Задание №59827 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄
[2] Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]

2. Найдем число моль метана:
n CH₄ = V CH₄ / V_m = 13,44 / 24 = 0,6 моль

3. Найдем число моль гидроксида алюминия:
n Al(OH)₃ = 4n CH₄ / 3 = 4 ⋅ 0,6 / 3 = 0,8 моль

4. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ ω NaOH = 160 ⋅ 0,3 = 48 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 48 / 40 = 1,2 моль

5. Гидроксид алюминия растворяется при избытке щелочи. Найдем массу образовавшегося тетрагидроксоалюмината натрия:
n Na[Al(OH)₄] = n Al(OH)₃ = 0,8 моль
m Na[Al(OH)₄] = n Na[Al(OH)₄] ⋅ M Na[Al(OH)₄] = 0,8 ⋅ 118 = 94,4 г 

6. Найдем оставшуюся массу гидроксида натрия:
n_{прореаг.} NaOH = n Al(OH)₃ = 0,8 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n_{прореаг.} NaOH = 1,2 – 0,8 = 0,4 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH ⋅ M NaOH = 0,4 ⋅ 40 = 16 г 

7. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m H₂O + m Al₄C₃ + m_р-ра NaOH – m CH₄
m H₂O = ρ_р-ра H2O ⋅ V_р-ра H₂O = 1 ⋅ 400 = 400 г
m CH₄ = n CH₄ ⋅ M CH₄ = 0,6 ⋅ 16 = 9,6 г
n Al₄C₃ = n CH₄ / 3 = 0,6 / 3 = 0,2 моль
m Al₄C₃ = n Al₄C₃ ⋅ M Al₄C₃ = 0,2 ⋅ 144 = 28,8 г 
m Al(OH)₃ = n Al(OH)₃ ⋅ M Al(OH)₃ = 0,8 ⋅ 78 = 62,4 г
m_{конечн. р-ра} = 400 + 28,8 + 160 – 9,6 = 579,2 г 

8. Найдем массовые доли гидроксида натрия и тетрагидроксоалюмината натрия в конечном растворе:
ω_ост. NaOH = m_ост. NaOH / m_{конечн. р-ра} = 16 / 579,2 = 0,028 → 2,8%
ω Na[Al(OH)₄] = m Na[Al(OH)₄] / m_{конечн. р-ра} = 94,4 / 579,2 = 0,163 → 16,3%

Ответ: ω_ост. NaOH = 2,8%; ω Na[Al(OH)₄] = 16,3%

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