная модель: кандидат только один из двух — пропан-1-ол CH3CH2CH2OH или пропан-2-ол CH3CH(OH)CH3. В спектральном опыте рассматривают только H, непосредственно связанные с C; сигнал OH исключён как обменивающийся. По условию быстрое вращение усредняет соответствующие положения, эквивалентные группы дают общий интеграл. Наблюдаются две группы сигналов с суммарными интегралами 6:1. Выберите кандидата и объясните счёт. Доказывает ли число сигналов отсутствие любых других структур или неподвижность молекулы? Химические сдвиги и расщепление в этой упрощённой задаче не используются.
Подсказка
У пропан-2-ола две одинаковые CH3; их шесть H объединяются в одной группе. OH не включён в семь учитываемых H.
Решение и критерии
Выбран пропан-2-ол: две эквивалентные CH3 дают 6H, центральный CH —1H. У пропан-1-ола в заданной модели три углеродных окружения H с интегралами 3:2:2, поэтому он не подходит. Сумма 7 относится только к H при C; восьмой H связан с O и исключён по условию. Решение уникально внутри двух названных кандидатов и правил, а не среди всех возможных веществ. Усреднение движением не означает неподвижность или тождественность любых структур; совпадение сигнала само по себе не доказывает отсутствие изомерии. Для полного спектрального установления структуры нужны дополнительные данные.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Выбран пропан-2-ол. — 1 балл.
- Обосновано 6:1 и 7 учтённых H. — 1 балл.
- Пропан-1-ол проверен через 3:2:2. — 1 балл.
- Оговорены обмен/динамика/ограниченный список. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M17. Давление не изменилось: реакции не было?
Углубление · Газы; Доказательство · Метод II.2.6.
Перед задачей: Данные и выводы.
Закрытый сосуд с постоянными T и V содержит идеальные H2, I2 и HI, все в газовой фазе. Единственное превращение H2+I2⇌2HI. Начально по 0,100 моль H2 и I2, HI нет. Отдельный анализ в некоторый момент обнаружил 0,120 моль HI. Найдите количества реагентов и сравните суммарное число молей с началом. Ожидается ли изменение общего давления? Опровергните вывод «давление прежнее, значит реакции не было» и назовите более различающее измерение. Равновесную K и скорость не определяйте: их не сообщили.
Подсказка
На 2HI расходуется по 1H2 и I2. Число газовых частиц в суммарной записи не меняется.
Решение и критерии
Образование 0,120 моль HI требует расхода по 0,0600 моль H2 и I2. Осталось по 0,0400 моль. Итого 0,0400+0,0400+0,120=0,200 моль, как исходные 0,100+0,100. При идеальной модели P=nRT/V прежнее. Следовательно, неизменный P совместим с большим ненулевым превращением: приведён точный контрпример. Количественное определение HI или состава отдельных компонентов различает состояния, а одного общего P недостаточно. Нельзя по этой точке объявить равновесие или определить его константу без подтверждения состояния и T.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Расход 0,0600 и остатки 0,0400 моль. — 1 балл.
- Сумма 0,200 моль сохранена. — 1 балл.
- По P=nRT/V выведено неизменное P. — 1 балл.
- Контрпример, нужное измерение и границы K/скорости. — 1 балл.
Если шаг не получился:
M18. Две модели и один закон скорости
Факультатив · Кинетика; Доказательство · Метод III.
Перед задачей: Скорость и закон реакции; Данные и выводы.
Факультативный исследовательский кейс. В однородной хорошо перемешанной системе при одной T измерены начальная свободная концентрация A и скорость образования P:0,100 моль/л→0,00200 моль/(л·с);0,200→0,00800;0,300→0,0180. Рассматриваются две заданные модели с одинаковым суммарным балансом 2A→P: модель 1 — одна элементарная стадия 2A→P с v=k1[A]^2; модель 2 — быстрое предравновесие 2A⇌D, затем медленная D→P. Для модели 2 по условию[D]=b[A]^2, b имеетл/моль, v=k2[D], k2 имеетс−1. Выведите наблюдаемый порядок и константу, закон модели 2. Выбирают ли данные один механизм? Какие независимые данные или контроль условий могли бы проверить альтернативу?
Подсказка
Отношения скоростей 4 и 9 сравните с отношениями концентраций 2 и 3. В предравновесной модели подставьте[D] в выражение v; не выводите порядок просто из суммарного уравнения.
