Задание №28626 ЕГЭ по Химии

1. Записаны уравнения реакций: 
[1] 3Na₂CO₃ + Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O ⟶ 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄
[2] Na₂SO₄ + BaCl₂ ⟶ BaSO₄ + 2NaCl

2. Используя массовые соотношения, определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
m Na₂CO₃ / m Al₂(SO₄)₃ = 10,6 / 5,7
(n Na₂CO₃ · M Na₂CO₃) / (n Al₂(SO₄)₃ · M Al₂(SO₄)₃) = 10,6 / 5,7
(n Na₂CO₃ · 106) / (n Al₂(SO₄)₃ · 342) = 10,6 / 5,7
n Na₂CO₃ / n Al₂(SO₄)₃ · 106 / 342 = 10,6 / 5,7
n Na₂CO₃ / n Al₂(SO₄)₃ = (10,6 · 342) / (106 · 5,7) = 6 / 1

Приходим к выводу, что Na₂CO₃ находится в избытке, а Al₂(SO₄)₃ в недостатке, значит при добавлении BaCl₂ также пойдет реакция:
[3] Na₂CO₃ + BaCl₂ ⟶ BaCO₃ + 2NaCl

3. По условию исходные вещества полностью вступили в реакции 2 и 3, так как после в растворе осталось единственное вещество – NaCl. Найдем число моль хлорида натрия:
m NaCl = m_р-ра NaCl · ω NaCl = 1000 · 0,0702 = 70,2 г
n NaCl = m NaCl / M NaCl = 70,2 / 58,5 = 1,2 моль

4. Так как число моль карбоната натрия относится к числу моль сульфата алюминия, как 6 : 1, то пусть n Al₂(SO₄)₃ = х моль, n Na₂CO₃ = 6х моль. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Al₂(SO₄)₃. Составим уравнение:
n_общ. NaCl = n₂ NaCl + n₃ NaCl

n₂ NaCl = 2n Na₂SO₄
n₃ NaCl = 2n₃ Na₂CO₃

n Na₂SO₄ = 3n Al₂(SO₄)₃ = 3 · x = 3x моль
n₁ Na₂CO₃ = 3n Al₂(SO₄)₃ = 3 · x = 3x моль
n₃ Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ – n₁ Na₂CO₃ = 6x – 3x = 3x моль

n₂ NaCl = 2n Na₂SO₄ = 2 · 3x = 6x моль
n₃ NaCl = 2n₃ Na₂CO₃ = 2 · 3х = 6х моль

n_общ. NaCl = 6x + 6x = 12x моль
12х = 1,2 моль

х = 0,1; n Al₂(SO₄)₃ = 0,1 моль
m Al₂(SO₄)₃ = n Al₂(SO₄)₃ · M Al₂(SO₄)₃ = 0,1 · 342 = 34,2 г

n Na₂CO₃ = 0,1 · 6 = 0,6 моль
m Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ · M Na₂CO₃ = 0,6 · 106 = 63,6 г

5. Выразим массу итогового раствора и найдем массу раствора хлорида бария:
m_{итог. р-ра} = m Na₂CO₃ + m Al₂(SO₄)₃ + m Н₂О – m Al(OH)₃ – m CO₂ + m_р-ра BaCl₂ – m BaCO₃ – m BaSO₄ = 1000 г

Так как по условию масса сульфата алюминия относится к массе воды как 5,7 : 100, то: 
m H₂O = m Al₂(SO₄)₃ · 100 / 5,7 = 600 г
n Al(OH)₃ = 2n Al₂(SO₄)₃ = 2 · 0,1 = 0,2 моль
m Al(OH)₃ = n Al(OH)₃ · M Al(OH)₃ = 0,2 · 78 = 15,6 г

n CO₂ = 3n Al₂(SO₄)₃ = 3 · 0,1 = 0,3 моль
m CO₂ = n CO₂ · M CO₂ = 0,3 · 44 = 13,2 г

n BaCO₃ = n₃ Na₂CO₃ = 0,1 · 3 = 0,3 моль
m BaCO₃ = n BaCO₃ · M BaCO₃ = 0,3 · 197 = 59,1 г

n BaSO₄ = n Na₂SO₄ = 0,1 · 3 = 0,3 моль
m BaSO₄ = n BaSO₄ · M BaSO₄ = 0,3 · 233 = 69,9 г
m_{итог. р-ра} = 63,6 + 34,2 + 600 – 15,6 – 13,2 + m_р-ра BaCl₂ – 59,1 – 69,9 = 1000
m_р-ра BaCl₂ = 1000 – 540 = 460 г

6. Найдем массу хлорида бария в растворе:
n_общ. BaCl₂ = n₂ BaCl₂ + n₃ BaCl₂
n₂ BaCl₂ = n Na₂SO₄ = 3x = 3 · 0,1 = 0,3 моль
n₃ BaCl₂ = n₃ Na₂CO₃ = 3x = 3 · 0,1 = 0,3 моль

n_общ. BaCl₂ = 0,3 + 0,3 = 0,6 моль
m_общ. BaCl₂ = n_общ. BaCl₂ · M BaCl₂ = 0,6 · 208 = 124,8 г

7. Найдем массовую долю хлорида бария в добавленном растворе:
ω BaCl₂ = m_общ. BaCl₂ / m_р-ра BaCl₂ = 124,8 / 460 = 0,2713 → 27,13%

Ответ: массовая доля хлорида бария в добавленном растворе равна 27,13%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)