Банк заданий
Химия
Задание 60496

Задание №60496 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO₄ · 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

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] Mg + ZnSO₄ → Zn + MgSO₄[2] Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

2. Найдем число моль цинкового купороса и сульфата цинка в кристаллогидрате:
n ZnSO₄ · 7H₂O = m ZnSO₄ · 7H₂O / M ZnSO₄ · 7H₂O = 114,8 / 287 = 0,4 моль
n ZnSO₄ = n ZnSO₄ · 7H₂O = 0,4 моль

3. Найдем массу сульфата цинка в растворе и массу раствора:
m ZnSO₄ = n ZnSO₄ · M ZnSO₄ = 0,4 · 161 = 64,4 г
m_р_-_ра ZnSO₄ = m ZnSO₄ / ω ZnSO₄ = 64,4 / 0,1 = 644 г

4. Найдем число моль магния:
n Mg = m Mg / M Mg = 12 / 24 = 0,5 моль

5. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфата цинка и магния на свои коэффициенты

ZnSO₄ : Mg
(0,4 / 1) : (0,5 / 1)
(0,4 / 1) < (0,5 / 1)
ZnSO₄ < Mg

Приходим к выводу, что Mg находится в избытке, а ZnSO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по ZnSO₄.

6. Найдем число моль цинка, выпавшего в осадок:
n Zn = n ZnSO₄ = 0,4 моль

7. Найдем число моль оставшегося магния:
n_{прореаг.} Mg = ZnSO₄ = 0,4 моль
n_ост. Mg = n Mg – n_{прореаг.} Mg = 0,5 – 0,4 = 0,1 моль

8. Найдем число моль соляной кислоты в растворе:
m HCl= m_р-ра HCl ⋅ ω HCl = 365 ⋅ 0,2 = 73 г
n HCl = m HCl / M HCl = 73 / 36,5 = 2 моль

9. Так как магний остался в смеси, он будет взаимодействовать с соляной кислотой:
[3] Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

10. Найдем массу оставшейся соляной кислоты:
n_{прореаг.2} HCl = 2n Zn = 2 ⋅ 0,4 = 0,8 моль
n_{прореаг.3} HCl = 2n_ост. Mg = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
n_ост. HCl = n HCl – n_{прореаг.2} HCl – n_{прореаг.3} HCl = 2 – 0,8 – 0,2 = 1 моль
m_ост. HCl = n_ост. HCl ⋅ M HCl = 1 ⋅ 36,5 = 36,5 г

11. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра ZnSO₄ + m Mg + m_р-ра HCl – m₂ H₂ – m₃ H₂
n₂ H₂ = nZn = 0,4 моль
m₂ H₂ = n₂ H₂⋅ M H₂ = 0,4 ⋅ 2 = 0,8 г
n₃ H₂ = n_ост. MgCl₂ = 0,1 моль
m₃ H₂ = n₃ H₂ ⋅ M H₂ = 0,1 ⋅ 2 = 0,2 г
m_{конечн. р-ра} = 644 + 12 + 365 – 0,8 – 0,2 = 1020 г

12. Найдем массовую долю оставшейся соляной кислоты в конечном растворе:
ω_ост.HCl = m_ост. HCl/ m_{конечн. р-ра} = 36,5 / 1020 = 0,0358 → 3,58%

Ответ: ω_ост.HCl = 3,58%

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