Задание №61242 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 3BaCl₂ + 2Na₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6NaCl
[2] AlCl₃ + Na₃PO₄ → AlPO₄ + 3NaCl
[3] BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

2. Найдем массу сульфата натрия в исходном растворе:
m Na₂SO₄ = m_р-ра Na₂SO₄ ⋅ ω Na₂SO₄ = 155,61 ⋅ 0,2 = 31,122 г

3. Найдем массовую долю оставшегося сульфата натрия:
ω_ост. Na₂SO₄ = ω Na₂SO₄ / 2 = 0,2 / 2 = 0,1  

4. Найдем число моль сульфата бария, выпавшего в осадок:
Пусть n BaSO₄ = x моль, тогда m BaSO₄ = n BaSO₄ · M BaSO₄ = 233x г
n_{прореаг.} Na₂SO₄ = n BaSO₄ = x моль
m_{прореаг.} Na₂SO₄ = n_{прореаг.} Na₂SO₄ · M Na₂SO₄ = 142x г 

m_{конечн. р-ра} = m_{исх. р-ра во 2 колбе} + m_р-ра Na₂SO₄ – m BaSO₄ = (120 + 155,61 – 233x) г 

ω_ост. Na₂SO₄ = (m Na₂SO₄ – m_{прореаг.} Na₂SO₄) / m_{конечн. р-ра}
0,1 = (31,122 – 142x) / (120 + 155,61 – 233x)

x = 0,03; n BaSO₄ = 0,03 моль  

5. Найдем массу гидроксида бария во второй колбе:
n₃ BaCl₂ = n BaSO₄ = 0,03 моль
m_{во 2 колбе} BaCl₂ = n₃ BaCl₂ · M BaCl₂ = 0,03 · 208 = 6,24 г 

6. Так как отношение количеств растворенных веществ к общей массе раствора одинаково для каждой колбы. Найдем массовую долю хлорида бария в третьей колбе:
ω_{в 1 колбе} BaCl₂ = ω_{во 2 колбе} BaCl₂ = ω_{в 3 колбе} BaCl₂
ω_{в 1 колбе} AlCl₃ = ω_{во 2 колбе} AlCl₃ = ω_{в 3 колбе} AlCl₃

ω_{в 1 колбе} BaCl₂ = ω_{во 2 колбе} BaCl₂ = ω_{в 3 колбе} BaCl₂ = m_{во 2 колбе} BaCl₂ / m_{исх р-ра во 2 колбе} = 6,24 / 120 = 0,052 → 5,2%

7. Найдем число моль хлорида бария в 1 колбе:
m_{в 1 колбе} BaCl₂ = ω_{в 1 колбе} BaCl₂ · m_{исх. р-ра в 1 колбе} = 0,052 · 300 = 15,6 г
n₁ BaCl₂ = m_{в 1 колбе} BaCl₂ / M BaCl₂ = 15,6 / 208 = 0,075 моль

8. Найдем массу фосфата бария, выпавшего в осадок в первой реакции:
n Ba₃(PO₄)₂ = n BaCl₂ / 3 = 0,075 / 3 = 0,025 моль
m Ba₃(PO₄)₂ = n Ba₃(PO₄)₂ · M Ba₃(PO₄)₂ = 0,025 · 601 = 15,025 г

9. Найдем число моль фосфата натрия в растворе: 
m Na₃PO₄ = m_р-ра Na₃PO₄ ⋅ ω Na₃PO₄ = 164 ⋅ 0,1 = 16,4 г
n Na₃PO₄ = m Na₃PO₄ / M Na₃PO₄ = 16,4 / 164 = 0,1 моль

10. Найдем число моль фосфата натрия, вступившего в первую реакцию:
n₁ Na₃PO₄ = 2n Ba₃(PO₄)₂ = 2 · 0,025 = 0,05 моль

11. Найдем число моль фосфата натрия, вступившего во вторую реакцию:
n₂ Na₃PO₄ = n Na₃PO₄ – n₁ Na₃PO₄ = 0,1 – 0,05 = 0,05 моль 

12. Найдем массовую долю хлорида алюминия в третьей колбе:
n AlCl₃ = n₂ Na₃PO₄ = 0,05 моль
m AlCl₃ = n AlCl₃ · M AlCl₃ = 0,05 · 133,5 = 6,675 г
ω_{в 1 колбе} AlCl₃ = ω_{в 3 колбе} AlCl₃ = m AlCl₃ / m_{исх. р-ра в 1 колбе} = 6,675 / 300 = 0,022 → 2,2%

Ответ: ω_{в 3 колбе} BaCl₂ = 5,2%; ω_{в 3 колбе} AlCl₃ = 2,2%

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