Задание №59844 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 2CO + O₂ → 2CO₂
[2] CO₂ + 2NaOH → Na₂CO3 + H₂O

2. Найдем число моль оксида углерода(II):
n CO = m CO / M CO = 19,6 / 28 = 0,7 моль

3. Найдем число моль образовавшегося углекислого газа:
n CO₂ = n CO = 0,7 моль

4. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ ω NaOH = 420 ⋅ 0,105 = 44,1 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 44,1 / 40 = 1,1025   

5. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли гидроксида натрия и углекислого газа на свои коэффициенты
NaOH : CO₂
(1,1025 / 2) : (0,7 / 1)
(1,1025 / 2) < (0,7 / 1)
NaOH < CO₂

Приходим к выводу, что CO₂ находится в избытке, а NaOH в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по NaOH.

6. Оставшийся углекислый газ будет взаимодействовать с карбонатом натрия с образованием гидрокарбоната натрия:
[3] Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃

7. Найдем оставшееся число моль углекислого газа:
n_{прореаг.} CO₂ = n NaOH / 2 = 1,1025 / 2 = 0,55 моль
n_ост. CO₂ = n CO₂ – n_{прореаг.} CO₂ = 0,7 – 0,55 = 0,15 моль

8. Найдем число моль образовавшегося карбоната натрия:
n Na₂CO₃ = n NaOH / 2 = 1,1025 / 2 = 0,55 моль

9. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли карбоната натрия и оставшегося углекислого газа на свои коэффициенты
Na₂CO₃ : CO₂
(0,55 / 1) : (0,15 / 1)
(0,55 / 1) > (0,15 / 1)
Na₂CO₃ > CO2

Приходим к выводу, что Na₂CO₃ находится в избытке, а CO₂ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Na₂CO₃.

10. Найдем массу оставшегося карбоната натрия:
n_{прореаг.} Na₂CO₃ = n_ост. CO₂ = 0,15 моль
n_ост. Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ – n_{прореаг.} Na₂CO₃ = 0,55 – 0,15 = 0,4 моль
m_ост. Na₂CO₃ = n_ост. Na₂CO₃ ⋅ M Na₂CO₃ = 0,4 ⋅ 106 = 42,4 г

11. Найдем массу образовавшегося гидрокарбоната натрия:
n NaHCO₃ = 2n_ост. CO2 = 2 ⋅ 0,15 = 0,3 моль
m NaHCO₃ = n NaHCO₃ ⋅ M NaHCO₃ = 0,3 ⋅ 84 = 25,2 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m CO₂ + m_р-ра NaOH
m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,7 ⋅ 44 = 30,8 г
m_{конечн. р-ра} = 30,8 + 420 = 450,8 г

13. Найдем массовые доли оставшегося карбоната натрия и гидрокарбоната натрия в конечном растворе:
ω Na₂CO₃ = m NaHCO₃ / m_{конечн. р-ра} = 25,2 / 450,8 = 0,056 → 5,6%
ω Na₂CO₃ = m_ост. Na₂CO₃ / m_{конечн. р-ра} = 42,4 / 450,8 = 0,094 → 9,4%       

Ответ: ω NaHCO₃ = 5,6%; ω Na₂CO₃ = 9,4%

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