Почему объёмные соотношения решают судьбу баллов
Объёмные соотношения — один из самых частых типов расчётных задач на ЕГЭ. Варианты B и C требуют не запоминания формул, а уверенного владения логикой молей и литров. Ученики, которые освоили тему, повышают итоговый результат минимум на восемь баллов. Всё потому, что газовые задания распределены по разным разделам работы. Разобрался с ними однажды — экономишь время на экзамене и перекидываешь усилия на органику.
Чёткий алгоритм снимает стресс. Сначала переводим данные в молярные доли, затем проверяем уравнение, а уже после считаем объёмы. Такой порядок спасает от досадных ошибок, когда школьник на ходу меняет числа и забывает пересчитать коэффициенты. Важно тренироваться на заданиях разного уровня, чтобы научиться читать условия без лишних пауз. О том, как это сделать системно, рассказываю дальше.
Молярный объём и его «подводные камни»
Школьная таблица даёт цифру 22,4 л/моль только при 0 °C и 1 атм. На ЕГЭ температура бывает 25 °C или даже 127 °C, поэтому нельзя слепо вставлять 22,4. Сначала ищем слова «н.у.» или давление. Если условия другие, пользуемся уравнением Клапейрона: V = nRT/p. Газовая постоянная удобна в единицах 0,083 л·Бар/моль·К, потому что давление чаще в барах. Держите рядом калькулятор — ручной пересчёт градусов в кельвины занимает секунду, но спасает баллы.
Ещё одна ловушка — смешение литров и миллилитров. Записывайте единицы прямо в строке вычислений. Пример: 250 мл = 0,25 л. Такая мелочь отнимает меньше времени, чем потом исправлять неверный ответ в бланке.
Объёмные соотношения в уравнениях реакции
Заголовок повторяет фокусную фразу не случайно. Рассмотрим реакцию: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O. Соотношение газов по коэффициентам 1:2:1:2. Если дано 5,6 л метана при н.у., кислорода понадобится 11,2 л, а углекислого газа выйдет также 5,6 л. Вода в реакции парит, поэтому изучаем агрегатное состояние. При 100 °C H2O — пар, значит его тоже считаем по объёму.
Не путайте коэффициенты и фактические объёмы. Иногда школьник видит «2» перед O2 и автоматически умножает на два литра. Проверяйте пропорцию: VO2 = VCH4 × 2. Если в условии 3,1 л, то кислорода 6,2 л, а не 2 л.
Объёмная доля и массовая доля: не перепутать
Объёмная доля φ показывает, какая часть смеси приходится на конкретный газ. Формула проста: φ = Vгаза/Vсмеси. Перед переводом в проценты умножаем на сто. Массовая доля w строится аналогично, но с массами. На экзамене любят подменять термины. Видите требование «вычислите массовую долю», а данные даны в литрах — значит, сначала переводите объёмы в молярные количества, потом в массы через Mr и 22,4 л.
Быстрый совет: делайте краткую запись. Пример: смесь CO и CO2, объёмная доля CO — 30 %. Потому легко найти отношение молей, ведь при одинаковых условиях каждый газ занимает объём прямо пропорциональный количеству вещества.
Газовые смеси: избыток, недостаток и конечный состав
Практика показывает: многие решают реакцию по отдельности, а потом теряют нити. Лучшая стратегия — таблица «до – расход – после». Верхняя строка — исходные объёмы. Средняя — то, что прореагировало. Нижняя — остаток и продукты. Становится ясно, какой газ в избытке, а какой полностью исчез.
Например, смешали 4,48 л H2 и 3,36 л Cl2 при н.у. По уравнению объёмное соотношение 1:1. Видим, что водород в избытке 1,12 л. После реакции остаётся 1,12 л H2 и образуется 3,36 л HCl. Дальше легко найти объёмную долю водорода в конечной смеси.
Нетипичные случаи: растворимость и плотность
Не все газы считаются идеальными. Аммиак и HCl хорошо растворяются в воде, поэтому объём смеси уменьшается. Если условие говорит «газ растворили полностью», сразу ищите массу растворённого вещества, а не объём. Плотность хлороводорода при н.у. равна 1,63 г/л, эту цифру можно найти в открытых справочниках заранее и записать в отдельный список.
Иногда задача задаёт плотность по водороду. Формула ρH2 = М/2. Рассчитать молярную массу легко, а затем определить состав без перехода к литрам. Метод спасает, когда даны только относительные данные, например «газ X тяжелее водорода в три раза».
Тактика быстрого решения и контроль ошибок
Время — главный ресурс на экзамене. Сначала решайте задачи, где данные уже приведены к н.у. и коэффициенты простые. Если требуется уравнять сложный процесс, пропустите и вернитесь после лёгких номеров. Таблица сокращённого решения экономит место: пишем только формулы, коэффициенты и итог. Для проверки используем оборотную пропорцию: сравниваем найденный объём с исходными литрами, коэффициентами и условием давления.
Удобно тренироваться на таймер. Поставьте семь минут на одну задачу и постепенно уменьшайте до пяти. Такая тренировка формирует автоматизм и снижает случайный стресс.
Ресурсы для практики и итоговый чек-лист
Качественные задачи можно брать из сборников Дронова и Ноусова, а также с сайта ФИПИ. Однако важен не только объём практики, но и своевременная обратная связь. Рассмотрите онлайн школу «Элемент» — курс подготовки к ЕГЭ позволяет решать свежие варианты и разбирать ошибки с преподавателем в прямом эфире.
- Проверяйте условия: н.у. или нет.
- Следите за единицами объёма.
- Уравнивайте реакцию до расчётов.
- Делайте таблицу «до – расход – после».
- Контролируйте время: 5–7 минут на газовую задачу.
Соблюдая чек-лист и практикуясь регулярно, вы без труда поднимете балл по блоку расчётов и приблизитесь к заветным 90+ на экзамене.