Банк заданий
Химия
Задание 61263

Задание №61263 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

К 117,6 г 25%-ного раствора серной кислоты добавили 16 г оксида железа(III). После окончания реакции в раствор внесли 12,6 г сульфита натрия. Вычислите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе. В условиях, при которых были проведены реакции, растворимость сульфата железа(II) составляет 29,5 г на 100 г воды, сульфата железа(III) – 440 г на 100 г воды, растворимость сульфата натрия – 28 г на 100 г воды. Возможным образованием кислых солей и процессами гидролиза пренебречь.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
[2] Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₃ + H₂O → 2FeSO₄ + Na₂SO₄ + H₂SO₄

2. Найдем число моль серной кислоты в растворе:
m H₂SO₄= m_р_-_ра H₂SO₄⋅ ω H₂SO₄= 117,6 ⋅ 0,25 = 29,4 г
n H₂SO₄= m H₂SO₄/ M H₂SO₄= 29,4 / 98 = 0,3 моль

3. Найдем число моль оксида железа(III):
n Fe₂O₃ = m Fe₂O₃ / M Fe₂O₃ = 16 / 160 = 0,1 моль

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли серной кислоты и оксида железа(III) на свои коэффициенты
H₂SO₄ : Fe₂O₃
(0,3 / 3) : (0,1 / 1)
(0,3 / 3) = (0,1 / 1)
H₂SO₄ = Fe₂O₃

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью.

5. Найдем число моль образовавшегося сульфата железа(III):
n Fe₂(SO₄)₃ = n Fe₂O₃ = 0,1 моль

6. Найдем число моль сульфита натрия:
n Na₂SO₃ = m Na₂SO₃ / M Na₂SO₃ = 12,6 / 126 = 0,1 моль

7. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфата железа(III) и сульфита натрия на свои коэффициенты
Fe₂(SO₄)₃: Na₂SO₃
(0,1 / 1) : (0,1 / 1)
(0,1 / 1) = (0,1 / 1)
Fe₂(SO₄)₃ = Na₂SO₃

Приходим к выводу, что оба реагента прореагировали полностью.

8. Найдем массу образовавшегося сульфата натрия:
n Na₂SO₄ = n Na₂SO₃ = 0,1 моль
m Na₂SO₄ = n Na₂SO₄ ⋅ M Na₂SO₄ = 0,1 ⋅ 142 = 14,2 г

9. Найдем массу образовавшегося сульфата железа(II):
n FeSO₄ = 2n Na₂SO₃ = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
m FeSO₄ = n FeSO₄ ⋅ M FeSO₄ = 0,2 ⋅ 152 = 30,4 г

10. Найдем массу образовавшейся серной кислоты:
n₂ H₂SO₄ = n Na₂SO₃ = 0,1 моль
m₂ H₂SO₄ = n₂ H₂SO₄ ⋅ M H₂SO₄ = 0,1 ⋅ 98 = 9,8 г

11. Найдем массу воды в конечном растворе:
m H₂O = m H₂O в р-ре H₂SO₄ + m₁ H₂O – m₂ H₂O

m H₂O в р-ре H₂SO₄ = m_р_-_ра H₂SO₄ – m H₂SO₄ = 117,6 – 29,4 = 88,2 г
n₁ H₂O = n H₂SO₄= 0,3 моль
m₁ H₂O = n₁ H₂O ⋅ M H₂O = 0,3 ⋅ 18 = 5,4 г
n₂ H₂O = n Na₂SO₃ = 0,1 моль
m₂ H₂O = n₂ H₂O ⋅ M H₂O = 0,1 ⋅ 18 = 1,8 г

m H₂O = 88,2 + 5,4 – 1,8 = 91,8 г

12. Найдем массу сульфата натрия, который растворится в 91,8 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} Na₂SO₄ = x г, тогда
28 / 100 = x / 91,8
x = 25,7;
25,7 г Na₂SO₄ может раствориться в 91,8 г воды

Приходим к выводу, что сульфат натрия полностью растворился в воде.

13. Найдем массу сульфата железа, который растворится в 91,8 г воды. Для этого составим пропорцию:
Пусть m_{раствор.} FeSO₄ = y г, тогда
29,5 / 100 = y / 91,8
y = 27,1;
27,1 г FeSO₄ может раствориться в 91,8 г воды

Приходим к выводу, что сульфат железа(II) не полностью растворился в воде. Таким образом, часть сульфата железа(II) выпадет в осадок из раствора.

m_осадок FeSO₄ = m FeSO₄ – 27,1 = 30,4 – 27,1 = 3,3 г

14. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра H₂SO₄ + m Fe₂O₃ + m Na₂SO₃ – m_осадок FeSO₄ = 117,6 + 16 + 12,6 – 3,3 = 142,9 г

15. Найдем массовую долю сульфата натрия в конечном растворе:
ω Na₂SO₄= m Na₂SO₄/ m_конечн_._р_-_ра = 14,2 / 142,9 = 0,099 → 9,9%

Ответ: ω Na₂SO₄= 9,9%

Задание было на ЕГЭ-2024

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