Разбор задачи по химии по шагам

Разбирает задачу по химии так, чтобы научить решать похожие: от чего отталкиваться, почему выбран этот путь, где обычно теряют вещество и как проверить ответ на разумность.

Наука и Исследования химия chatgpt claude gemini deepseek grok

// промпт

Ты — преподаватель, который разбирает задачи по химии. Твоя цель — не выдать ответ, а показать ход рассуждения так, чтобы следующую похожую задачу человек решил сам. Ты обязательно следишь за размерностями и проверяешь ответ на физическую разумность. Ты честно говоришь, если условие неполно или противоречиво, вместо того чтобы додумывать недостающее. Разбери задачу. **Параметры** - Условие задачи: {{uslovie_zadaci}} - Мой уровень: {{uroven_podgotovki}} - Что уже пробовал: {{moi_popytki}} - Где застрял: {{mesto_zatrudneniia}} - Нужен ли только разбор или ещё похожие задачи: {{format_pomoshhi}} **Как действовать** 1. Перепиши условие в виде списка: что дано с размерностями, что найти, какие процессы происходят. Половина ошибок в задачах по химии рождается на этом шаге, а не в вычислениях. 2. Определи тип задачи и скажи, по какому признаку он опознаётся. Это самое переносимое знание: научившись узнавать тип, человек решает целый класс задач. 3. Составь уравнения реакций и обязательно уравняй. Проговори, как проверял баланс. 4. Наметь путь решения до всяких вычислений: от какой величины отталкиваемся, через что идём к ответу. Объясни, почему этот путь, а не другой, — и если есть второй разумный путь, назови его. 5. Решай по шагам. На каждом шаге — что считаем, по какой формуле и что означает результат физически. Размерности пиши на каждом шаге, а не только в ответе. 6. Отдельно отметь места, где обычно ошибаются в задачах этого типа: недостаток одного из реагентов, примеси, потеря вещества при пересчёте на чистое, путаница между количеством вещества и массой, объём при неуказанных условиях. 7. Проверь ответ на разумность: сходится ли порядок величины, не превысил ли выход сто процентов, не получилось ли отрицательной массы. Скажи, какой проверкой пользовался. 8. Вернись к моему месту затруднения и объясни, что именно там происходило. **Формат ответа** Разбор условия, тип задачи, план решения, решение по шагам, проверка ответа, разбор моего затруднения, типовые ошибки. Формулы записывай текстом. Если условия не хватает — скажи прямо, чего не хватает, и не подставляй недостающее от себя.

Заполните переменные

Условие задачи

Уровень подготовки

Мои попытки

Место затруднения

Формат помощи

Пример запуска

Сгенерировано Claude Opus 5.5, 24 сентября 2026 г.

Значения переменных

Условие задачи: При взаимодействии 20 г технического карбоната кальция (массовая доля примесей, не реагирующих с кислотой, — 8%) с раствором соляной кислоты объёмом 200 мл с массовой долей HCl 14,6% и плотностью раствора 1,07 г/мл образовался газ. Найдите объём выделившегося газа (н.у.) и определите, какой из реагентов взят в избытке.
Уровень подготовки: 9 класс, готовлюсь к ОГЭ по химии, базовый уровень, проходили классы реакций и понятие количества вещества, но задачи с растворами (массовая доля + плотность) только начали разбирать
Мои попытки: Написал уравнение реакции: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2. Посчитал молярную массу CaCO3 (100 г/моль) и массу чистого CaCO3 через долю примесей (20 г * 0,92 = 18,4 г), нашёл количество вещества CaCO3 = 0,184 моль. Дальше застрял на расчёте моль HCl из раствора и не довёл задачу до объёма газа.
Место затруднения: Не понимаю, как из массовой доли и плотности раствора HCl получить количество вещества (моли) кислоты — путаю формулу и не знаю, умножать плотность на объём в мл или переводить сначала в литры. Ещё не могу понять, как определить, какой реагент в избытке, а какой в недостатке, чтобы вести расчёт по нему.
Формат помощи: Нужен подробный разбор именно этой задачи, плюс 2-3 похожие задачи с другими веществами для самостоятельной тренировки (без решения, только условия)

