Задание №60589 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Ca + 2HCl → CaCl₂ + H₂
[2] CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O 

2. Найдем массу и число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ ⍵ NaOH = 200 ⋅ 0,08 = 16 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 16 / 40 = 0,4 моль

3. Найдем число моль карбоната кальция в смеси:
Пусть n CaCO₃ = x моль, тогда n Ca (в CaCO₃) = x моль, n CO₂ = x моль;
Пусть n Ca = y моль, тогда n Ca (в CaO) = y моль, n H₂ = y моль

n Ca = n Ca (в CaCO₃) + n Ca (в Ca) = x + y
m Ca = n Ca ⋅ M Ca = (x + y) ⋅ 40 = 40x + 40y

m_смеси = m CaCO₃ + m Ca = 100x + 40y 

0,5 = m Ca / m_смеси
0,5 = (40x + 40y) / (100x + 40y)

m_{получ. р-ра} = m_смеси + m HCl – m CO₂ – m H₂
330 = 100x + 40y + 300 – 44x – 2y 

Получаем систему уравнений:
0,5 = (40x + 40y) / (100x + 40y)
330 = 100x + 40y + 300 – 44x – 2y

x = 0,4; n CaCO₃ = 0,4 моль
y = 0,2

4. Найдем число моль и массу углекислого газа, выделившегося в первой реакции:
n CO₂ = n CaCO₃ = 0,4 моль
m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,4 ⋅ 44 = 17,6 г

5. Чтобы CO₂ полностью поглотился 0,4 молями гидроксида натрия, необходимо взять их в соотношении 1 : 1. Значит, протекает реакция:
[3] CO₂ + NaOH → NaHCO₃ 

6. Найдем число моль и массу гидрокарбоната натрия:
n NaHCO₃ = n CO₂ = 0,4 моль
m NaHCO₃ = n NaHCO₃ ⋅ M NaHCO₃ = 0,4 ⋅ 84 = 33,6 г

7. Найдем массу полученного раствора в третьей реакции:
m_{получ. р-ра} = m CO₂ + m_р-ра NaOH = 17,6 + 200 = 217,6 г

8. Найдем массовую долю гидрокарбоната натрия в полученном растворе:
⍵ NaHCO₃ = m NaHCO₃ / m_{получ. р-ра} = 33,6 / 217,6 = 0,154 → 15,4%

Ответ: ⍵ NaHCO₃ = 15,4%

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