Задание №60547 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:

2. Найдем массу и число моль протонов в растворе хлорида бария:
m_{протонов} = ω_{протонов} · m_р-ра BaCl₂ = 0,53 · 500 = 265 г
n_{протонов} = m_{протонов} / M_{протонов} = 265 / 1 = 265 моль

3. Найдем число моль хлорида бария в растворе:
Пусть n BaCl₂ = x моль, тогда n_{протонов} в BaCl₂ = 90x моль;
Пусть n H₂O = y моль, тогда n_{протонов} в H₂O = 10y моль

n_{протонов} в BaCl₂ + n_{протонов} в H₂O = 265 моль
90x + 10y = 265

m BaCl₂ + m H₂O = 500
208x + 18y = 500

90x + 10y = 265
208x + 18y = 500

x = 0,5; n BaCl₂ = 0,5 моль
y = 22

4. Найдем vfcce выделившегося на аноде газа:
n_{газа на аноде} = V_{газа на аноде} / V_m = 0,896 / 22,4 = 0,04 моль
m Cl₂ = n Cl₂ ⋅ M Cl₂ = 0,04 ⋅ 71 = 2,84 г

5. По реакции 1 находим, сколько хлора может выделиться на аноде при полном электролизе хлорида бария:
n Cl₂ = n BaCl₂ = 0,5 моль

Если бы вся соль подверглась электролизу, на аноде бы выделилось 0,5 моль хлора. Значит, электролизу подверглась только часть хлорида бария.

При добавлении карбоната натрия пойдет реакция:
[3] BaCl₂ + Na₂CO₃ → BaCO₃ + 2NaCl

6. Найдем число моль гидроксида бария:
n Ba(OH)₂ = n Cl₂ = 0,04 моль

7. Найдем число моль и массу водорода, выделившегося на катоде:
n H₂ = n Cl₂ = 0,04 моль
m H₂ = n H₂ · M H₂ = 0,04 · 2 = 0,08 г

8. Найдем число моль оставшегося хлорида бария:
n_{прореаг.} BaCl₂ = n Cl₂ = 0,04 моль
n_ост. BaCl₂ = n BaCl₂ – n_{прореаг.} BaCl₂ = 0,5 – 0,04 = 0,46 моль

9. Найдем число моль карбоната натрия:
n Na₂CO₃ = m Na₂CO₃ / M Na₂CO₃ = 63,6 / 106 = 0,6 моль 

10. Найдем массу оставшегося карбоната натрия:
n_{1прореаг.} Na₂CO₃ = n Ba(OH)₂ = 0,04 моль
n_{2прореаг.} Na₂CO₃ = n_ост. BaCl₂ = 0,46 моль
n_ост. Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ – n_{1прореаг.} Na₂CO₃ – n_{2прореаг.} Na₂CO₃ = 0,6 – 0,04 – 0,46 = 0,1 моль
m_ост. Na₂CO₃ = n_ост. Na₂CO₃ ⋅ M Na₂CO₃ = 0,1 ⋅ 106 = 10,6 г 

11. Найдем массу карбоната бария, выпавшего в осадок во второй и в третьей реакциях:
n₁ BaCO₃ = n Ba(OH)₂ = 0,04 моль
n₂ BaCO₃ = n_ост. BaCl₂ = 0,46 моль
n BaCO₃ = n₁ BaCO₃ + n₂ BaCO₃ = 0,04 + 0,46 = 0,5 моль
m BaCO₃ = n BaCO₃ ⋅ M BaCO₃ = 0,5 ⋅ 197 = 98,5 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конеч р-ра} = m_р-ра BaCl₂ + m Na₂CO₃ – m H₂ – m Cl₂ – m BaCO₃ = 500 + 63,6 – 0,08 – 2,84 – 98,5 = 462,18 г 

13. Найдем массовую долю оставшегося карбоната натрия в конечном растворе:
ω_ост. Na₂CO₃ = m_ост. Na₂CO₃ / m_{конечн. р-ра} = 10,6 / 462,18 = 0,0229 → 2,29%

Ответ: ω_ост. Na₂CO₃ = 2,29%

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