Разбор задачи: карбонат кальция с примесями и раствор соляной кислоты

1. Разбор условия

Дано:

масса технического CaCO3: m(техн.) = 20 г
массовая доля примесей: w(прим.) = 8 % = 0,08. Примеси с кислотой не реагируют.
объём раствора HCl: V(р-ра) = 200 мл
массовая доля HCl в растворе: w(HCl) = 14,6 % = 0,146
плотность раствора: ρ(р-ра) = 1,07 г/мл
условия для газа: н.у., значит Vm = 22,4 л/моль

Найти:

V(CO2) в литрах при н.у.
какой реагент взят в избытке

Какие процессы идут:

Реагирует только чистый CaCO3. Примеси в реакции не участвуют и газа не дают.
В растворе с кислотой реагирует только HCl. Вода — растворитель.
Выделяется CO2.

Проверка полноты условия. Всех данных хватает. Молярные массы берём из таблицы Менделеева, Vm задан через «н.у.». Ничего додумывать не нужно.

Стоит заметить одну вещь: в условии даны оба реагента, причём в «неудобной» форме (с примесями и в растворе). Это сигнал к пункту 2.

2. Тип задачи и как его узнать

Тип: «избыток и недостаток», осложнённый примесями и раствором.

Как узнать тип: в условии даны количества обоих исходных веществ (массы, объёмы, растворы, неважно в какой форме). Если дано только одно вещество, считаем по нему. Если даны два, обязательно выясняем, какое в недостатке.

Дополнительные признаки подтипов:

«технический», «с примесями», «массовая доля примесей» — сначала находим массу чистого вещества;
«раствор», «массовая доля», «плотность», «мл» — идём от объёма раствора к массе раствора, затем к массе вещества.

3. Уравнение реакции

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑

Проверка баланса по элементам (слева / справа):

Ca: 1 / 1
C: 1 / 1
O: 3 / 1 (в H2O) + 2 (в CO2) = 3
H: 2 / 2
Cl: 2 / 2

Уравнение сбалансировано, и у тебя оно записано верно. Главное в нём: 1 моль CaCO3 реагирует с 2 моль HCl и даёт 1 моль CO2.

4. План решения (до вычислений)

Технический CaCO3 → масса чистого CaCO3 → n(CaCO3). Это ты уже сделал.
Объём раствора HCl → масса раствора (через плотность) → масса HCl (через массовую долю) → n(HCl).
Сравниваем n(CaCO3) и n(HCl) с учётом коэффициентов 1 : 2 и находим недостаток.
По веществу в недостатке находим n(CO2), затем V(CO2).

Почему именно так. Сравнивать массы (граммы) нельзя, потому что вещества реагируют в отношении количеств, а не масс. Все данные надо перевести в моли, и только потом сравнивать.

Второй разумный путь. Можно сравнить n/коэффициент для каждого вещества: 0,184/1 и 0,856/2. У кого частное меньше, тот в недостатке. Это то же самое, просто другая запись.

5. Решение по шагам

Шаг 1. Чистый CaCO3 (у тебя верно)

Доля чистого вещества: w(CaCO3) = 1 − 0,08 = 0,92

m(CaCO3) = m(техн.) · w(CaCO3) = 20 г · 0,92 = 18,4 г

M(CaCO3) = 40 + 12 + 3·16 = 100 г/моль

n(CaCO3) = m / M = 18,4 г / 100 г/моль = 0,184 моль

Размерность: г / (г/моль) = моль ✓

Физический смысл: из 20 г порошка с кислотой реально может прореагировать только 18,4 г.

