Задание №60505 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Ca₃P₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃
[2] Na₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃ + 2NaCl 

2. Найдем число моль фосфида кальция:
n Ca₃P₂ = m Ca₃P₂ / M Ca₃P₂ = 18,2 / 182 = 0,1 моль

3. Найдем число моль соляной кислоты в растворе:
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ω HCl = 182,5 ⋅ 0,2 = 36,5 г
n HCl = m HCl / M HCl = 36,5 / 36,5 = 1 моль 

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли фосфида кальция и соляной кислоты на свои коэффициенты

Ca₃P₂ : HCl
(0,1 / 1) : (1 / 6)
(0,1 / 1) < (1 / 6)
Ca₃P₂ < HCl 

Приходим к выводу, что HCl находится в избытке, а Ca₃P₂ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Ca₃P₂.

5. Найдем число моль образовавшегося хлорида кальция:
n CaCl₂ = 3n Ca₃P₂ = 3 ⋅ 0,1 = 0,3 моль

6. Найдем число моль оставшейся соляной кислоты:
n_{прореаг.} HCl = 6n Ca₃P₂ = 6 ⋅ 0,1 = 0,6 моль
n_ост. HCl = n HCl – n_{прореаг.} HCl = 1 – 0,6 = 0,4 моль

7. Так как соляная кислота осталась в растворе, она будет взаимодействовать с карбонатом кальция:
[3] Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

8. Найдем число моль кристаллической соды и карбоната натрия в кристаллогидрате:
n Na₂CO₃ · 10H₂O = m Na₂CO₃ · 10H₂O / M Na₂CO₃ · 10H₂O = 200,2 / 286 = 0,7 моль
n Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ · 10H₂O = 0,7 моль 

9. Найдем массу оставшегося карбоната натрия:
n_{прореаг.2} Na₂CO₃ = n CaCl₂ = 0,3 моль
n_{прореаг.3} Na₂CO₃ = n_ост. HCl / 2 = 0,4 / 2 = 0,2 моль
n_ост. Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ – n_{прореаг.2} Na₂CO₃ – n_{прореаг.3} Na₂CO₃ = 0,7 – 0,3 – 0,2 = 0,2 моль
m_ост. Na₂CO₃ = n_ост. Na₂CO₃ · M Na₂CO₃ = 0,2 · 106 = 21,2 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m Ca₃P₂ + m_р-ра HCl + m Na₂CO₃ · 10H₂O – m PH₃ – m CaCO₃ – m CO₂
n PH₃ = 2n Ca₃P₂ = 2 · 0,1 = 0,2 моль
m PH₃ = n PH₃ · M PH₃ = 0,2 · 34 = 6,8 г 

n CaCO₃ = n CaCl₂ = 0,3 моль
m CaCO₃ = n CaCO₃ · M CaCO₃ = 0,3 · 100 = 30 г

n CO₂ = n_ост. HCl / 2 = 0,4 / 2 = 0,2 моль
m CO₂ = n CO₂ · M CO₂ = 0,2 · 44 = 8,8 г

m_{конечн. р-ра} = 18,2 + 182,5 + 200,2 – 6,8 – 30 – 8,8 = 355,3

11. Найдем массовую долю оставшегося карбоната натрия в конечном растворе:
ω_ост. Na₂CO₃ = m_ост. Na₂CO₃ / m_{конечн. р-ра} = 21,2 / 355,3 = 0,06 → 6%

Ответ: ω_ост. Na₂CO₃ = 6%

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