Банк заданий
Химия
Задание 60029

Задание №60029 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Карбонат калия массой 12,5 г сплавили с оксидом алюминия массой 5,1 г. Весь плав растворили в 200 мл азотной кислоты (плотностью 1,05 г/мл) с массовой долей 15%. Рассчитайте массовую долю азотной кислоты в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] Al₂O3 + K₂CO₃→ 2KAlO₂ + CO₂
[2] KAlO₂ + 4HNO₃ → KNO₃ + Al(NO₃)₃ + 2H₂O

2. Найдем число моль карбоната калия:
n K₂CO₃ = m K₂CO₃ / M K₂CO₃ = 12,5 / 138 = 0,09 моль

3. Найдем число моль оксида алюминия:
n Al₂O₃ = m Al₂O₃ / M Al₂O₃ = 5,1 / 102 = 0,05 моль

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли карбоната калия и оксида алюминия на свои коэффициенты
K₂CO₃ : Al₂O₃
(0,09 / 1) : (0,05 / 1)
(0,09 / 1) > (0,05 / 1)
K₂CO₃ > Al₂O₃

Приходим к выводу, что K₂CO₃ находится в избытке, а Al₂O₃ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Al₂O₃.

5. Найдем число моль алюмината калия:
n KAlO₂ = 2n Al₂O₃ = 2 ⋅ 0,05 = 0,1 моль

6. Найдем число моль оставшегося карбоната калия:
n_{прореаг.}K₂CO₃ = n Al₂O₃ = 0,05 моль
n_ост. K₂CO₃ = n K₂CO₃ – n_{прореаг.} K₂CO₃ = 0,09 – 0,05 = 0,04 моль

7. Найдем число моль азотной кислоты в растворе:
m_р-ра HNO₃ = ρ_р-раHNO₃ ⋅ V_р-ра HNO₃ = 1,05 ⋅ 200 = 210 г
m HNO₃ = m_р-ра HNO₃ ⋅ ω HNO₃ = 210 ⋅ 0,15 = 31,5 г
n HNO₃ = m HNO₃ / M HNO₃ = 31,5 / 63 = 0,5 моль

8. Так как при сплаве остался карбонат калия, азотная кислота будет реагировать с ним:
[3] K₂CO₃ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + CO₂ + H₂O

9. Найдем массу оставшейся азотной кислоты:
n_{прореаг.2}HNO₃ = 4n KAlO₂ = 4 ⋅ 0,1 = 0,4 моль
n_{прореаг.3} HNO₃ = 2n_ост. K₂CO₃ = 2 ⋅ 0,04 = 0,08 моль
n_ост. HNO₃ = n HNO₃ – n_{прореаг.2} HNO₃ – n_{прореаг.3} HNO₃ = 0,5 – 0,4 – 0,08 = 0,02 моль
m_ост. HNO₃ = n_ост. HNO₃ ⋅ M HNO₃= 0,02 ⋅ 63 = 1,26 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра}= m_ост. K₂CO₃ + m KAlO₂ + m_р-ра HNO₃ – m CO₂
m_ост.K₂CO₃ = n_ост.K₂CO₃⋅ M K₂CO₃ = 0,04 ⋅ 138 = 5,52 г
n CO₂ = n_ост.K₂CO₃ = 0,04 моль
m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,04 ⋅ 44 = 1,76 г
m KAlO₂ = n KAlO₂ ⋅ M KAlO₂ = 0,1 ⋅ 98 = 9,8 г
m_{конечн. р-ра} = 5,52 + 9,8 + 210 – 1,76 = 223,56 г

11. Найдем массовую долю оставшейся азотной кислоты в конечном растворе:
ω_ост. HNO₃ = m_ост. HNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 1,26 / 223,56 = 0,005636 → 0,5636%

Ответ: ωост. HNO₃ = 0,5636%

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