Задание №61261 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] KH + H₂O → KOH + H₂

2. Найдем число моль гидрида калия:
n KH = m KH / M KH = 56 / 40 = 1,4 моль

3. Найдем число моль образовавшегося гидроксида калия:
n KOH = n KH = 1,4 моль

4. Найдем число моль оксида фосфора(V):
n P₂O₅ = m P₂O₅ / M P₂O₅ = 71 / 142 = 0,5 моль 

5. Так как n KOH относится к n P₂O₅ как 2,8 : 1, протекает реакция с образованием дигидрофосфата калия, при этом оставшийся гидроксида калия прореагирует с образовавшейся кислой солью:
[2] P₂O₅ + 2KOH + H₂O → 2KH₂PO₄
[3] KH₂PO₄ + KOH → K₂HPO₄ + H₂O

6. Найдем число моль образовавшегося дигидрофосфата калия:
n KH₂PO₄ = 2n P₂O₅ = 2 ⋅ 0,5 = 1 моль

7. Найдем число моль оставшегося гидроксида калия после второй реакции:
n_{прореаг.} KOH = 2n P₂O₅ = 2 ⋅ 0,5 = 1 моль
n_ост. KOH = n KOH – n_{прореаг.} KOH = 1,4 – 1 = 0,4 моль

8. Определим, кто из реагентов в третьей реакции находится в недостатке:
поделим моли дигидрофосфата калия и оставшегося гидроксида калия а свои коэффициенты
KH₂PO₄ : KOH
(1 / 1) : (0,4 / 1)
(1 / 1) > (0,4 / 1)
KH₂PO₄ > KOH  

Приходим к выводу, что KH₂PO₄ находится в избытке, а KOH в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по KOH.

9. Найдем массу образовавшегося гидрофосфата калия:
n K₂HPO₄ = n_ост. KOH = 0,4 моль
m K₂HPO₄ = n K₂HPO₄ ⋅ M K₂HPO₄ = 0,4 ⋅ 174 = 69,6 г

10. Найдем массу оставшегося дигидрофосфата калия:
n_{прореаг.} KH₂PO₄ = n_ост. KOH = 0,4 моль
n_ост. KH₂PO₄ = n KH₂PO₄ – n_{прореаг.} KH₂PO₄ = 1 – 0,4 = 0,6 моль
m_ост. KH₂PO₄ = n_ост. KH₂PO₄ ⋅ M KH₂PO₄ = 0,6 ⋅ 136 = 81,6 г

11. Найдем массу воды в конечном растворе:
m H₂O = m₁ H₂O + m₃ H₂O – m_{прореаг.1} H₂O – m_{прореаг.2} H₂O
m₁ H₂O = V H₂O ⋅ ρ H₂O = 200 ⋅ 1 = 200 г

n₃ H₂O = n_ост. KOH = 0,4 моль
m₃ H₂O = n₃ H₂O ⋅ M H₂O = 0,4 ⋅ 18 = 7,2 г

n_{прореаг.1} H₂O = n KH = 1,4 моль
m_{прореаг.1} H₂O = n_{прореаг.1} H₂O ⋅ M H₂O = 1,4 ⋅ 18 = 25,2 г

n_{прореаг.2} H₂O = n P₂O₅ = 0,5 моль
m_{прореаг.2} H₂O = n_{прореаг.2} H₂O ⋅ M H₂O = 0,5 ⋅ 18 = 9 г

m H₂O = 200 + 7,2 – 25,2 – 9 = 173 г 

12. Найдем массу гидрофосфата калия, который растворится в 173 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} K₂HPO₄ = x г, тогда
168 / 100 = x / 173
x = 290,64; m_{раствор.} K₂HPO₄ = 290,64 г

Приходим к выводу, что гидрофосфат калия полностью растворился в воде.

13. Найдем массу дигидрофосфата калия, который растворится в 173 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} KH₂PO₄ = y г, тогда
25 / 100 = x / 173
x = 43,25; m_{раствор.} KH₂PO₄ = 43,25 г

Приходим к выводу, что часть дигидрофосфата калия выпадает в осадок:
m_осадка KH₂PO₄ = m_ост. KH₂PO₄ – m_{раствор.} KH₂PO₄ = 81,6 – 43,25 = 38,35 г 

14. Найдем массу конечного раствора:
m_{коненч. р-ра} = m KH + m₁ H₂O + m P₂O₅ – m H₂ – m_осадка KH₂PO₄
n H₂ = n KH = 1,4 моль
m H₂ = n H₂ ⋅ M H₂ = 1,4 ⋅ 2 = 2,8 г
m_{конечн. р-ра} = 56 + 200 + 71 – 2,8 – 38,35 = 285,85 г

15. Найдем массовую долю гидрофосфата калия в конечном растворе:
ω K₂HPO₄ = m K₂HPO₄ / m_{конечн. р-ра} = 69,6 / 285,85 = 0,243 → 24,3%

Ответ: ω K₂HPO₄ = 24,3%

Задание было на ЕГЭ-2024

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)