Задание №60596 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Li₂O + 2HCl → 2LiCl + H₂O
[2] Li₃N + 4HCl → 3LiCl + NH₄Cl
[3] 3LiCl + Na₃PO₄ → Li₃PO₄ + 3NaCl

2. По условию после растворения смеси образовался почти нейтральный раствор. Значит соляная кислота прореагировала полностью.
Найдем массу и число моль соляной кислоты:
m HCl = m_р-ра HCl ⋅ ⍵ HCl = 365 ⋅ 0,2 = 73 г
n HCl = m HCl / M HCl = 73 / 36,5 = 2 моль

3. Найдем число моль оксида и нитрида лития в смеси:
Пусть n Li₂O = x моль, тогда n Li (в Li₂O) = 2x моль, n_{1прореаг.} HCl = 2x моль;
Пусть n Li₃N = y моль, тогда n Li (в Li₃N) = 3y моль, n_{2прореаг.} HCl = 4y моль

n Li = n Li (в Li₂O) + n Li (в Li₃N) = 2x + 3y
m Li = n Li ⋅ M Li = (2x + 3y) ⋅ 7 = 14x + 21y

m_смеси = m Li₂O + m Li₃N = 30x + 35y  

0,56 = m Li / m_смеси
0,56 = (14x + 21y) / (30x + 35y)

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

Получаем систему уравнений:
0,56 = (14x + 21y) / (30x + 35y)
2x + 4y = 2

x = 0,2; n Li₂O = 0,2 моль
y = 0,4; n Li₃N = 0,4 моль

4. Найдем массу смеси оксида и нитрида лития:
m Li₂O = n Li₂O ⋅ M Li₂O = 0,2 ⋅ 30 = 6 г
m Li₃N = n Li₃N ⋅ M Li₃N = 0,4 ⋅ 35 = 14 г
m_смеси = m Li₂O + m Li₃N = 6 + 14 = 20 г

5. Найдем число моль хлорида лития, выделившегося в первой и во второй реакциях:
n₁ LiCl = 2n Li₂O = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n₂ LiCl = 3n Li₃N = 3 ⋅ 0,4 = 1,2 моль
n LiCl = n₁ LiCl + n₂ LiCl = 0,4 + 1,2 = 1,6 моль

6. Найдем массу и число моль фосфата натрия в растворе:
m Na₃PO₄ = m_р-ра Na₃PO₄ ⋅ ⍵ Na₃PO₄ = 410 ⋅ 0,2 = 82 г
n Na₃PO₄ = m Na₃PO₄ / M Na₃PO₄ = 82 / 164 = 0,5 моль

7. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли хлорида лития и фосфата натрия на свои коэффициенты
LiCl : Na₃PO₄
(1,6 / 3) : (0,5 / 1)
(1,6 / 3) > (0,5 / 1)
LiCl > Na₃PO₄

Приходим к выводу, что LiCl находится в избытке, а Na₃PO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Na₃PO₄.

8. Найдем число моль и массу фосфата лития, выпавшего в осадок:
n Li₃PO₄ = n Na₃PO₄ = 0,5 моль
m Li₃PO₄ = n Li₃PO₄ ⋅ M Li₃PO₄ = 0,5 ⋅ 116 = 58 г

9. Найдем число моль и массу выделившегося хлорида натрия:
n NaCl = 3n Na₃PO₄ = 3 ⋅ 0,5 = 1,5 моль
m NaCl = n NaCl ⋅ M NaCl = 1,5 ⋅ 58,5 = 87,75 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HCl + m_р-ра Na₃PO₄ – m Li₃PO₄ = 20 + 365 + 410 – 58 = 737 г

11. Найдем массовую долю хлорида натрия в конечном растворе:
⍵ NaCl = m NaCl / m_{конечн. р-ра} = 87,75 / 737 = 0,119 → 11,9%

Ответ: ⍵ NaCl = 11,9%

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