Задание №21035 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl
[2] SO₃ + H₂O → H₂SO₄
[3] 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O

2. Найдем массу и число моль протонов в растворе аммиака:
m_{протонов} = m_р-ра NH₃ · ⍵_{протонов} = 120 · 0,558 = 66,96 г
n_{протонов} = m_{протонов} / M_{протонов} = 66,96 / 1 = 66,96 моль

3. Найдем число моль аммиака в растворе:
Пусть n NH₃ = x моль, тогда n_{протонов} в NH₃ = 10x моль;
Пусть n H₂O = y моль, тогда n_{протонов} в H₂O = 10y моль

n_{протонов} в NH₃ + n_{протонов} в H₂O = 66,96 моль
10x + 10y = 66,96

m NH₃ + m H₂O = 120 г
17x + 18y = 120

Получаем систему уравнений:
10x + 10y = 66,96
17x + 18y = 120

x = 0,528; n NH₃ = 0,528 моль
y = 6,168 

4. Найдем число моль хлорида алюминия:
n AlCl₃ = m AlCl₃ / M AlCl₃ = 23,496 / 133,5 = 0,176 моль

5. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли аммиака и хлорида алюминия на свои коэффициенты
NH₃ : AlCl₃
(0,528 / 3) : (0,176 / 1)
(0,176 / 1) = (0,176 / 1)
NH₃ = AlCl₃

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью.

6. Найдем число моль и массу образовавшегося хлорида аммония:
n NH₄Cl = n NH₃ = 0,528 моль
m NH₄Cl = n NH₄Cl · M NH₄Cl = 0,528 · 53,5 = 28,248 г

7. Найдем число моль гидроксида алюминия, выпавшего в осадок:
n Al(OH)₃ = n NH₃ / 3 = 0,528 / 3 = 0,176 моль

8. Найдем число моль и массу оксида серы(VI):
n SO₃ = V SO₃ / V_m = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
m SO₃ = n SO₃ · M SO₃ = 0,1 · 80 = 8 г

9. Найдем число моль образовавшейся серной кислоты:
n H₂SO₄ = n SO₃ = 0,1 моль

Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли серной кислоты и гидроксида алюминия на свои коэффициенты

H₂SO₄ : Al(OH)₃  
(0,1 / 3) : (0,176 / 2)
(0,033 / 1) < (0,088 / 1)
H₂SO₄ < Al(OH)₃

Приходим к выводу, что Al(OH)₃ находится в избытке, а H₂SO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по H₂SO₄.

10. Найдем число моль и массу образовавшегося сульфата алюминия:
n Al₂(SO₄)₃ = 1/3n SO₃ = 0,1 / 3 = 0,033 моль
m Al₂(SO₄)₃ = n Al₂(SO₄)₃ · M Al₂(SO₄)₃ = 0,033 · 342 = 11,286 г

11. Вычислим массу непрореагировавшего гидроксида алюминия:
n₃ Al(OH)₃ = 2n Al₂(SO₄)₃ = 0,066 моль
n_ост. Al(OH)₃ = n Al(OH)₃ – n₃ Al(OH)₃ = 0,176 – 0,066 = 0,11 моль
m_ост. Al(OH)₃ = n_ост. Al(OH)₃ · M Al(OH)₃ = 0,11 · 78 = 8,58 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра NH₃ + m AlCl₃ + m SO₃ – m_ост. Al(OH)₃ = 120 + 23,496 + 8 – 8,58 = 142,916 г

13. Найдем массовую долю хлорида аммония и сульфата алюминия в конечном растворе:
⍵ NH₄Cl = m NH₄Cl / m_{конечн. р-ра} = 28,248 / 142,916 = 0,1977 → 19,77%
⍵ Al₂(SO₄)₃ = m Al₂(SO₄)₃ / m_{конечн. р-ра} = 11,286 / 142,916 = 0,079 → 7,9%

Ответ: ⍵ NH₄Cl = 19,77%; ⍵ Al₂(SO₄)₃ = 7,9%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)