Решение и критерии
Скорость пропорциональна[A]^2: порядок по A равен 2 в диапазоне данных. Во всех опытах v/[A]^2=0,200 л/(моль·с). Для модели 2 v=k2b[A]^2; её произведение k2b может равняться тому же 0,200 л/(моль·с). Поэтому таблица согласуется с обеими моделями и не доказывает элементарность суммарной стадии. Она также не разделяет k2 и b: нужно независимое измерение промежуточного D, предравновесного соотношения или временного поведения, различающего прогнозы. Условие быстрого предравновесия существенно; без него подстановка[D]=b[A]^2 не доказана. Проверка одинаковых T, реального смешения и отсутствия зависимости результата от дополнительного перемешивания помогает выявить перенос вещества/ошибку измерения; изменение видимой скорости само по себе не обязательно означает изменение химической k.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Порядок 2 выведен из данных. — 1 балл.
- kobs = 0,200 л/(моль·с) с единицами. — 1 балл.
- Выведено v=k2b[A]^2 с условием предравновесия. — 1 балл.
- Признаны неединственность, независимая проверка и контроль. — 1 балл.
Если шаг не получился:
Итоговая работа: восемь задач
F01. Состав образца по массе и газу
Основной 10–11 · Смеси; Стехиометрия · Метод I.2.3.2, I.2.2.1.
Перед задачей: Избыток, недостаток и смеси.
Образец 10,00 г состоит только из Na2CO3 и NaCl. При полном превращении карбоната заведомым избытком HCl получено 0,0550 моль CO2; NaCl газа не даёт. Найдите массы и массовые доли исходных компонентов при M(Na2CO3)=106 г/моль. Проверьте достаточность данных.
Подсказка
На 1 карбонат получается 1CO2. Вторая масса определяется независимой общей массой.
Решение и критерии
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O.
n(Na2CO3)=0,0550 моль, m=5,830 г. Исходного NaCl: 10,00−5,830=4,170 г. Доли 58,3% и 41,7%, сумма 100%. Расход HCl: 0,110 моль, избыток задан. Масса и газ — два независимых условия для двух компонентов в ограниченной модели. Найденные 4,170 г относятся к исходному NaCl, а не ко всей соли NaCl после реакции: продукт добавляет ещё 0,110 моль.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Стехиометрия 1:1. — 1 балл.
- Массы 5,830/4,170 г. — 1 балл.
- Доли 58,3/41,7%. — 1 балл.
- Проверены независимость данных и исходная/образовавшаяся соль. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F02. Пластинка и раствор: итоговый контроль
Основной 10–11 · Металлы; Материальный баланс · Метод I.2.2.4.
Перед задачей: Масса пластинки и раствора.
Cu-пластинка 20,00 г реагирует с 100,00 г раствора, содержащего 0,0300 моль AgNO3. Все Ag+ восстановлены по Cu+2Ag+→Cu2++2Ag, побочных процессов нет, весь Ag на сухой пластинке. Используйте M(Cu) = 64 г/моль, M(Ag) = 108 г/моль, AgNO3 170, Cu(NO3)2 188 г/моль. Найдите две конечные массы, остаток Cu и массу образовавшейся соли.
Подсказка
0,0300 моль Ag+ соответствует 0,0150 моль Cu. Прибавка меньше массы Ag.
Решение и критерии
Ушло 0,0150·64=0,960 г Cu; осело 0,0300·108=3,240 г Ag. Исходной Cu достаточно, остаётся 19,040 г. Пластинка 22,280 г; жидкость 100,00+0,960−3,240=97,720 г. В ней 0,0150 моль Cu(NO3)2=2,820 г; AgNO3 не осталось. Вода 94,900 г, её сумма с 2,820 равна 97,720. Обе конечные фазы дают 120,000 г, как вначале. Массой Ag: 3,240 г нельзя заменить прибавку 2,280 г.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Правильно учтён коэффициент 2. — 1 балл.
- Cu 0,960/Ag 3,240 г и остаток 19,040 г. — 1 балл.
- Образец 22,280/жидкость 97,720 г. — 1 балл.
- Соль 2,820 г и общий баланс 120 г. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F03. Правильно прочитать потерю массы
Углубление · Графики; Фазы · Метод II.2.2.
Перед задачей: Кристаллогидраты.
Используйте заданную учебную кривую и стадии в M13. Найдите долю массы исходного образца, потерянную как H2O, и долю полной потери массы. Верно ли заключение «образец содержал 61,6% кристаллизационной воды»? Объясните с числами и укажите, каких сведений не было бы достаточно без заданных химических стадий.
Подсказка
Вода — только разность первого и второго плато; полная потеря включает ещё CO и CO2.
