Задание №59821 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] MnO₂ + 4HCl → Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O
[2] 3Cl₂ + 6KOH → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

2. Найдем число моль оксида марганца(IV):
n MnO₂ = m MnO₂ / M MnO₂ = 43,5 / 87 = 0,5 моль

3. Найдем число моль соляной кислоты в растворе:
m_р-ра HCl = ρ_р-ра HCl ⋅ V HCl = 1,18 ⋅ 500 = 590 г
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ω HCl = 590 ⋅0,36 = 212,4 г
n HCl = m HCl / M HCl = 212,4 / 36,5 = 5,82 моль

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли оксида марганца(IV) и соляной кислоты на свои коэффициенты
MnO₂ : HCl
(0,5 / 1) : (5,82 / 4)
(0,5 / 1) < (5,82 / 4)
MnO₂ < HCl

Приходим к выводу, что HCl находится в избытке, а MnO₂ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по MnO₂.

5. Найдем число моль выделившегося хлора:
n Cl₂ = n MnO₂ = 0,5 моль

6. Найдем число моль гидроксида калия в растворе:
m KOH = m_р-ра KOH ⋅ ω KOH = 600 ⋅ 0,28 = 168 г
n KOH = m KOH / M KOH = 168 / 56 = 3 моль

7. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли хлора и гидроксида калия на свои коэффициенты
Cl₂ : KOH
(0,5 / 3) : (3 / 6)
(0,5 / 3) < (3 / 6)
Cl₂ < KOH

Приходим к выводу, что KOH находится в избытке, а Cl₂ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Cl₂.

8. Найдем массу выделившегося хлората калия:
n KClO₃ = n Cl₂ / 3 = 0,5 / 3 = 0,167 моль
m KClO₃ = n KClO₃ ⋅ M KClO₃ = 0,167 ⋅ 122,5 = 20,4575 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m Cl₂ + m_р-ра KOH
m Cl₂ = n Cl₂ ⋅ M Cl₂ = 0,5 ⋅ 71 = 35,5 г
m_{конечн. р-ра} = 35,5 + 600 = 635,5 г

10. Найдем массовую долю хлората калия в конечном растворе:
ω KClO₃ = m KClO₃ / m_{конечн. р-ра} = 20,4575 / 635,5 = 0,0322 → 3,22%

Ответ: ω KClO₃ = 3,22%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано Ермолаевым И. С.)