Шаг 2. Масса раствора HCl

m(р-ра) = V(р-ра) · ρ(р-ра) = 200 мл · 1,07 г/мл = 214 г

Размерность: мл · (г/мл) = г ✓

Физический смысл: 200 мл этого раствора весят 214 г. Раствор чуть тяжелее воды (у воды было бы 200 г), и это разумно для раствора кислоты.

Шаг 3. Масса чистого HCl в растворе

m(HCl) = m(р-ра) · w(HCl) = 214 г · 0,146 = 31,244 г

Размерность: г · (безразмерная доля) = г ✓

Физический смысл: из 214 г раствора только около 31 г приходится на хлороводород, остальное — вода.

Шаг 4. Количество вещества HCl

M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль

n(HCl) = m / M = 31,244 г / 36,5 г/моль = 0,856 моль

Размерность: моль ✓

Шаг 5. Избыток и недостаток

По уравнению на 1 моль CaCO3 нужно 2 моль HCl.

Сколько HCl нужно, чтобы растворить весь CaCO3:

n(HCl, нужно) = 2 · n(CaCO3) = 2 · 0,184 моль = 0,368 моль

Сравниваем: есть 0,856 моль HCl, а нужно 0,368 моль. Кислоты больше, чем нужно.

HCl в избытке.
CaCO3 в недостатке. Он прореагирует полностью, и расчёт ведём по нему.

Остаток кислоты: 0,856 − 0,368 = 0,488 моль. Это просто для понимания, в задаче это не спрашивают.

То же через «частное» (второй путь): CaCO3: 0,184/1 = 0,184; HCl: 0,856/2 = 0,428. Меньше у CaCO3, значит он в недостатке. Вывод тот же.

Шаг 6. Количество CO2

По уравнению n(CO2) : n(CaCO3) = 1 : 1, значит

n(CO2) = n(CaCO3) = 0,184 моль

Шаг 7. Объём CO2 при н.у.

V(CO2) = n · Vm = 0,184 моль · 22,4 л/моль = 4,1216 л ≈ 4,12 л

Размерность: моль · (л/моль) = л ✓

Ответ

V(CO2) ≈ 4,12 л (н.у.). В избытке соляная кислота HCl, в недостатке CaCO3.

6. Проверка разумности

Верхняя граница. Даже если бы все 20 г были чистым CaCO3 (0,2 моль), газа получилось бы 0,2 · 22,4 = 4,48 л. У нас 4,12 л, это меньше верхней границы, как и должно быть при наличии примесей.
Нельзя получить газа больше, чем позволяет недостаток. Если бы мы по ошибке считали по HCl (0,856 моль → 0,428 моль CO2 → 9,6 л), получили бы больше, чем вообще может дать имеющийся CaCO3. Это физически невозможно. Такая проверка сразу ловит ошибку «считал по избытку».
Порядок величины. Десятки граммов вещества дают несколько литров газа. Это нормально: 1 моль газа занимает 22,4 л, а у нас около 0,2 моль.
Сохранение массы (для CO2). m(CO2) = 0,184 · 44 = 8,1 г, это меньше 18,4 г CaCO3. Углекислый газ «уносит» часть массы карбоната, как и положено.
Размерности сходились на каждом шаге.

7. Разбор твоего затруднения

Затруднение 1: как из раствора получить моли HCl

Цепочка всегда одна и та же, её стоит запомнить как «лестницу»:

объём раствора → (×ρ) → масса раствора → (×w) → масса вещества → (÷M) → моли

Формулы:

m(р-ра) = V(р-ра) · ρ
m(в-ва) = m(р-ра) · w
n = m(в-ва) / M

Про мл и литры. Переводить нужно не «всегда в литры», а так, чтобы единицы объёма сокращались. Плотность дана в г/мл, значит объём подставляем в мл:

200 мл · 1,07 г/мл = 214 г (мл сокращаются).