Решение и критерии
Воды 1,80 г из 14,60 г:1,80/14,60≈12,3%. Полная потеря 9,00/14,60≈61,6%. Вывод о 61,6% воды неверен:2,80 г и 4,40 г соответствуют другим заданным продуктам. Остаток CaO: 5,60 г. Без химических стадий одна кривая массы не могла бы сама по себе отличить воду от другой улетучивающейся частицы или смеси; понадобилось бы независимое определение летучих компонентов и продуктов.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Выбрана первая ступень 1,80 г. — 1 балл.
- Вода 12,3%. — 1 балл.
- Полная потеря 61,6% и различие CO/CO2. — 1 балл.
- Объяснён предел идентификации по одной кривой. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F04. Фотосинтез и одновременное дыхание
Основной 10–11 · Органика; Фотосинтез · Метод I.2.2.1, I.2.3.2.
Перед задачей: Углеводы и фотосинтез.
В условной модели за интервал фотосинтез поглотил 0,420 моль CO2 в пересчёте на образование глюкозы; одновременно 0,0200 моль глюкозы полностью израсходовано дыханием до CO2 и H2O. Других источников/стоков нет. Найдите валовое образование и чистое накопление глюкозного эквивалента в молях и граммах, чистый газообмен O2/CO2. Используйте M(глюкозы)=180 г/моль.
Подсказка
На один глюкозный эквивалент фотосинтез поглощает 6CO2 и даёт 6O2. Дыхание расходует 6O2 и возвращает 6CO2.
Решение и критерии
Валово образовано 0,420/6=0,0700 моль глюкозного эквивалента=12,60 г. Дыхание расходует 3,60 г; чистое накопление 0,0500 моль=9,00 г. Валовой O2 0,420 моль, расход дыхания 0,120; чистое выделение 0,300 моль. Фотосинтетическое поглощение CO2 0,420 минус дыхательное выделение 0,120 даёт чистое поглощение 0,300 моль. Это не весь обмен веществ и не прямая масса выросшего растения: модель специально исключила прочие процессы.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Валовое 0,0700 моль/12,60 г. — 1 балл.
- Чистое 0,0500 моль/9,00 г. — 1 балл.
- O2 чисто 0,300 моль наружу. — 1 балл.
- CO2 чисто 0,300 моль внутрь и граница модели. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F05. Стирол в полимеризации и присоединении
Основной 10–11 · Органика; Полимеры · Метод I.2.3.1, II.2.3.
Перед задачей: Арены и стирол.
В идеальной модели 50,0% исходных 10,4 г стирола C8H8 перешло в полистирол без потерь малых молекул; концами цепей пренебрегают. Весь оставшийся мономер отдельно превратился только в дибромид боковой цепи C8H8Br2. Используйте M = 104 и M(Br2)=160 г/моль. Найдите полимер, остаточный стирол, расход Br2 и дибромид. Что произошло с ароматическим кольцом?
Подсказка
Сначала найдите массу непрореагировавшего мономера. Дибромид образуется 1:1 по молям, а не по массе.
Решение и критерии
Полимера 5,20 г и столько же остаточного стирола. Его количество 5,20/104=0,0500 моль; расход Br2 0,0500 моль=8,00 г. Дибромид 0,0500·264=13,20 г, что равно 5,20+8,00. Для всего расчёта 5,20 г полимера+13,20 г дибромида=18,40 г, как 10,40 г стирола+8,00 г Br2. В обеих заданных ветвях превращается боковая C=C, ароматические кольца сохраняются. Эта проверка не разрешает переносить продукт на произвольную водную/каталитическую среду.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Полимер и мономер по 5,20 г. — 1 балл.
- 0,0500 моль мономера. — 1 балл.
- Br2 8,00 г/дибромид 13,20 г и полный баланс. — 1 балл.
- Различены боковая C=C и ароматическое кольцо. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F06. Электроны и недостаток в кислой среде
Углубление · ОВР; Избыток · Метод I.2.2.2, II.2.4.
Перед задачей: ОВР и среда.
В кислой водной модели заданы продукты Mn2+ и Fe3+: MnO4−+Fe2+→Mn2++Fe3+. Исходно 3,00 ммоль MnO4− и 18,0 ммоль Fe2+, H+ в достатке; реакция до полного расходования лимитирующего участника, побочные процессы исключены. Уравняйте с H+/H2O, найдите остаток Fe2+ и продукты; проверьте заряд.
Подсказка
Mn принимает 5e−, один Fe2+ отдаёт 1e−. На 1 перманганат приходится 5Fe2+.
