Задание №60569 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:

[1] Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

[2] ZnCO₃ + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O + CO₂ 

 

2. Найдем число моль смеси газов:

n_газов = V_газов / V_m = 22,4 / 22,4 = 1 моль

3. Найдем число моль цинка и карбоната цинка в смеси:
Пусть n Zn = x моль, тогда n Zn (в Zn) = x моль, n H₂ = x моль;
Пусть n ZnCO₃ = y моль, тогда n Zn (в ZnCO₃) = y моль, n O (в ZnCO₃) = 3y моль,
n CO₂ = yмоль

n Zn = n Zn (в Zn) + n Zn (в ZnCO₃) = x + y

n O = n O (в ZnCO₃) = 3y моль

 

n Zn / n O = 5 / 6

(x + y) / 3y = 5 / 6

 

n H₂ + n CO₂ = 1

x + y = 1

 

Получаем систему уравнений:

(x + y) / 3y = 5 / 6

x + y = 1

 

x = 0,6; n Zn = 0,6 моль

y = 0,4; n ZnCO₃ = 0,4 моль

 

4. Найдем массу водорода и углекислого газа:

m H₂ = n H₂ ⋅ M H₂ = 0,6 ⋅ 2 = 1,2 г

m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,4 ⋅ 44 = 17,6 г

 

5. Найдем массу смеси цинка и карбоната цинка:

m Zn = n Zn ⋅ M Zn = 0,6 ⋅ 65 = 39 г

m ZnCO₃ = n ZnCO₃ ⋅ M ZnCO₃ = 0,4 ⋅ 125 = 50 г

m_смеси = m Zn + m ZnCO₃ = 39 + 50 = 89 г

 

6. Найдем число моль сульфата цинка, образовавшегося в первой и во второй реакциях:

n₁ ZnSO₄ = n Zn = 0,6 моль

n₂ ZnSO₄ = n ZnCO₃ = 0,4 моль

n ZnSO₄ = n₁ ZnSO₄ + n₂ ZnSO₄ = 0,6 + 0,4 = 1 моль

 

7. Найдем массу и число гидроксида натрия в растворе:

m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ ⍵ NaOH = 500 ⋅ 0,4 = 200 г

n NaOH = m NaOH / M NaOH = 200 / 40 = 5 моль

 

8. Приходим к выводу, что NaOH находится в избытке, а ZnSO₄ в недостатке. Значит, протекает реакция:

[3] ZnSO₄ + 4NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄

 

9. Найдем число моль и массу сульфата натрия:

n Na₂SO₄ = n ZnSO₄ = 1 моль

m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ ⋅ M Na₂SO₄ = 1 ⋅ 142 = 142 г

 

10. Найдем массу конечного раствора:

m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра H₂SO₄ + m_р-ра NaOH – m H₂ – m CO₂ = 89 + 500 + 500 – 1,2 – 17,6 = 1070,2 г

 

11. Найдем массовую долю сульфата натрия в конечном растворе:

⍵ Na₂SO₄ = m Na₂SO₄ / m_{конечн. р-ра} = 142 / 1070,2 = 0,133 → 13,3%

 

Ответ: ⍵ Na₂SO₄ = 13,3%

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