Задание №60571 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] BaO₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O₂
[2] BaO + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O 

2. Найдем массу и число серной кислоты в растворе:
m H₂SO₄ = m_р-ра H₂SO₄ ⋅ ⍵ H₂SO₄ = 490 ⋅ 0,2 = 98 г
n H₂SO₄ = m H₂SO₄ / M H₂SO₄ = 98 / 98 = 1 моль 

3. Найдем число моль пероксида бария и оксида бария в смеси:
Пусть n BaO₂ = x моль, тогда n_{1прореаг.} H₂SO₄ = x моль, n Ba (в BaO₂) = x моль, а n O (в BaO₂) = 2x моль;
Пусть n BaO = y моль, тогда n_{2прореаг.} H₂SO₄ = y моль, n Ba (в BaO) = y моль, а n O (в BaO) = y моль

n Ba = n Ba (в BaO₂) + n Ba (в BaO) = x + y
n O = n O (в BaO₂) + n O (в BaO) = 2x + y

n Ba / n O = 5 / 9
(x + y) / (2x + y) = 5 / 9

n_{1прореаг.} H₂SO₄ + n_{2прореаг.} H₂SO₄ = 1
x + y = 1

Получаем систему уравнений:
(x + y) / (2x + y) = 5 / 9
x + y = 1

x = 0,8; n BaO₂ = 0,8 моль
y = 0,2; n BaO = 0,2 моль

4. Найдем массу смеси пероксида и оксида бария:
m BaO₂ = n BaO₂ ⋅ M BaO₂ = 0,8 ⋅ 169 = 135,2 г
m BaO = n BaO ⋅ M BaO = 0,2 ⋅ 153 = 30,6 г
m_смеси = m BaO₂ + m BaO = 135,2 + 30,6 = 165,8 г

5. Найдем число моль сульфата бария, выпавшего в осадок в первой и во второй реакциях:
n₁ BaSO₄ = n BaO₂ = 0,8 моль
n₂ BaSO₄ = n BaO = 0,2 моль
n BaSO₄ = n₁ BaSO₄ + n₂ BaSO₄ = 0,8 + 0,2 = 1 моль

6. Найдем массу сульфата бария, выпавшего в осадок в первой и во второй реакциях:
m BaSO₄ = n BaSO₄ ⋅ M BaSO₄ = 1 ⋅ 233 = 233 г 

7. Найдем число моль и массу воды, образовавшейся во второй реакции:
n₁ H₂O = n BaO = 0,2 моль
m₁ H₂O = n₁ H₂O ⋅ M H₂O = 0,2 ⋅ 18 = 3,6 г 

8. Найдем массу воды в растворе серной кислоты:
m H₂O = m_р-ра H₂SO₄ – m H₂SO₄ = 490 – 98 = 392 г

9. Найдем массу воды в конечном растворе:
m₂ H₂O = m H₂O + m₁ H₂O = 392 + 3,6 = 395,6 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра H₂SO₄ – m BaSO₄ = 165,8 + 490 – 233 = 422,8 г

11. Найдем массовую долю воды в конечном растворе:
⍵ H₂O = m₂ H₂O / m_{конечн. р-ра} = 395,6 / 422,8 = 0,936 → 93,6%

Ответ: ⍵ H₂O = 93,6%

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