Решение и критерии
MnO4− + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+.
MnO4− лимитирует:3,00 ммоль требуют 15,0 ммоль Fe2+, меньше 18,0. Остаток Fe2+ 3,00 ммоль; Mn2+ образовалось 3,00 ммоль, Fe3+15,0 ммоль; расход H+24,0 ммоль, его достаточность задана. В записанном уравнении заряд−1+8+10=+17 слева и 2+15=+17 справа. Количества вммоль допустимы, пока все сравнения используют одну единицу.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- Уравнение 1:8:5→1:4:5. — 1 балл.
- Выбран лимитирующий MnO4−. — 1 балл.
- Остаток 3,00/продукты 3,00 и 15,0 ммоль. — 1 балл.
- Заряд+17/расход H+ 24,0 ммоль. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F07. Что говорят три опыта о скорости
Углубление · Кинетика; Данные и выводы · Метод III.
Перед задачей: Скорость и закон реакции.
При одной T в однородной системе даны начальные c(A), c(B) вмоль/л и v вмоль/(л·с): опыт 1 —0,0500;0,100;0,000500. Опыт 2 —0,100;0,100;0,00200. Опыт 3 —0,100;0,200;0,00400. Предполагается v=k[A]^m[B]^n в этом диапазоне. Найдите m, n, k и единицы k. Доказывает ли это единственный механизм и сохранится ли закон при любых концентрациях?
Подсказка
В опытах 1/2 меняется только A, в 2/3 — только B. Сначала найдите показатели, затем разделите v на произведение концентраций.
Решение и критерии
Удвоение A увеличивает v в 4 раза:m=2. Удвоение B увеличивает v в 2 раза:n=1. Закон v=k[A]^2[B]. Из опыта 1: k=0,000500/(0,0500²·0,100)=2,00 л²/(моль²·с). Опыты 2/3 дают то же значение. Общий порядок 3 относится к принятой эмпирической модели и измеренному диапазону. Он не доказывает одну элементарную трёхчастичную стадию; разные многостадийные модели могут давать такой же закон. Для иных условий модель проверяют заново, а не продолжают без основания.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- m = 2 из контролируемого сравнения. — 1 балл.
- n = 1. — 1 балл.
- k = 2,00 и единицы л²/(моль²·с). — 1 балл.
- Проверка других строк/границы/неединственность механизма. — 1 балл.
Если шаг не получился:
F08. Одинаковые данные для разных структур
Основной 10–11 · Органика; Доказательство · Метод II.2.4, II.2.6.
Перед задачей: Гомология и изомерия.
Известно, что чистое вещество — либо бут-1-ен, либо бут-2-ен. Масса 2,24 г, молекулярная формула C4H8. В заданной неводной модели полного присоединения по одной C=C оно израсходовало 0,0400 моль Br2; остальные реакции исключены. Ученик назвал бут-1-ен. Подтверждает ли расчёт только его? Проверьте оба кандидата количественно и назовите недостающее различающее сведение. Используйте M(C4H8)=56, Br2 160 г/моль.
Подсказка
Оба кандидата имеют одну связь C=C и одинаковую молекулярную массу. Данные должны различать кандидатов, а не просто быть совместимыми с одним.
Решение и критерии
Вещества 2,24/56=0,0400 моль. Оба бутена по заданной реакции расходуют по 1Br2 на молекулу:0,0400 моль, или 6,40 г Br2. Оба дают 0,0400 моль C4H8Br2=8,64 г, что равно 2,24+6,40. Значит, эти сведения не выбирают положение C=C, а вывод о бут-1-ене не доказан. Нужны данные, чувствительные к положению связи: например, независимые структурные/спектральные сведения с известными правилами интерпретации или однозначные продукты специально заданного различающего превращения. Просто повторить измерение того же общего расхода Br2 недостаточно для логического различения двух идеальных прогнозов.
Проверка по шагам: максимум 4 балла.
- 0,0400 моль вещества. — 1 балл.
- Оба кандидата проверены 1:1 с Br2. — 1 балл.
- Массы 6,40/8,64 г и неединственность. — 1 балл.
- Назван различающий тип данных, не повторение общего показателя. — 1 балл.
Если шаг не получился:
Масса и количество атомов в правильно выбранной системе сохраняются, но объёмы растворов и температуры не складывают без физической модели. Термогравиметрическая ступень сообщает изменение массы, а название ушедшего вещества требует химических сведений. Эмпирический закон скорости может поддерживать несколько механизмов. Во всех трёх случаях проверка условий — часть ответа.