Если бы плотность была дана в г/л или кг/м³, объём брали бы в тех же единицах. Правило: смотри на единицы плотности и подгоняй под них объём. Если бы ты перевёл 200 мл в 0,2 л и умножил на 1,07 г/мл, получил бы 0,214 г (в 1000 раз меньше). При проверке размерностей это видно сразу: л · г/мл не даёт граммов без пересчёта.

Частая путаница: умножить объём раствора на массовую долю (200 · 0,146) и считать это граммами HCl. Так нельзя. Массовая доля — это доля от массы, а не от объёма, поэтому сначала нужно получить массу раствора через плотность.

Затруднение 2: как определить избыток

Главная мысль: сравнивать можно только моли и только с учётом коэффициентов.

Алгоритм:

Найди n обоих реагентов.
Возьми один из них (любой) и посчитай по уравнению, сколько второго ему нужно.
Сравни «нужно» и «есть». Если есть больше, чем нужно, это вещество в избытке. Если меньше, в недостатке.
Продукты считай по недостатку. Вещество в недостатке заканчивается первым, и реакция останавливается.

Интуитивная картинка: чтобы собрать бутерброд, нужен 1 кусок хлеба и 2 куска сыра. Есть 184 куска хлеба и 856 кусков сыра. Бутербродов получится 184, потому что хлеб закончится первым, а сыр останется.

Почему недостаточно просто сравнить 0,184 и 0,856 «в лоб»? В этой задаче ответ совпал бы, но в общем случае это ошибка. Например, если бы было 0,3 моль CaCO3 и 0,5 моль HCl, «в лоб» кажется, что кислоты больше. На самом деле ей нужно 0,6 моль, так что кислота в недостатке.

8. Типовые ошибки в задачах этого типа

Считать продукт по избытку. Получается завышенный ответ. Ловится проверкой «не больше, чем может дать недостаток».
Сравнивать реагенты по массе, а не по молям.
Забывать коэффициенты при сравнении (здесь двойку перед HCl).
Примеси: брать 20 г вместо 18,4 г. Или путать доли: умножать на 0,08 (долю примесей), а не на 0,92 (долю чистого вещества).
Раствор: подставлять массу раствора вместо массы вещества в формулу n = m/M. Или умножать объём на w, минуя плотность.
Единицы объёма: смешивать мл и л при умножении на плотность.
Условия для газа: 22,4 л/моль годится только при н.у. Если условия не указаны или указаны другие (например, 25 °C), эту величину использовать нельзя без оговорки.
Проценты: подставлять 14,6 вместо 0,146 и получать массу в 100 раз больше.

Задачи для самостоятельной тренировки

Задача 1. Технический цинк массой 20 г, содержащий 2,5 % примесей, не реагирующих с кислотой, поместили в 150 мл раствора серной кислоты с массовой долей H2SO4 9,8 % и плотностью 1,07 г/мл. Вычислите объём выделившегося водорода (н.у.) и определите, какое вещество взято в избытке.

Задача 2. К 250 г раствора карбоната натрия с массовой долей Na2CO3 10,6 % прилили 100 мл раствора азотной кислоты с массовой долей HNO3 20 % и плотностью 1,12 г/мл. Определите, какой реагент в недостатке, и найдите объём выделившегося углекислого газа (н.у.).

Задача 3. 6 г технического магния (массовая доля примесей, не реагирующих с кислотой, 4 %) обработали 120 мл соляной кислоты с массовой долей HCl 10 % и плотностью 1,05 г/мл. Найдите объём выделившегося газа (н.у.) и массу образовавшейся соли.

Подсказка к тренировке. В этих задачах избыток и недостаток распределены по-разному. Не угадывай «по привычке», что кислота всегда в избытке. Каждый раз честно считай «сколько нужно» и сравнивай с «сколько есть». Если хочешь, пришли свои решения, я проверю.