Задание №61266 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 3Na₂CO₃ + Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O → 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ + 3Na₂SO₄
[2] Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O   

2. Найдем число моль карбоната натрия в насыщенном растворе:
Пусть m Na₂CO₃ = x г, тогда
31,8 / 100 = x / 400
x = 127,2; m Na₂CO₃ = 127,2 г
n Na₂CO₃ = m Na₂CO₃ / M Na₂CO₃ = 127,2 / 106 = 1,2 моль

3. Найдем массовую долю карбоната натрия в исходном растворе:
m_р-ра Na₂CO₃ = m Na₂CO₃ + m H₂O = 127,2 + 400 = 527,2 г
ω Na₂CO₃ = m Na₂CO₃ / m_р-ра Na₂CO₃ = 127,2 / 527,2 = 0,2413

4. Найдем число моль углекислого газа, выделившегося во второй колбе:
Пусть n₁ CO₂ = y моль, тогда n₂ CO₂ = 2y моль
n₁ CO₂ = n₁ Na₂CO₃ = y моль
n₂ CO₂ = n₂ Na₂CO₃ = 2y моль
n₁ Na₂CO₃ + n₂ Na₂CO₃ = 1,2
n₁ CO₂ + n₂ CO₂ = 1,2
y + 2y = 1,2
y = 0,4; n₁ CO₂ = 0,4 моль
n₂ CO₂ = 2 ⋅ 0,4 = 0,8 моль

5. Найдем массу раствора карбоната натрия, добавленного во вторую колбу:
n₂ Na₂CO₃ = n₂ CO₂ = 0,8 моль
m₂ Na₂CO₃ = n₂ Na₂CO₃ ⋅ M Na₂CO₃ = 0,8 ⋅ 106 = 84,8 г
Так как во вторую колбу прилили насыщенный раствор карбоната натрия, масса добавленного раствора равна
m_р-ра Na₂CO₃ = m₂ Na₂CO₃ ⋅ m_{нас. р-ра} / m_{в насыщ. р-ре} Na₂CO₃ = 84,8 ⋅ 131,8 / 31,8 = 351,47 г

6. Найдем массу выделившегося углекислого газа во второй реакции:
m₂ CO₂ = n₂ CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,8 ⋅ 44 = 35,2 г

7. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Na₂CO₃ + m_р-ра HNO₃ – m₂ CO₂ = 351,47 + 300 – 35,2 = 616,27 г 

8. Найдем массу образовавшегося нитрата натрия:
n NaNO₃ = 2n CO₂ = 2 ⋅ 0,8 = 1,6 моль
m NaNO₃ = n NaNO₃ ⋅ M NaNO₃ = 1,6 ⋅ 85 = 136 г

9. Найдем массовую долю нитрата натрия в конечном растворе:
ω NaNO₃ = m NaNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 136 / 616,27 = 0,2207 → 22,07%

Ответ: ω NaNO₃ = 22,07%

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