Банк заданий
Химия
Задание 44718

Задание №44718 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Смесь оксида лития и нитрида лития, в которой массовая доля атомов лития составляет 56 %, растворили в 730 г 10 %-ной хлороводородной кислоты. При этом все реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 530 г 20 %-ного раствора фосфата калия. Вычислите массовую долю всех веществ (включая воду) в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] Li₂O + 2HCl → 2LiCl + H₂O
[2] Li₃N + 4HCl → 3LiCl + NH₄Cl
[3] 3LiCl + K₃PO₄ → Li₃PO₄ + 3KCl

2. По условию все реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. Значит соляная кислота прореагировала полностью.
Найдем массу и число моль соляной кислоты:
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ω HCl = 730 ⋅ 0,1 = 73 г
n HCl = m HCl / M HCl = 73 / 36,5 = 2 моль

3. Найдем число моль оксида и нитрида лития в смеси:
Пусть n Li₂O = x моль, тогда n Li (в Li₂O) = 2x моль, n_{1прореаг.} HCl = 2x моль;
Пусть n Li₃N = y моль, тогда n Li (в Li₃N) = 3y моль, n_{2прореаг.} HCl = 4y моль

n Li = n Li (в Li₂O) + n Li (в Li₃N) = 2x + 3y
m Li = n Li ⋅ M Li = (2x + 3y) ⋅ 7 = 14x + 21y

m_смеси = m Li₂O + m Li₃N = 30x + 35y

0,56 = m Li / m_смеси0,56 = (14x + 21y) / (30x + 35y)

n₁_{прореаг}_. HCl + n₂_{прореаг}_. HCl = 2
2x + 4y = 2

Получаем систему уравнений:
0,56 = (14x + 21y) / (30x + 35y)
2x + 4y = 2

x = 0,2; n Li₂O = 0,2 моль
y = 0,4; n Li₃N = 0,4 моль

4. Найдем массу смеси оксида и нитрида лития:
m Li₂O = n Li₂O ⋅ M Li₂O = 0,2 ⋅ 30 = 6 г
m Li₃N = n Li₃N ⋅ M Li₃N = 0,4 ⋅ 35 = 14 г
m_смеси = m Li₂O + m Li₃N = 6 + 14 = 20 г

5. Найдем число моль хлорида лития, выделившегося в первой и во второй реакциях:
n₁ LiCl = 2n Li₂O = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n₂ LiCl = 3n Li₃N = 3 ⋅ 0,4 = 1,2 моль
n LiCl = n₁ LiCl + n₂ LiCl = 0,4 + 1,2 = 1,6 моль

6. Найдем массу и число моль фосфата калия в растворе:
m K₃PO₄ = m_р-ра K₃PO₄ ⋅ ω K₃PO₄ = 530 ⋅ 0,2 = 106 г
n K₃PO₄ = m K₃PO₄ / M K₃PO₄ = 106 / 212 = 0,5 моль

8. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли хлорида лития и фосфата калия на свои коэффициенты
LiCl : K₃PO₄(1,6 / 3) : (0,5 / 1)
(1,6 / 3) > (0,5 / 1)
LiCl > K₃PO₄

Приходим к выводу, что LiCl находится в избытке, а K₃PO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по K₃PO₄.

9. Найдем число моль и массу фосфата лития, выпавшего в осадок:
n Li₃PO₄ = n K₃PO₄ = 0,5 моль
m Li₃PO₄ = n Li₃PO₄ ⋅ M Li₃PO₄ = 0,5 ⋅ 116 = 58 г

10. Найдем число моль и массу выделившегося хлорида калия:
n KCl = 3n K₃PO₄ = 3 ⋅ 0,5 = 1,5 моль
m KCl = n KCl ⋅ M KCl = 1,5 ⋅ 74,5 = 111,75 г

11. Найдем массу оставшегося хлорида лития:
n_{прореаг.} LiCl = 3n K₃PO₄ = 3 ⋅ 0,5 = 1,5 моль
n_ост. LiCl = n LiCl – n_{прореаг.} LiCl = 1,6 – 1,5 = 0,1 моль
m_ост. LiCl = n_ост. LiCl ⋅ M LiCl = 0,1 ⋅ 42,5 = 4,25 г

12. Найдем массу хлорида аммония в конечном растворе:
n NH₄Cl = n Li₃N = 0,4 моль
n NH₄Cl = n NH₄Cl ⋅ M NH₄Cl = 0,4 ⋅ 53,5 = 21,4 г

13. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HCl + m_р-ра K₃PO₄ – m Li₃PO₄ = 20 + 730 + 530 – 58 = 1222 г

14. Найдем массовые доли веществ в конечном растворе:
ω KCl = m KCl / m_{конечн. р-ра} = 111,75 / 1222 = 0,0914 → 9,14%
ω_ост. LiCl = m_ост. LiCl / m_{конечн. р-ра} = 4,25 / 1222 = 0,0035 → 0,35%

ω NH₄Cl = m NH₄Cl / m_{конечн. р-ра} = 21,4 / 1222 = 0,0175 → 1,75%
ω H₂O = 100 – ω KCl – ω_ост. LiCl – ω NH₄Cl= 100 – 9,14 – 0,35 – 1,75 = 88,76%

Ответ: ω KCl = 9,14%; ω_ост. LiCl = 0,35%; ω H₂O = 88,76%; ω NH₄Cl = 1,75%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.