В этой статье рассмотрим один из самых коварных сценариев задачи № 34 — задания на разложение. Ты узнаешь, чем «прокалили до постоянной массы» отличается от «частично разложили», и научишься находить состав твёрдого остатка. Разберём алгоритм расчёта количеств веществ после разложения навески и основные ошибки, возникающие при решении задач этого типа.

Что происходит при частичном разложении вещества

В текстах задач часто встречается формулировка: «навеску … нагревали до тех пор, пока масса твёрдого остатка не уменьшилась на…».

Когда твёрдое вещество полностью разлагается, исходного реагента в колбе не остаётся. Но если разложение частичное, нагревание прекращают принудительно. В этом случае твёрдый остаток представляет собой смесь исходного вещества и твёрдых продуктов разложения.

Рассмотрим пример с карбонатом кальция:
$C a C O_{3} \overset{t}{\to} C a O + C O_{2} ↑$

При частичном разложении в сухом остатке будут находиться:

продукт реакции (оксид кальция, $C a O$ );
непрореагировавшее исходное вещество (карбонат кальция, $C a C O_{3}$ ).

Зная массу улетевшего газа, легко вычислить его количество (в молях). Затем по уравнению реакции можно определить, сколько исходного вещества успело разложиться и сколько продуктов образовалось.

Алгоритм решения задач № 34 на разложение

Чтобы найти правильный ответ и не запутаться в вычислениях, используй пошаговый алгоритм:

Написание первоначального уравнения. Составь уравнение реакции термического разложения исходного вещества.
Расчёт по потере массы. Приравняй потерю массы к массе выделившегося газа. Найди количество вещества газа по формуле: $n = \frac{m}{M}$ .
Определение состава твёрдого остатка. По молям улетевшего газа вычисли количество образовавшегося твёрдого продукта и количество разложившегося исходного вещества.
Учёт непрореагировавшего остатка. Вычти разложившуюся массу из первоначальной массы навески. Теперь количественный состав твёрдого остатка полностью известен.
Написание реакций растворения. Составь уравнения реакций компонентов твёрдого остатка с добавленным раствором (кислотой, водой, щёлочью). Важно учесть все протекающие химические процессы.
Вычисление массы конечного раствора. Сложи массу всего, что попало в колбу (масса твёрдого остатка + масса раствора реагента), и вычти массу всего, что колбу покинуло (газы и осадки из реакций растворения).
Финальный расчёт. Найди массу искомого вещества и раздели её на массу конечного раствора.

Подготовка к экзаменам в 100балльном репетиторе

Разбор трёх базовых задач № 34 на разложение

Перейдём к практике и разберём решение трёх базовых задач.

Задача 1. Частичное разложение карбонатов

Условие

Навеску карбоната магния массой $42$ г нагревали. Спустя некоторое время нагревание прекратили. Масса твёрдого остатка оказалась на $11$ г меньше исходной навески. Полученный твёрдый остаток внесли в $300$ г 20%-го раствора соляной кислоты. Найдите массовую долю хлорида магния в образовавшемся растворе.[i]

