Банк заданий
Химия
Задание 61234

Задание №61234 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

К 218 г раствора гидроксида калия, в котором в общей сложности содержится 1,806 ∙ 1025 атомов, добавили 10,8 г алюминия. Через образовавшийся раствор пропустили сернистый газ, при этом прореагировало 22,4 л (н.у.) газа. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекает реакция:
[1] 2Al + 2KOH + 6H₂O → 2K[Al(OH)₄] + 3H₂

2. Найдем число моль атомов в растворе гидроксида калия:
n_атомов = N_атомов / N_A = 1,806 ∙ 10²⁵ / 6,02 ∙ 10²³ = 30 моль

3. Найдем число моль гидроксида калия в растворе:
Пусть n KOH = x моль, тогда n_атомов в KOH = 3x моль;
Пусть n H₂O = y моль, тогда n_атомов в H₂O = 3y моль

n_атомов в KOH + n_атомов в H₂O = 30
3x + 3y = 30

m KOH + m H₂O = 218
56x + 18y = 218

Получаем систему уравнений:
3x + 3y = 30
56x + 18y = 218

x = 1; n KOH = 1 моль
y = 9

4. Найдем число моль алюминия:
n Al = m Al / M Al = 10,8 / 27 = 0,4 моль

5. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли гидроксида калия и алюминия на свои коэффициенты
KOH : Al
(1 / 2) : (0,4 / 2)
(1 / 2) > (0,4 / 2)
KOH > Al

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

6. Найдем оставшееся число моль гидроксида калия:
n_{прореаг.} KOH = n Al = 0,4 моль
n_ост. KOH = n KOH – n_{прореаг.} KOH = 1 – 0,4 = 0,6 моль

7. Найдем число моль и массу прореагировавшего сернистого газа:
n SO₂ = V SO₂ / V_m = 22,4 / 22,4 = 1 моль
m SO₂ = n SO₂ ∙ M SO₂ = 1 ∙ 64 = 64 г

8. Найдем число моль тетрагидроксоалюмината калия, образовавшегося в первой реакции:
n K[Al(OH)₄] = n Al = 0,4 моль

9. Так как оставшийся раствор содержит гидроксид калия, сернистый газ будет реагировать в первую очередь с ним, а затем с тетрагидроксоалюминатом калия:
[2] SO₂ + KOH → KHSO₃[3] SO₂ + K[Al(OH)₄] → Al(OH)₃ + KHSO₃

10. Найдем число моль гидросульфита калия, образовавшегося во второй и третьей реакциях:
n₁ KHSO₃ = n_ост. KOH = 0,6 моль
n₂ KHSO₃ = n K[Al(OH)₄] = 0,4 моль
m KHSO₃ = (n₁ KHSO₃ + n₂ KHSO₃) ∙ M KHSO₃ = 1 ∙ 120 = 120 г

11. Найдем число моль и массу водорода:
n H₂ = 3n Al / 2 = 3 ∙ 0,4 / 2 = 0,6 моль
m H₂ = n H₂ ∙ M H₂ = 0,6 ∙ 2 = 1,2 г

12. Найдем число моль и массу гидроксида алюминия, выпавшего в осадок:
n Al(OH)₃ = n K[Al(OH)₄] = 0,4 моль
m Al(OH)₃ = n Al(OH)₃ ∙ M Al(OH)₃ = 0,4 ∙ 78 = 31,2 г

13. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра KOH + m Al + m SO₂ – m H₂ – m Al(OH)₃ = 218 + 10,8 + 64 – 1,2 – 31,2 = 260,4 г

14. Найдем массовую долю гидросульфита калия в конечном растворе:
⍵ KHSO₃ = m KHSO₃ / m_{конечн. р-ра} = 120 / 260,4 = 0,461 → 46,1%

Ответ: ⍵ KHSO₃ = 46,1%

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