Задание №60583 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Al₂S₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂S
[2] Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O
[3] H₂S + CuSO₄ → CuS + H₂SO₄ 

2. Найдем массу и число моль сульфата меди(II) в растворе:
m CuSO₄ = m_р-ра CuSO₄ ⋅ ⍵ CuSO₄ = 240 ⋅ 0,2 = 48 г
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 48 / 160 = 0,3 моль

3. Найдем число моль и массу сероводорода:
n H₂S = n CuSO₄ = 0,3 моль
m H₂S = n H₂S ⋅ M H₂S = 0,3 ⋅ 34 = 10,2 г

4. Найдем число моль и массу сульфида алюминия в смеси:
n Al₂S₃ = n H₂S / 3 = 0,3 / 3 = 0,1 моль
m Al₂S₃ = n Al₂S₃ ⋅ M Al₂S₃ = 0,1 ⋅ 150 = 15 г

5. Найдем число моль оксида алюминия в смеси:
Пусть n Al₂O₃ = x моль, тогда n Al (в Al₂O₃) = 2x моль

n Al (в Al₂S₃) = n Al₂S₃ ⋅ N Al (в Al₂S₃) = 0,1 ⋅ 2 = 0,2 моль
n Al = n Al (в Al₂S₃) + n Al (в Al₂O₃) = 0,2 + 2x 

m Al = n Al ⋅ M Al = (0,2 + 2x) ⋅ 27 = 5,4 + 54x 

m_смеси = m Al₂S₃ + m Al₂O₃ = 15 + 102x 

0,5 = m Al / m_смеси
0,5 = (5,4 + 54x) / (15 + 102x)

x = 0,7; n Al₂O₃ = 0,7 моль

6. Найдем число моль хлорида алюминия, образовавшегося в первой и во второй реакциях:
n₁ AlCl₃ = 2n Al₂S₃ = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
n₂ AlCl₃ = 2n Al₂O₃ = 2 ⋅ 0,7 = 1,4 моль
n AlCl₃ = n₁ AlCl₃ + n₂ AlCl₃ = 0,2 + 1,4 = 1,6 моль

7. Найдем массу хлорида алюминия:
m AlCl₃ = n AlCl₃ ⋅ M AlCl₃ = 1,6 ⋅ 133,5 = 213,6 г

8. Найдем массу смеси сульфида и оксида алюминия:
m Al₂O₃ = n Al₂O₃ ⋅ M Al₂O₃ = 0,7 ⋅ 102 = 71,4 г
m_смеси = m Al₂S₃ + m Al₂O₃ = 15 + 71,4 = 86,4 г

9. Найдем массу полученного раствора после растворения исходной смеси в кислоте:
m_{получ. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HCl – m H₂S = 86,4 + 700 – 10,2 = 776,2 г

10. Найдем массовую долю хлорида алюминия в полученном растворе:
⍵ AlCl₃ = m AlCl₃ / m_{получ. р-ра} = 213,6 / 776,2 = 0,275 → 27,5%

Ответ: ⍵ AlCl₃ = 27,5%

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