Задание №61258 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 2Al + 3S → Al₂S₃
[2] Al₂S₃ + 8NaOH → 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂S
[3] 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

2. Найдем число моль алюминия:
n Al = m Al / M Al = 8,1 / 27 = 0,3 моль

3. Найдем число моль серы:
n S = m S / M S = 9,6 / 32 = 0,3 моль 

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли алюминия и серы на свои коэффициенты
Al : S
(0,3 / 2) : (0,3 / 3)
(0,3 / 2) > (0,3 / 3)
Al > S 

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

5. Найдем число моль образовавшегося сульфида алюминия:
n Al₂S₃ = n S / 3 = 0,3 / 3 = 0,1 моль 

6. Найдем число моль оставшегося алюминия:
n_{прореаг.} Al = 2n S / 3 = 2 ⋅ 0,3 / 3 = 0,2 моль
n_ост. Al = n Al – n_{прореаг.} Al = 0,3 – 0,2 = 0,1 моль

7. Найдем число моль гидроксида натрия в насыщенном растворе. Для этого составим пропорцию:
Пусть m NaOH = x г, тогда
100 / 200 = x / 96
x = 48; m NaOH = 48 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 48 / 40 = 1,2 моль 

8. Найдем число моль оставшегося гидроксида натрия:
n_{1прореаг.} NaOH = 8n Al₂S₃ = 8 ⋅ 0,1 = 0,8 моль
n_{2прореаг.} NaOH = n_ост. Al = 0,1 моль 
n_ост. NaOH = n NaOH – n_{1прореаг.} NaOH – n_{2прореаг.} NaOH = 1,2 – 0,8 – 0,1 = 0,3 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH ⋅ M NaOH = 0,3 ⋅ 40 = 12 г

9. Найдем массу образовавшегося сульфида натрия:
n Na₂S = 3n Al₂S₃ = 3 ⋅ 0,1 = 0,3 моль
m Na₂S = n Na₂S ⋅ M Na₂S = 0,3 ⋅ 78 = 23,4 г

10. Найдем массу тетрагидроксоалюмината натрия, образовавшегося во второй и в третьей реакциях:
n₁ Na[Al(OH)₄] = 2n Al₂S₃ = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
n₂ Na[Al(OH)₄] = n_ост. Al = 0,1 моль
n Na[Al(OH)₄] = n₁ Na[Al(OH)₄] + n₂ Na[Al(OH)₄] = 0,2 + 0,1 = 0,3 моль
m Na[Al(OH)₄] = n Na[Al(OH)₄] ⋅ M Na[Al(OH)₄] = 0,3 ⋅ 118 = 35,4 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m Al + m S + m_р-ра NaOH – m H₂
n H₂ = 3n_ост. Al / 2 = 3 ⋅ 0,1 / 2 = 0,15 моль
m H₂ = n H₂ ⋅ M H₂ = 0,15 ⋅ 2 = 0,3 г
m_{конечн. р-ра} = 8,1 + 9,6 + 96 – 0,3 = 113,4 г

13. Найдем массу воды в конечном растворе:
m H₂O = m_{конечн. р-ра} – m Na₂S – m Na[Al(OH)₄] – m_ост. NaOH = 113,4 – 23,4 – 35,4 – 12 = 42,6 г

14. Найдем массу гидроксида натрия, который растворится в 42,6 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} NaOH = x г, тогда
100 / 100 = x / 42,6
x = 42,6; m_{раствор.} NaOH = 42,6 г 

Приходим к выводу, что гидроксид натрия полностью растворился.

15. Найдем массу сульфида натрия, который растворится в 42,6 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} Na₂S = y г, тогда
20,6 / 100 = y / 42,6
y = 8,8; m_{раствор.} Na₂S = 8,8 г

Приходим к выводу, что часть сульфида натрия выпадает в осадок:
m_осадка Na₂S = m Na₂S – m_{раствор.} Na₂S = 23,4 – 8,8 = 14,6 г

Ответ: m_осадка Na₂S = 14,6 г

Задание было на ЕГЭ-2024

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