Банк заданий
Химия
Задание 47641

Задание №47641 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

249 г раствора гидроксида калия, в котором масса протонов в ядрах всех атомов составляет 51,8% от общей массы, прилили к 103 г смеси цинка и оксида алюминия, содержащей общее количество электронов в 49 раз больше числа Авогадро. Вычислите массовую долю щелочи 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. Записаны уравнения реакций:
[1] Al₂O₃ + 2KOH + 3H₂O → 2K[Al(OH)₄]
[2] Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂

2. Найдем число моль протонов:
m_{протонов} = m_р-раKOH · ω_{протонов} = 249 · 0,518 = 128,982 г
n_{протонов} = m_{протонов} / M_{протона} = 128,982 / 1 = 128,982 моль

3. 1 моль гидроксида калия содержит 28 протонов, в 1 моле воды 10 протонов. Найдем число моль гидроксида калия в растворе. Для этого составим систему уравнений:
Пусть n KOH = x моль, тогда m KOH = 56x г;
Пусть n H₂O = y моль, тогда n H₂O = 18y г

m KOH + m H₂O = m_р-ра KOH
56x + 18y = 249

n_{протонов} в KOH = 28x моль
n_{протонов} в H₂O = 10y моль

n_{протонов} в KOH + n_{протонов} в H₂O = 128,982
28x + 10y = 128,982

Составим и решим систему уравнений:
28x + 10y = 128,982
56x + 18y = 249

x = 3; n KOH = 3 моль
y = 4,482; n H2O = 4,482 моль

4. Найдем число моль электронов в смеси:
N_A = 6,02 ⋅ 1023
N_{электронов} = 49 ⋅ N_An_{электронов} = N_{электронов} / N_A = 49 · N_A / N_A = 49 моль

5. 1 моль Al₂O₃ содержит 13 · 2 + 8 · 3 = 50 моль электронов
1 моль Zn содержит 30 моль электронов. Найдем число моль оксида алюминия и цинка в смеси. Для это составим систему уравнений:
Пусть n Al₂O₃ = x моль, тогда m Al₂O₃ = 102x г;
Пусть n Zn = y моль, тогда m Zn = 65y г

m Al₂O₃ + m Zn = m_смеси
102x + 65y = 103

n_{электронов} в Al₂O₃ = 50x моль
n_{электронов} в Zn = 30y моль

n_{электронов} в Al₂O₃ + n_{электронов} в Zn = n_{электронов}
50x + 30y = 49

Составим и решим систему уравнений:
50x + 30y = 49
102x + 65y = 103

x = 0,5; n Al₂O₃ = 0,5 моль
y = 0,8; n Zn = 0,8 моль

6. Найдем массу выделившегося во второй реакции водорода:
n H₂ = n Zn = 0,8 моль
m H₂ = n H₂ · M H₂ = 0,8 · 2 = 1,6 г

7. Найдем массу оставшегося в конечном растворе гидроксида калия:
n₁ KOH = 2n Al₂O₃ = 2 · 0,5 = 1 моль
n₂ KOH = 2n Zn = 2 · 0,8 = 1,6 моль

n_ост. KOH = n KOH – n₁ KOH – n₂ KOH = 3 – 1 – 1,6 = 0,4 моль
m_ост. KOH = n_ост. KOH · M KOH = 0,4 · 56 = 22,4 г

8. Найдем массу конечного раствора и массовую долю гидроксида калия в нем:
m_{кон. р-ра} = m_р-ра KOH + m_смеси – m H₂ = 249 + 103 – 1,6 = 350,4 г
ω_ост. KOH = m_ост. KOH / m_{кон. р-ра} = 22,4 / 350,4 = 0,0639 → 6,39%

Ответ: массовая доля щелочи в конечном растворе 6,39%

Источник: NeoFamily