Решение

Запишем уравнение реакции разложения:
$M g C O_{3} \overset{t}{\to} M g O + C O_{2} ↑$
Потеря массы ($11$ г) — это масса улетевшего углекислого газа.
$n (C O_{2}) = \frac{11}{44} = 0, 25$ моль.
Вычислим, сколько карбоната разложилось.
По уравнению реакции $n (M g C O_{3})_{разл} = n (C O_{2}) = 0, 25$ моль.
$m (M g C O_{3})_{разл} = 0, 25 \cdot 84 = 21$ г.
Также образовался оксид магния: $n (M g O) = n (C O_{2}) = 0, 25$ моль.
$m (M g O) = 0, 25 \cdot 40 = 10$ г.
Посчитаем, сколько карбоната осталось в колбе:
$m (M g C O_{3})_{ост} = 42 - 21 = 21$ г.
Количество оставшегося карбоната: $n (M g C O_{3})_{ост} = \frac{21}{84} = 0, 25$ моль.
Для проверки состава остатка: масса твёрдого остатка равна $10 + 21 = 31$ г. Исходная масса ($42$ г) минус потеря ($11$ г) даёт те же $31$ г.
Обе соли из твёрдого остатка будут реагировать с соляной кислотой. Найдём количество кислоты в исходном растворе:
$m (H C l) = 300 \cdot 0, 20 = 60$ г.
$n (H C l) = \frac{60}{36, 5} \approx 1, 64$ моль.
Запишем уравнения растворения:
$M g O + 2 H C l \to M g C l_{2} + H_{2} O$
$M g C O_{3} + 2 H C l \to M g C l_{2} + C O_{2} ↑ + H_{2} O$
На реакцию с $M g O$ уйдёт $0, 25 \cdot 2 = 0, 5$ моль $H C l$ .
На реакцию с $M g C O_{3}$ также уйдёт $0, 25 \cdot 2 = 0, 5$ моль $H C l$ .
Всего потребуется $1,0$ моль $H C l$ . Кислота дана в избытке ($1,64$ моль), поэтому продукты считаем по недостатку.
Масса образовавшегося $M g C l_{2}$ :
Из первой реакции: $0,25$ моль. Из второй реакции: $0,25$ моль. Суммарно: $0,5$ моль.
$m (M g C l_{2}) = 0, 5 \cdot 95 = 47, 5$ г.
Вычислим массу конечного раствора. Для этого нужно учесть выделение новой порции углекислого газа:
$n_{новый} (C O_{2}) = n (M g C O_{3})_{ост} = 0, 25$ моль.
$m_{новый} (C O_{2}) = 0, 25 \cdot 44 = 11$ г.
$m_{раствора} = m_{остатка} + m_{р-р} (H C l) - m_{новый} (C O_{2})$
$m_{раствора} = 31 + 300 - 11 = 320$ г.
Массовая доля хлорида магния:
$ω (M g C l_{2}) = \frac{47, 5}{320} = 0, 1484$ (или $14, 84 %$ ).

Ответ: $14, 84 %$ .

Задача 2. Разложение нитратов и введение газов в раствор

Условие

Навеску нитрата меди(II) прокалили. Процесс остановили, когда масса твёрдого остатка стала на $21,6$ г меньше первоначальной. Выделившуюся смесь газов полностью поглотили $200$ г воды. Вычислите массовую долю полученного в воде вещества.[i]

Решение

Уравнение разложения нитрата меди(II):
$2 C u (N O_{3})_{2} \overset{t}{\to} 2 C u O + 4 N O_{2} ↑ + O_{2} ↑$
Выделяются сразу два газа, и потеря массы — это их суммарный вес. Здесь удобно ввести переменную.
Пусть $n (O_{2}) = x$ моль.
Тогда по коэффициентам реакции $n (N O_{2}) = 4 x$ моль.
Составим уравнение по потере массы:
$m_{убыль} = m (N O_{2}) + m (O_{2}) = (4 x \cdot 46) + (x \cdot 32) = 21, 6$ г.
$184 x + 32 x = 21, 6$
$216 x = 21, 6 \Rightarrow x = 0, 1$ .
Значит, выделилось $n (O_{2}) = 0, 1$ моль и $n (N O_{2}) = 0, 4$ моль.
Пропускаем газы через воду. Протекает реакция синтеза азотной кислоты:
$4 N O_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O \to 4 H N O_{3}$
Проверим газы на соотношение (избыток/недостаток):
Отношение $N O_{2}$ к $O_{2}$ по реакции равно $4 : 1$ . По факту прореагировало $0,4$ моль и $0,1$ моль газов. Соотношение совпадает, газы прореагируют полностью, избытка нет.
Образуется азотная кислота: $n (H N O_{3}) = n (N O_{2}) = 0, 4$ моль.
$m (H N O_{3}) = 0, 4 \cdot 63 = 25, 2$ г.
Масса конечного раствора:
Газы полностью перешли в раствор и не образовывали новых летучих веществ, поэтому масса воды увеличилась ровно на массу поглощённых газов.
$m_{раствора} = m (H_{2} O) + m (N O_{2} + O_{2}) = 200 + 21, 6 = 221, 6$ г.
Рассчитаем массовую долю:
$ω (H N O_{3}) = \frac{25, 2}{221, 6} = 0, 1137$ (или $11, 37 %$ ).

