Задание №60593 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O
[2] Mg₃P₂ + 6HCl → 3MgCl₂ + 2PH₃
[3] MgCl₂ + 2KF → MgF₂ + 2KCl 

2. Найдем массу и число моль соляной кислоты в растворе:
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ⍵ HCl = 365 ⋅ 0,34 = 124,1 г
n HCl = m HCl / M HCl = 124,1 / 36,5 = 3,4 моль

3. Найдем число моль оксида и фосфида магния в смеси:
Пусть n MgO = x моль, тогда n Mg (в MgO) = x моль, n_{1прореаг.} HCl = 2x моль;
Пусть n Mg₃P₂ = y моль, тогда n Mg (в Mg₃P₂) = 3y моль, n_{2прореаг.} HCl = 6y моль

n Mg = n Mg (в MgO) + n Mg (в Mg₃P₂) = x + 3y
m Mg = n Mg ⋅ M Mg = (x + 3y) ⋅ 24 = 24x + 72y

m_смеси = m MgO + m Mg₃P₂ = 40x + 134y  

0,544 = m Mg / m_смеси
0,544 = (24x + 72y) / (40x + 134y)

n_{1прореаг.} HCl + n_{2прореаг.} HCl = 3,4
2x + 6y = 3,4

Получаем систему уравнений:
0,544 = (24x + 72y) / (40x + 134y)
2x + 6y = 3,4

x = 0,2; n MgO = 0,2 моль
y = 0,5; n Mg₃P₂ = 0,5 моль

4. Найдем массу смеси оксида и фосфида магния:
m MgO = n MgO ⋅ M MgO = 0,2 ⋅ 40 = 8 г
m Mg₃P₂ = n Mg₃P₂ ⋅ M Mg₃P₂ = 0,5 ⋅ 134 = 67 г
m_смеси = m MgO + m Mg₃P₂ = 8 + 67 = 75 г

5. Найдем число моль хлорида магния, выделившегося в первой и во второй реакциях:
n₁ MgCl₂ = n MgO = 0,2 моль
n₂ MgCl₂ = 3n Mg₃P₂ = 3 ⋅ 0,5 = 1,5 моль
n MgCl₂ = n₁ MgCl₂ + n₂ MgCl₂ = 0,2 + 1,5 = 1,7 моль

6. Найдем число моль и массу фосфина:
n PH₃ = 2n Mg₃P₂ = 2 ⋅ 0,5 = 1 моль
m PH₃ = n PH₃ ⋅ M PH₃ = 1 ⋅ 34 = 34 г

7. Найдем массу и число моль фторида калия в растворе:
m KF = m_р-ра KF ⋅ ⍵ KF = 232 ⋅ 0,3 = 69,6 г
n KF = m KF / M KF = 69,6 / 58 = 1,2 моль

8. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли хлорида магния и фторида калия на свои коэффициенты
MgCl₂ : KF
(1,7 / 1) : (1,2 / 2)
(1,7 / 1) > (1,2 / 2)
MgCl₂ > KF

Приходим к выводу, что MgCl₂ находится в избытке, а KF в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по KF.

9. Найдем число моль и массу фторида магния, выпавшего в осадок:
n MgF₂ = n KF / 2 = 1,2 / 2 = 0,6 моль
m MgF₂ = n MgF₂ ⋅ M MgF₂ = 0,6 ⋅ 62 = 37,2 г

10. Найдем число моль и массу выделившегося хлорида калия:
n KCl = n KF = 1,2 моль
m KCl = n KCl ⋅ M KCl = 1,2 ⋅ 74,5 = 89,4 г

11. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HCl + m_р-ра KF – m PH₃ – m MgF₂ = 75 + 365 + 232 – 34 – 37,2 = 600,8 г

12. Найдем массовую долю хлорида калия в конечном растворе:
⍵ KCl = m KCl / m_{конечн. р-ра} = 89,4 / 600,8 = 0,149 → 14,9%

Ответ: ⍵ KCl = 14,9%

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