Задание №61259 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Al₄C₃ + 4NaOH + 12H₂O → 4Na[Al(OH)₄] + 3CH₄
[2] CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
[3] CO₂ + 2LiOH → Li₂CO₃ + H₂O 

2. Найдем число моль карбида алюминия:
n Al₄C₃ = m Al₄C₃ / M Al₄C₃ = 28,8 / 144 = 0,2 моль

3. Найдем число моль образовавшегося метана:
n CH₄ = 3n Al₄C₃ = 3 ⋅ 0,2 = 0,6 моль

4. Найдем массу образовавшегося углекислого газа:
n CO₂ = n CH₄ = 0,6 моль
m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,6 ⋅ 44 = 26,4 г

5. Найдем число моль гидроксида лития в насыщенном растворе. Для этого составим пропорцию:
Пусть m LiOH = x г, тогда
12 / 112 = x / 336
x = 36; m LiOH = 36 г
n LiOH = m LiOH / M LiOH = 36 / 24 = 1,5 моль

6. Найдем массу оставшегося гидроксида лития:
n_{прореаг.} LiOH = 2n CO₂ = 2 ⋅ 0,6 = 1,2 моль
n_ост. LiOH = n LiOH – n_{прореаг.} LiOH = 1,5 – 1,2 = 0,3 моль
m_ост. LiOH = n_ост. LiOH ⋅ M LiOH = 0,3 ⋅ 24 = 7,2 г 

7. Найдем массу образовавшегося карбоната лития:
n Li₂CO₃ = n CO₂ = 0,6 моль
m Li₂CO₃ = n Li₂CO₃ ⋅ M Li₂CO₃ = 0,6 ⋅ 74 = 44,4 г

8. Найдем массу воды в образовавшемся растворе:
m H₂O = m_р-ра LiOH + m CO₂ – m Li₂CO₃ – m_ост. LiOH = 336 + 26,4 – 44,4 – 7,2 = 310,8 г

9. Найдем массу карбоната лития, который растворится в 310,8 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} Li₂CO₃ = y г, тогда
1,3 / 100 = y / 310,8
y = 4,04; m_{раствор.} Li₂CO₃ = 4,04 г

Приходим к выводу, что часть карбоната лития выпадает в осадок:
m_осадка Li₂CO₃ = m Li₂CO₃ – m_{раствор.} Li₂CO₃ = 44,4 – 4,04 = 40,36 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра LiOH + m CO₂ – m_осадка Li₂CO₃ = 336 + 26,4 – 40,36 = 322,04 г

11. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида лития в конечном растворе:
ω_ост. LiOH = m_ост. LiOH / m_{конечн. р-ра} = 7,2 / 322,04 = 0,022 → 2,2%

Ответ: ω_ост. LiOH = 2,2%

Задание было на ЕГЭ-2024

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