ВсОШ 2026, региональный этап, 9 класс, задача 4
Два друга с химическими фамилиями
Пипеточкин нашел в лаборатории г запечатанного белого порошка с почти стертой надписью «, ЧДА, безводный, бескарбонатный». После чего Пипеточкин предложил своему другу, Бюреточкину, оттитровать с фенолфталеином. Для этого друзья растворили г в мерной колбе на л (раствор ), отобрали две аликвоты по мл в конические колбы и начали титровать М . Пипеточкин титровал первый, но в ходе эксперимента отвлекся и перетитровал до мл. Бюреточкин делал все внимательно, но кислота закончилась, когда он добавил всего мл, что точно было недостаточно для полной нейтрализации. Тем не менее это не помешало друзьям справиться с идентификацией найденного вещества.
После определения состава порошка , Бюреточкин продолжил ревизию в лаборатории и обнаружил закрытую колбу с жидким оксидом , из которого он решил получить раствор кислоты массовой долей . Первым за задачу взялся Бюреточкин, к мл воды он добавил г и был абсолютно уверен, что в полученном двухкомпонентном растворе массовая доля составляет . Однако Пипеточкин был не согласен с экспериментом своего коллеги, он же считал, что к полученному Бюреточкиным раствору нужно добавить еще дополнительно г , и в этом случае уже как раз получится двухкомпонентный раствор с нужной массовой долей , где второй компонент также представляет собой бинарное вещество.
Вопрос 1.
Определите , и . Какая молярная концентрация получилась в растворе ?
Формулы вводите латинскими буквами с обычными цифрами. Концентрацию укажите числом в моль/л, округлив до трёх значащих цифр.
Вопрос 2.
Какой второй компонент, помимо , был в растворе по мнению Пипеточкина?
Введите формулу вещества латинскими буквами с обычными цифрами.
Вопрос 3.
Кто из персонажей оказался прав и сделал раствор с требуемой массовой долей?
Полное решение задачи.
Ответ
Решение.
1. Проанализируем результаты обоих титрований, используя формулу .
Первое титрование: .
Второе титрование: .
Тогда, концентрация гидроксида находится в диапазоне между и М. При концентрации М будет моль в л, а молярная масса г/моль. При концентрации М будет моль в л, а молярная масса г/моль.
Если из полученных значений вычесть молярную массу гидроксид-иона «», то останется диапазон для молярной массы металла: от до , что подходит только для калия, — . Тогда его молярная концентрация в растворе составляет М.
Кислоты в растворе по мнению Бюреточкина , откуда г. Если из массы вычесть массу оксида , то останется масса воды, прореагировавшей с : г ( моль).
Если при образовании моль требуется моль воды, то формулу кислоты можно записать как , а ее молярная масса составляет г/моль, откуда при получается, что — , а — . Подтверждается условием, что при комнатной температуре находится в жидком состоянии.
2. При добавлении Пипеточкиным избытка к раствору вся вода расходуется и образуется раствор , состоящий из и , который называет олеум.
3. В пункте показано, что расчеты Бюреточкина верны, но что-же с Пипеточкиным? Ведь он тоже гордый обладатель химической фамилии. Если к мл воды ( моль) добавить г ( моль), то по мнению Пипеточкина кислоты будет , откуда г ( моль). Что соответствует количеству воды, которая в этом случае находится в недостатке. Таким образом, оба персонажа оказались правы, но каждый по своему.