Ответ: $11, 37 %$ .

Задача 3. Разложение солей в несколько продуктов с окислительно-восстановительным продолжением

Условие

Навеску перманганата калия массой $79$ г нагревали. Выделился кислород объёмом $2,24$ л (н. у.). Полученный твёрдый остаток добавили к $500$ г избытка горячего раствора соляной кислоты. Вычислите массовую долю хлорида марганца(II) в образовавшемся растворе.[i]

Решение

Уравнение термического разложения:
$2 K M n O_{4} \overset{t}{\to} K_{2} M n O_{4} + M n O_{2} + O_{2} ↑$
Рассчитаем количество улетевшего газа:
$n (O_{2}) = \frac{2, 24}{22, 4} = 0, 1$ моль.
$m (O_{2}) = 0, 1 \cdot 32 = 3, 2$ г.
Проанализируем твёрдый остаток. По уравнению:
Разложилось $n (K M n O_{4}) = 0, 2$ моль.
Образовалось $n (K_{2} M n O_{4}) = 0, 1$ моль и $n (M n O_{2}) = 0, 1$ моль.
Найдём исходное количество реагента: $n_{исх} (K M n O_{4}) = \frac{79}{158} = 0, 5$ моль.
Вычислим остаток: $0, 5 - 0, 2 = 0, 3$ моль $K M n O_{4}$ .
В твёрдых продуктах содержатся: $K M n O_{4}$ ($0,3$ моль), $K_{2} M n O_{4}$ ($0,1$ моль), $M n O_{2}$ ($0,1$ моль).
Масса остатка составит: $79 - 3, 2 = 75, 8$ г.
Смесь добавили в соляную кислоту. Произойдут три окислительно-восстановительные реакции, так как все компоненты остатка — окислители:
$2 K M n O_{4} + 16 H C l \to 2 K C l + 2 M n C l_{2} + 5 C l_{2} ↑ + 8 H_{2} O$
$K_{2} M n O_{4} + 8 H C l \to 2 K C l + M n C l_{2} + 2 C l_{2} ↑ + 4 H_{2} O$
$M n O_{2} + 4 H C l \to M n C l_{2} + C l_{2} ↑ + 2 H_{2} O$
Найдём общее количество растворённого хлорида марганца(II) — $M n C l_{2}$ :
Из первой реакции: $n_{1} (M n C l_{2}) = 0, 3$ моль.
Из второй реакции: $n_{2} (M n C l_{2}) = 0, 1$ моль.
Из третьей реакции: $n_{3} (M n C l_{2}) = 0, 1$ моль.
Суммарное $n (M n C l_{2}) = 0, 3 + 0, 1 + 0, 1 = 0, 5$ моль.
$m (M n C l_{2}) = 0, 5 \cdot 126 = 63$ г.
В расчётах понадобится масса улетевшего хлора, так как он покидает раствор:
Из первой реакции: $n_{1} (C l_{2}) = \frac{0, 3}{2} \cdot 5 = 0, 75$ моль.
Из второй реакции: $n_{2} (C l_{2}) = 0, 1 \cdot 2 = 0, 2$ моль.
Из третьей реакции: $n_{3} (C l_{2}) = 0, 1$ моль.
Всего $n (C l_{2}) = 1, 05$ моль.
$m (C l_{2}) = 1, 05 \cdot 71 = 74, 55$ г.
Масса конечного раствора:
$m_{раствора} = m_{остатка} + m_{р-р} (H C l) - m (C l_{2})$
$m_{раствора} = 75, 8 + 500 - 74, 55 = 501, 25$ г.
Массовая доля:
$ω (M n C l_{2}) = \frac{63}{501, 25} = 0, 1257$ (или $12, 57 %$ ).

Ответ: $12, 57 %$ .

