Задание №61256 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂
[2] 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O
[3] K₂[Zn(OH)₄] + 2H₂SO₄ → K₂SO₄ + ZnSO₄ + 4H₂O

2. Найдем число моль гидроксида калия в растворе:
m KOH = m_р-ра KOH ⋅ ω KOH = 112 ⋅ 0,3 = 33,6 г
n KOH = m KOH / M KOH = 33,6 / 56 = 0,6 моль 

3. Найдем число моль цинка:
n Zn = m Zn / M Zn = 13 / 65 = 0,2 моль

4. Найдем число моль образовавшегося тетрагидроксоцинката калия:
n K₂[Zn(OH)₄] = n Zn = 0,2 моль 

5. Найдем число моль оставшегося гидроксида калия:
n_{прореаг.} KOH = 2n Zn = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n_ост. KOH = n KOH – n_{прореаг.} KOH = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль

6. Найдем число моль серной кислоты в растворе:
m H₂SO₄ = m_р-ра H₂SO₄ ⋅ ω H₂SO₄ = 245 ⋅ 0,2 = 49 г
n H₂SO₄ = m H₂SO₄ / M H₂SO₄ = 49 / 98 = 0,5 моль 

7. Серная кислота в первую очередь будет вступать в реакцию с гидроксидом калия. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли оставшегося гидроксида калия и серной кислоты на свои коэффициенты
KOH : H₂SO₄
(0,2 / 2) : (0,5 / 1)
(0,2 / 2) < (0,5 / 1)
KOH < H₂SO₄ 

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

8. Найдем число моль оставшейся серной кислоты:
n_{прореаг.} H₂SO₄ = n_ост. KOH / 2 = 0,2 / 2 = 0,1 моль
n_ост. H₂SO₄ = n H₂SO₄ – n_{прореаг.} H₂SO₄ = 0,5 – 0,1 = 0,4 моль

9. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли тетрагидроксоцинката калия и оставшейся серной кислоты на свои коэффициенты
K₂[Zn(OH)₄] : H₂SO₄
(0,2 / 1) : (0,4 / 2)
(0,2 / 1) = (0,4 / 2)
K₂[Zn(OH)₄] = H₂SO₄ 

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью.

10. Найдем массу сульфата калия, образовавшегося во второй и в третьей реакциях:
n₁ K₂SO₄ = n_ост. KOH / 2 = 0,2 / 2 = 0,1 моль
n₂ K₂SO₄ = n K₂[Zn(OH)₄] = 0,2 моль
n K₂SO₄ = n₁ K₂SO₄ + n₂ K₂SO₄ = 0,1 + 0,2 = 0,3 моль
m K₂SO₄ = n K₂SO₄ ⋅ M K₂SO₄ = 0,3 ⋅ 174 = 52,2 г

11. Найдем массу образовавшегося сульфата цинка:
n ZnSO₄ = n K₂[Zn(OH)₄] = 0,2 моль
m ZnSO₄ = n ZnSO₄ ⋅ M ZnSO₄ = 0,2 ⋅ 161 = 32,2 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра KOH + m Zn + m_р-ра H₂SO₄ – m H₂
n H₂ = n Zn = 0,2 моль
m H₂ = n H₂ ⋅ M H₂ = 0,2 ⋅ 2 = 0,4 г
m_{конечн. р-ра} = 112 + 13 + 245 – 0,4 = 369,6 г

13. Найдем массу воды в конечном растворе:
m H₂O = m_{конечн. р-ра} – m ZnSO₄ – m K₂SO₄ = 369,6 – 32,2 – 52,2 = 285,2 г

14. Найдем массу сульфата цинка, который растворится в 285,2 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} ZnSO₄ = x г, тогда
57,7 / 100 = x / 285,2
x = 164,56; m_{раствор.} ZnSO₄ = 164,56 г 

Приходим к выводу, что сульфат цинка полностью растворился. 

15. Найдем массу сульфата калия, который растворится в 285,2 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} K₂SO₄ = y г, тогда
12 / 100 = y / 285,2
y = 34,2; m_{раствор.} K₂SO₄ = 34,2 г

Приходим к выводу, что часть сульфата калия выпадает в осадок:
m_осадка K₂SO₄ = m K₂SO₄ – m_{раствор.} K₂SO₄ = 52,2 – 34,2 = 18 г

Ответ: m_осадка K₂SO₄ = 18 г

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