Задание №60338 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] BaCO₃ → BaO + CO₂
[2] BaO + H₂O → Ba(OH)₂
[3] Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaOH 

2. Найдем число моль выделившегося углекислого газа:
n CO₂ = V CO₂ / V_m = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль

3. Найдем массу образовавшегося оксида бария:
n BaO = n CO₂ = 0,2 моль
m BaO = n BaO ⋅ M BaO = 0,2 ⋅ 153 = 30,6 г

4. Найдем число моль образовавшегося гидроксида бария:
n Ba(OH)₂ = n BaO = 0,2 моль

5. Найдем число моль сульфата натрия в растворе:
m Na₂SO₄ = m_р-ра Na₂SO₄ ⋅ ω Na₂SO₄ = 200 ⋅ 0,2 = 40 г
n Na₂SO₄ = m Na₂SO₄ / M Na₂SO₄ = 40 / 142 = 0,28 моль  

6. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли гидроксида бария и сульфата натрия на свои коэффициенты
Ba(OH)₂ : Na₂SO₄
(0,2 / 1) : (0,28 / 1)
(0,2 / 1) < (0,28 / 1)
Ba(OH)₂ < Na₂SO₄ 

Приходим к выводу, что Na₂SO₄ находится в избытке, а Ba(OH)₂ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Ba(OH)₂.

7. Найдем массу образовавшегося гидроксида натрия:
n NaOH = 2n Ba(OH)₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
m NaOH = n NaOH ⋅ M NaOH = 0,4 ⋅ 40 = 16 г

8. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m BaO + m H₂O + m_р-ра Na₂SO₄ – m BaSO₄
m H₂O = ρ H₂O ⋅ V H₂O = 1 ⋅ 100 = 100 г
n BaSO₄ = n Ba(OH)₂ = 0,2 моль
m BaSO₄ = n BaSO₄ ⋅ M BaSO₄ = 0,2 ⋅ 233 = 46,6 г
m_{конечн. р-ра} = 30,6 + 200 + 100 – 46,6 = 284 г

9. Найдем массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе:
ω NaOH = m NaOH / m_{конечн. р-ра} = 16 / 284 = 0,056 → 5,6% 

Ответ: ω NaOH = 5,6%

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