Zadania z mieszaninami i stopami na egzaminie maturalnym z chemii

Zadania o mieszaninach i stopach na egzaminie maturalnym z chemii
Autor artykułu — profesjonalny nauczyciel O. W. Owczinnikowa.

Zadania o mieszaninach i stopach to bardzo częsty typ zadań na egzaminie maturalnym z chemii. Wymagają one dokładnego zrozumienia, które substancje biorą udział w reakcji zaproponowanej w zadaniu, a które nie.

O mieszaninie mówimy, gdy mamy nie jedną, a kilka substancji (składników), "wsypanych" do jednej pojemności. Substancje te nie muszą reagować ze sobą nawzajem.

Typowe błędy i nieporozumienia przy rozwiązywaniu zadań o mieszaninach:
Próba zapisania obu substancji w jednej reakcji. Oto jeden z powszechnych błędów: "Mieszaninę tlenków wapnia i baru rozpuszczono w kwasie solnym..." Wielu maturzystów zapisuje równanie reakcji w ten sposób:

To błąd. W tej mieszance mogą być dowolne ilości każdego z tlenków! W przedstawionym równaniu zakłada się, że ich ilość jest równa.

Założenie, że ich stosunek molowy odpowiada współczynnikom w równaniach reakcji. Na przykład:

Ilość cynku przyjmujemy za , a ilość aluminium — za (zgodnie ze współczynnikiem w równaniu reakcji). To również jest nieprawda. Te ilości mogą być dowolne i nie są ze sobą w żaden sposób powiązane.

Próby obliczenia "ilości substancji mieszanki", dzieląc jej masę przez sumę mas molowych składników. To działanie w ogóle nie ma sensu. Każda masa molowa może dotyczyć tylko jednej substancji.

Często w takich zadaniach używa się reakcji metali z kwasami. Aby rozwiązać takie zadania, trzeba dokładnie wiedzieć, które metale reagują z jakimi kwasami, a które nie.

Niezbędna wiedza teoretyczna

Sposoby wyrażania składu mieszanin
Udział masowy składnika w mieszaninie — stosunek masy składnika do masy całej mieszaniny. Zwykle udział masowy wyraża się w %, ale nie jest to obowiązkowe.

gdzie — „omega”, udział masowy składnika w mieszaninie, — masa składnika, — masa mieszaniny.

Udział molowy składnika w mieszaninie — stosunek liczby moli (ilości substancji) składnika do łącznej liczby moli wszystkich substancji w mieszaninie. Na przykład, jeśli do mieszanki wchodzą substancje , i , to:

gdzie — „chi”, udział molowy składnika w mieszaninie, — liczba moli (ilość substancji) składnika A.

Stosunek molowy składników. Czasami w zadaniach dla mieszaniny podaje się stosunek molowy jej składników. Na przykład:

Udział objętościowy składnika w mieszaninie (tylko dla gazów) — stosunek objętości substancji A do całkowitej objętości całej gazowej mieszaniny.

gdzie — „fi”, udział objętościowy składnika w mieszaninie, — objętość substancji A, — całkowita objętość całej gazowej mieszaniny.

Szereg elektrochemiczny metali:
Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

Reakcje metali z kwasami
Z kwasami mineralnymi, do których należą wszystkie kwasy rozpuszczalne (z wyjątkiem kwasu azotowego i stężonego kwasu siarkowego, które reagują z metalami w sposób specyficzny), reagują tylko metale, które w szeregu elektrochemicznym znajdują się przed (po lewej stronie) wodoru.

Przy tym metale, które mają kilka stopni utlenienia (żelazo, chrom, mangan, kobalt), wykazują minimalny możliwy stopień utlenienia — zwykle jest to .

Produkty redukcji kwasu azotowego
Im bardziej aktywny jest metal i im mniejsza koncentracja kwasu, tym dalej redukowany jest azot.