Задание №61231 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:

[1] Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₃ + H₂O → 2FeSO₄ + K₂SO₄ + H₂SO₄

 

2. Найдем число моль атомов кислорода в растворе сульфата железа(III):

n O = N O / N_A = 1,806 ∙ 10²⁵ / 6,02 ∙ 10²³ = 30 моль

 

3. Найдем число моль сульфата железа(III) в растворе:

Пусть n Fe₂(SO₄)₃ = x моль, тогда n O (в Fe₂(SO₄)₃) = 12x моль;

Пусть n H₂O = y моль, тогда n O (в H₂O) = y моль

 

n O (в Fe₂(SO₄)₃) + n O (в H₂O) = 30

12x + y = 30

 

m Fe₂(SO₄)₃ + m H₂O = 632

400x + 18y = 632

 

Получаем систему уравнений:

12x + y = 30

400x + 18y = 632

 

x = 0,5; n Fe₂(SO₄)₃ = 0,5 моль

y = 24

 

4. Найдем число моль сульфита калия:

n K₂SO₃ = m K₂SO₃ / M K₂SO₃ = 79 / 158 = 0,5 моль

 

5. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:

поделим моли сульфата железа(III) и сульфита калия на свои коэффициенты

Fe₂(SO₄)₃ : K₂SO₃

(0,5 / 1) : (0,5 / 1)

(0,5 / 1) = (0,5 / 1)

Fe₂(SO₄)₃ = K₂SO₃

 

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью.

 

6. Найдем число моль серной кислоты:

n H₂SO₄ = n K₂SO₃ = 0,5 моль

 

7. Найдем массу и число моль карбоната калия в растворе:

m K₂CO₃ = m_р-ра K₂CO₃ ∙ ⍵ K₂CO₃ = 552 ∙ 0,1 = 55,2 г

n K₂CO₃ = m K₂CO₃ / M K₂CO₃ = 55,2 / 138 = 0,4 моль

 

8. Так как оставшийся раствор содержит серную кислоту, карбонат калия будет реагировать в первую очередь с ней:

[2] K₂CO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + CO₂ + H₂O

 

9. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:

поделим моли карбоната калия и серной кислоты на свои коэффициенты

K₂CO₃ : H₂SO₄

(0,4 / 1) : (0,5 / 1)

(0,4 / 1) < (0,5 / 1)

K₂CO₃ < H₂SO₄

 

Приходим к выводу, что H₂SO₄ находится в избытке, а K₂CO₃ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по K₂CO₃.

 

10. Найдем число моль и массу сульфата калия, выделившегося в первой и во второй реакциях:

n₁ K₂SO₄ = n K₂SO₃ = 0,5 моль

n₂ K₂SO₄ = n K₂CO₃ = 0,4 моль

m K₂SO₄ = (n₁ K₂SO₄ + n₂ K₂SO₄) ∙ M K₂SO₄ = 0,9 ∙ 174 = 156,6 г

 

11. Найдем число моль и массу углекислого газа, выделившегося во второй реакции:

n CO₂ = n K₂CO₃ = 0,4 моль

m CO₂ = n CO₂ ∙ M CO₂ = 0,4 ∙ 44 = 17,6 г

 

12. Найдем массу конечного раствора:

m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Fe₂(SO₄)₃ + m K₂SO₃ + m_р-ра K₂CO₃ – m CO₂ = 632 + 79 + 552 – 17,6 = 1245,4 г

 

13. Найдем массовую долю сульфата калия в конечном растворе:

⍵ K₂SO₄ = m K₂SO₄ / m_{конечн. р-ра} = 156,6 / 1245,4 = 0,126 → 12,6%

 

Ответ: ⍵ K₂SO₄ = 12,6%

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