Задание №59833 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] MnO₂ + 4HCl → Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O
[2] 2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

2. Найдем число моль оксида марганца(IV):
n MnO₂ = m MnO₂ / M MnO₂ = 17,4 / 87 = 0,2 моль

3. Найдем число моль соляной кислоты в растворе:
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ω HCl = 146 ⋅ 0,3 = 43,8 г
n HCl = m HCl / M HCl = 43,8 / 36,5 = 1,2 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
(0,2 / 1) : (1,2 / 4)
(0,2 / 1) < (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 выделившегося хлора:
n Cl₂ = n MnO₂ = 0,2 моль

6. Найдем число моль хлорида железа(II) в растворе:
m FeCl₂ = m_р-ра FeCl₂ ⋅ ω FeCl₂ = 254 ⋅ 0,2 = 50,8 г  
n FeCl₂ = m FeCl₂ / M FeCl₂ = 50,8 / 127 = 0,4 моль

7. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли хлора и хлорида железа(II) на свои коэффициенты
Cl₂ : FeCl₂
(0,2 / 1) : (0,4 / 2)
(0,2 / 1) = (0,4 / 2)
Cl₂ = FeCl₂

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью.

8. Найдем массу выделившегося хлорида железа(III):
n FeCl₃ = n FeCl₂ = 0,4 моль
m FeCl₃ = n FeCl3 ⋅ M FeCl3 = 0,4 ⋅ 162,5 = 65 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m Cl₂ + m_р-ра FeCl₂
m Cl₂ = n Cl₂ ⋅ M Cl₂ = 0,2 ⋅ 71 = 14,2 г
m_{конечн. р-ра} = 14,2 + 254 = 268,2 г

10. Найдем массовую долю хлорида железа(III) в конечном растворе:
ω FeCl₃ = m FeCl₃ / m_{конечн. р-ра} = 65 / 268,2 = 0,24236 → 24,236%

Ответ: ω FeCl₃ = 24,236%

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