Банк заданий
Химия
Задание 28634

Задание №28634 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Газовую смесь, состоящую из аммиака и углекислого газа, взятых в массовом соотношении 0,85 : 1, пропустили через воду, масса которой в 5 раз больше массы газовой смеси. К образовавшемуся раствору добавили соляную кислоту. При этом получилось 107 г раствора с массовой долей единственного растворенного вещества 11%. Вычислите массовую долю хлороводорода в добавленной соляной кислоте.

1. Используя массовые соотношения, определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
m NH₃ / m CO₂ = 0,85 / 1
(n NH₃ · M NH₃) / (n CO₂ · M CO₂) = 0,85 / 1
(n NH₃ · 17) / (n CO₂ · 44) = 0,85 / 1
n NH₃ / n CO₂ · 17 / 44 = 0,85 / 1
n NH₃ / n CO₂ = (0,85 · 44) / (1 · 17) = 2,2

Приходим к выводу, что NH₃ находится в избытке, а CO₂ в недостатке.

2. Запишем уравнения реакций:
[1] 2NH₃ + CO₂ + H₂O ⟶ (NH₄)₂CO₃
[2] (NH₄)₂CO₃ + 2HCl ⟶ 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O
[3] NH₃ + HCl ⟶ NH₄Cl

3. По условию исходные вещества полностью вступили в реакции 2 и 3, так как после в растворе осталось единственное вещество – NH₄Cl. Найдем массу хлорида аммония в растворе:
m NH₄Cl = m_р-ра NH₄Cl · ω NH₄Cl = 107 · 0,11 = 11,77 г
n NH₄Cl = m NH₄Cl / M NH₄Cl = 11,77 / 53,5 = 0,22 моль

4. Так как число моль аммиака относится к числу моль углекислого газа, как 2,2 : 1, то пусть n_исх. NH₃ = 2,2x моль, а n₁ CO₂ = x моль. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по CO₂. Составим уравнение:
n_общ. NH₄Cl = n₂ NH₄Cl + n₃ NH₄Cl

n₂ NH₄Cl = 2n (NH₄)₂CO₃
n (NH₄)₂CO₃ = n CO₂ = x моль
n₂ NH₄Cl = 2x моль

n₃ NH₄Cl = n₃ NH₃
n₃ NH₃ = n_исх. NH₃ – n₁ NH₃
n₁ NH₃ = 2n CO₂ = 2x моль
n₃ NH₃ = 2,2x – 2x = 0,2x моль
n₃ NH₄Cl = 0,2x моль

n_общ. NH₄Cl = 2x + 0,2x = 2,2x моль

2,2x = 0,22

x = 0,1; n₁ CO₂ = 0,1 моль
m₁ CO₂ = n₁ CO₂ · M CO₂ = 0,1 · 44 = 4,4 г

n_исх. NH₃ = 2,2 · 0,1 = 0,22 моль
m_исх. NH₃ = n_исх. NH₃ · M NH₃ = 0,22 · 17 = 3,74 г

5. По условию масса воды больше массы газовой смеси в 5 раз. Найдем массу воды:
m H₂O = 5 · (m_исх. NH₃ + m₁ CO₂) = 5 · (4,4 + 3,74) = 40,7 г

6. Выразим массу итогового раствора и найдем массу раствора HCl:
m_{итог. р-ра} = m_исх. NH₃ + m₁ CO₂ + m H₂O + m_р-ра HCl – m₂ CO₂

n₂ CO₂ = n (NH₄)₂CO₃ = 0,1 моль
m₂ CO₂ = n₂ CO₂ · M CO₂ = 0,1 · 44 = 4,4 г

m_{итог. р-ра} = 3,74 + 4,4 + 40,7 + m_р-ра HCl – 4,4 = 107 г

m_р-ра HCl = 107 – 44,44 = 62,56 г

7. Найдем массу хлороводорода:
m_общ. HCl = m₂ HCl + m₃ HCl

n₂ HCl = 2n (NH₄)₂CO₃ = 0,2 моль
m₂ HCl = n₂ HCl · M HCl = 0,2 · 36,5 = 7,3 г

n₃ HCl = n₃ NH₃ = 0,2 · 0,1 = 0,02 моль
m₃ HCl = n₃ HCl · M HCl = 0,02 · 36,5 = 0,73 г

m_общ. HCl = 7,3 + 0,73 = 8,03 г

8. Найдем массовую долю хлороводорода в добавленной соляной кислоте:
ω HCl = m HCl / m_р-ра HCl = 8,03 / 62,56 = 0,1284 → 12,84%

Ответ: массовая доля хлороводорода в добавленной соляной кислоте равна 12,84%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)