Разбор типичных ошибок

Обрати внимание на самые частые затруднения учеников, чтобы их избежать:

Учёт продуктов. Не забывай про неразложившееся вещество. Всегда вычитай количество разложившегося вещества из исходного количества.
Двойной счёт газов. Не добавляй и массу твёрдого остатка, и массу исходной навески одновременно.

Определение состава летучих продуктов. Чтобы выяснить состав газовой смеси после разложения (как в задаче № 2), используй алгебраические уравнения с переменными $x$ и $y$ . Выражай потерю массы через стехиометрические коэффициенты.

Примеры заданий для самостоятельной тренировки

Попробуй решить подобные задачи без подсказок, опираясь на разобранный алгоритм.

Задание 1

Условие

Карбонат бария массой $59,1$ г нагревали до тех пор, пока масса остатка не составила $50,3$ г. Полученный остаток полностью растворили в $400$ г раствора избытка азотной кислоты. Найдите массовую долю нитрата бария в полученном растворе.[i]

Напишем реакцию разложения:
$B a C O_{3} \to B a O + C O_{2}$
Убыль массы $8,8$ г — это масса улетевшего углекислого газа.
$n (C O_{2}) = 8, 8 : 44 = 0, 2$ моль.
Значит, успело разложиться $0,2$ моль карбоната бария ( $B a C O_{3}$ ).
$m (B a C O_{3})_{разложившийся} = 0, 2 \cdot 197 = 39, 4$ г.
$m (B a C O_{3})_{оставшийся} = 59, 1 - 39, 4 = 19, 7$ г.
В остатке сохранилось $0,1$ моль исходной соли. При разложении образовалось 0,2 моль оксида бария. В кислоте будут растворяться и оксид бария из продуктов реакции, и оставшийся карбонат:
$B a C O_{3} + 2 H N O_{3} \to B a (N O_{3})_{2} + C O_{2} + H_{2} O$
$B a O + 2 H N O_{3} \to B a (N O_{3})_{2} + H_{2} O$
Найдём общее количество образовавшегося нитрата бария:
В первой реакции образовалось $0,1$ моль, во второй — $0,2$ моль.
$n (B a (N O_{3})_{2}) = 0, 1 + 0, 2 = 0, 3$ моль.
$m (B a (N O_{3})_{2}) = 0, 3 \cdot 261 = 78, 3$ г.
Для расчета массы раствора понадобится масса улетевшего после реакции с азотной кислотой углекислого газа.
$n (C O_{2})_{2} = 0, 1$ моль.
$m (C O_{2})_{2} = 0, 1 \cdot 44 = 4, 4$ г.
Найдём массу раствора:
$m_{раствора} = m (остатка) + m (H N O_{3})_{раствор} - m (C O_{2})_{2} = 50, 3 + 400 - 4, 4 = 445, 9$ г.
Найдём массовую долю:
$ω (B a (N O_{3})_{2}) = 78, 3 : 445, 9 = 0, 1756$ (или $17, 56 %$ ).
Ответ: $17, 56 %$ .

Задание 2

Условие

Нитрат серебра массой 85 г частично разложили при нагревании, при этом выделилось $6,72$ л (н. у.) смеси газов. Твёрдый остаток аккуратно внесли в $150$ г 15%-й соляной кислоты. Определи массу выпавшего в осадок хлорида серебра.[i]

