Задание №21027 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Zn₃P₂ + 6HCl → 3ZnCl₂ + 2PH₃
[2] Mg₃N₂ + 8HCl → 3MgCl₂ + 2NH₄Cl 

2. N_А = 6,02 ⋅ 10²³
N_{электронов} = 32 N_А
n_{электронов} = N_{электронов} / N_A = 32 N_A / N_A = 32 моль

3. Найдем число моль фосфида цинка и нитрида магния в смеси. Для этого составим и решим систему уравнений:
Пусть n Zn₃P₂ = x моль, тогда n_{электронов} в Zn₃P₂ = 120x моль;
Пусть n Mg₃N₂ = y моль, тогда n_{электронов} в Mg₃N₂ = 50y моль

n_{электронов} в Zn₃P₂ + n_{электронов} в Mg₃N₂ = 32 моль
120x + 50y = 32

m Zn₃P₂ + m Mg₃N₂ = 65,7
257x + 100y = 65,7

Получаем систему уравнений:
120x + 50y = 32
257x + 100y = 65,7

x = 0,1; n Zn₃P₂ = 0,1 моль
y = 0,4; n Mg₃N₂ = 0,4 моль

4. Найдем массу и число моль соляной кислоты в растворе:
m HCl = ⍵ HCl ⋅ m_р-ра HCl = 0,3 ⋅ 730 = 219 г
n HCl = m HCl / M HCl = 219 / 36,5 = 6 моль

5. По условию необходимо найти массовую долю кислоты, значит, соляная кислота взята в избытке. Найдем оставшееся число моль соляной кислоты:
n₁ HCl = 6n Zn₃P₂ = 6 ⋅ 0,1 = 0,6 моль
n₂ HCl = 8n Mg₃N₂ = 8 ⋅ 0,4 = 3,2 моль
n_ост. HCl = n HCl – n₁ HCl – n₂ HCl = 6 – 0,6 – 3,2 = 2,2 моль

6. Найдем оставшуюся массу соляной кислоты:
m_ост. HCl = n_ост. HCl ⋅ M HCl = 2,2 ⋅ 36,5 = 80,3 г

7. Найдем число моль и массу выделившегося фосфина:
n PH₃ = 2n Zn₃P₂ = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
m PH₃ = n PH₃ ⋅ M PH₃ = 0,2 ⋅ 34 = 6,8 г

8. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HCl – m PH₃ = 65,7 + 730 – 6,8 = 788,9 г

9. Найдем массовую долю соляной кислоты в конечном растворе:
⍵_{в конечн. р-ре} HCl = m_ост. HCl / m_{конечн. р-ра} = 80,3 / 788,9 = 0,1018 → 10,18%

Ответ: ⍵_{в конечн. р-ре} HCl = 10,18%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)