Задание №59831 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] MnO₂ + 4HCl → Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O
[2] Cl₂ + K₂SO₃ + H₂O → K₂SO₄ + 2HCl

2. Найдем число моль диоксида марганца:
n MnO₂ = m MnO₂ / M MnO₂ = 34,8 / 87 = 0,4 моль

3. Найдем число моль соляной кислоты в растворе:
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ω HCl = 244 ⋅ 0,3 = 73,2 г  
n HCl = m HCl / M HCl = 73,2 / 36,5 = 2 моль

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли диоксида марганца и соляной кислоты на свои коэффициенты
MnO₂ : HCl
(0,4 / 1) : (2 / 4)
(0,4 / 1) < (2 / 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 образовавшегося хлора:
n Cl₂ = n MnO₂ = 0,4 моль

6. Найдем число моль сульфита калия в растворе:
m K₂SO₃ = m_р-ра K₂SO₃ ⋅ ω K₂SO₃ = 316 ⋅ 0,1 = 31,6 г 
n K₂SO₃ = m K₂SO3 / M K₂SO₃ = 31,6 / 158 = 0,2 моль

7. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли хлора и сульфита калия на свои коэффициенты
Cl₂ : K₂SO₃
(0,4 / 1) : (0,2 / 1)
(0,4 / 1) > (0,2 / 1)
Cl₂ > K₂SO₃

Приходим к выводу, что Cl₂ находится в избытке, а K₂SO₃ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по K₂SO₃.

8. Найдем массу образовавшегося сульфата калия:
n K₂SO₄ = n K₂SO₃ = 0,2 моль
m K₂SO₄ = n K₂SO₄ ⋅ M K₂SO₄ = 0,2 ⋅ 174 = 34,8 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_{прореаг.} Cl₂ + m_р-ра K₂SO₃
n_{прореаг.} Cl₂ = n K₂SO₃ = 0,2 моль
m_{прореаг.} Cl₂ = n_{прореаг.} Cl₂ ⋅ M Cl₂ = 0,2 ⋅ 71 = 14,2 г
m_{конечн. р-ра} = 14,2 + 316 = 330,2 г

10. Найдем массовую долю сульфата калия в конечном растворе:
ω K₂SO₄ = m K₂SO₄ / m_{конечн. р-ра} = 34,8 / 330,2 = 0,105 → 10,5%   

Ответ: ω K₂SO₄ = 10,5%

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