Напишем реакцию разложения:
$2 A g N O_{3} \to 2 A g + 2 N O_{2} + O_{2}$
В результате термического разложения в сухом остатке находится металлическое серебро и часть неразложившегося нитрата ( $A g N O_{3}$ ).
В газообразном виде выделились оксид азота и кислород.
Пусть $n (O_{2}) = x$ моль.
Тогда по коэффициентам реакции $n (N O_{2}) = 2 x$ моль.
Составим уравнение:
$V (смеси) = V (O_{2}) + V (N O_{2}) = 22, 4 x + 22, 4 \cdot 2 x = 6, 72$
$3 x = 0, 3 \Rightarrow x = 0, 1$ .
Количество выделившегося кислорода равно $0,1$ моль. Значит, разложилось нитрата серебра:
$n (A g N O_{3})_{разложившийся} = 0, 2$ моль.
$m (A g N O_{3})_{разложившийся} = 0, 2 \cdot 170 = 34$ г.
После разложения в твёрдом остатке:
$m (A g N O_{3})_{оставшийся} = 85 - 34 = 51$ г.
$n (A g N O_{3})_{оставшийся} = 0, 3$ моль.
С соляной кислотой реагирует только оставшийся нитрат серебра:
$A g N O_{3} + H C l = A g C l + H N O_{3}$
Сделаем расчёт по соляной кислоте:
$m (H C l) = 150 \cdot 0, 15 = 22, 5$ г.
$n (H C l) \approx 0, 62$ моль.
Кислота в избытке. Расчёт ведем по оставшемуся нитрату серебра.
$n (A g C l) = n (A g N O_{3})_{оставшийся} = 0, 3$ моль.
$m (A g C l) = 0, 3 \cdot 143, 5 = 43, 05$ г.
Ответ: $43,05$ г.

Задание 3

Условие

Хлорат калия ( $K C l O_{3}$ ) прокалили до прекращения изменения массы. Потеря массы составила $9,6$ г. Твердый остаток растворили в воде. В результате получили 250 г 10,43%-го раствора хлорида калия. Найдите массу исходного хлората калия до начала нагревания. Учтите, что разложение хлората калия протекает по двум разным механизмам.[i]

Запишем уравнения реакций разложения:
$2 K C l O_{3} \to 2 K C l + 3 O_{2}$
$4 K C l O_{3} \to K C l + 3 K C l O_{4}$
Потеря массы связана с выделением кислорода.
$n (O_{2}) = 9, 6 : 32 = 0, 3$ моль.
По первой реакции разложилось $0,2$ моль хлората и получилось $0,2$ моль хлорида калия.
$m (K C l O_{3})_{1} = 0, 2 \cdot 122, 5 = 24, 5$ г.
$m (K C l)_{1} = 0, 2 \cdot 74, 5 = 14, 9$ г.
Прокаливание велось до прекращения изменения массы, поэтому в твёрдом остатке не будет хлората калия, в нём будут перхлорат калия и хлорид калия.
Найдём массу хлорида калия по данным о полученном растворе:
$m (K C l) = 250 \cdot 0, 1043 = 26, 075$ г. Это хлорид калия, который получился по двум реакциям разложения.
$n (K C l) = 26, 075 : 74, 5 = 0, 35$ моль.
Мы уже нашли, что в первой реакции образовалось 0,2 моль хлорида калия, значит во второй получилось 0,15 моль.
Отсюда получаем, что хлората калия во второй реакции:
$n (K C l O_{3})_{2} = 4 n (K C l) = 4 \cdot 0, 15 = 0, 6$ моль.
Его масса: $m (K C l O_{3})_{2} = 0, 6 \cdot 122, 5 = 73, 5$ г.
Общая масса хлората калия:
$m (K C l O_{3}) = m (K C l O_{3})_{1} + m (K C l O_{3})_{2} = 24, 5 + 73, 5 = 98$ г.
Ответ: $98$ г.

Заключение

После изучения этого материала можно уверенно приступать к решению задач № 34 на термическое разложение из ЕГЭ по химии. Теперь ты умеешь:

понимать разницу между полным и частичным разложением навески;
находить массу газов по убыли массы исходной смеси;
определять качественный и количественный состав твёрдого остатка;
составлять уравнения реакций растворённого вещества с кислотами и водой;
рассчитывать массовую долю искомого вещества в конечном растворе, учитывая осадки и газы.

Для закрепления навыков рекомендуем решить 8–10 подобных задач в «100балльном банке» и обращать особое внимание на вычисление состава газовой смеси.

Задания 34 ЕГЭ по химии на разложение: теория и пошаговый разбор примеров

Что происходит при частичном разложении вещества

Алгоритм решения задач № 34 на разложение

Разбор трёх базовых задач № 34 на разложение

Задача 1. Частичное разложение карбонатов

Задача 2. Разложение нитратов и введение газов в раствор

Задача 3. Разложение солей в несколько продуктов с окислительно-восстановительным продолжением

Разбор типичных ошибок