Банк заданий
Химия
Задание 64279

Задание №64279 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Смесь оксида азота(IV) и оксида азота(V) общей массой 100,2 г, в которой соотношение числа атомов азота к числу атомов кислорода равно 19 : 46, растворили в 70% растворе гидроксида калия массой 152 г. К образовавшемуся раствору добавили 17 г 40% пероксида водорода. Вычислите массовую долю нитрата калия в конечном растворе.

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

1. По условию протекают реакции:
[1] 2NO₂ + 2KOH → KNO₂ + KNO₃ + H₂O
[2] N₂O₅ + 2KOH → 2KNO₃ + H₂O

2. Найдем числа моль оксида азота(IV) и оксида азота(V) в смеси
Пусть
n NO₂ = x → n₁ N = x, а n₁ O = 2x
n N₂O₅ = y → n₂ N = 2y, а n₂ O = 5y

n_сум N = n₁ N + n₂ N = (x + 2y) моль
n_сум O = n₁ O + n₂ O = (2x + 5y) моль

n_сум N / n_сум O = 19 / 46
(x + 2y) / (2x + 5y) = 19 / 46

m NO₂ = M NO₂ · n NO₂ = 46x г
m N₂O₅ = M N₂O₅ · n N₂O₅ = 108y г

m NO₂ + m N₂O₅ = 100,2 г
46x + 108y = 100,2

(x + 2y) / (2x + 5y) = 19 / 46
46x + 108y = 100,2

x = 0,3; n NO₂ = 0,3 моль
y = 0,8; n N₂O₅ = 0,8 моль

3. Найдем массу и число моль гидроксида калия в растворе:
m KOH = m_р-ра KOH · ω KOH = 152 · 0,7 = 106,4 г
n KOH = m KOH / M KOH = 106,4 / 56 = 1,9 моль

4. Найдем число моль гидроксида калия, необходимое для полного протекания реакций 1 и 2:
n₁ KOH = n NO₂ = 0,3 моль
n₂ KOH = 2n N₂O₅ = 1,6 моль
n_реаг KOH = n₁ KOH + n₂ KOH = 0,3 + 1,6 = 1,9 моль

Из расчетов следует, что KOH прореагировал полностью.

5. Найдем массу и число моль пероксида водорода в растворе:
m H₂O₂ = m_р-ра H₂O₂ · ω H₂O₂ = 17 · 0,4 = 6,8 г
n H₂O₂ = m H₂O₂ / M H₂O₂ = 6,8 / 34 = 0,2 моль

6. С пероксидом водорода вступает в реакцию нитрит калия:
[3] KNO₂ + H₂O₂ → KNO₃ + H₂O

Найдем число моль образовавшегося нитрата калия в реакции 3:
n₁ KNO₂ = 1/2n NO₂ = 0,15 моль
n₁ KNO₂ < n H₂O₂0,15 < 0,2

Приходим к выводу, что KNO₂ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по KNO₂.

n₃ KNO₃ = n₁ KNO₂ = 0,15 моль

7. Найдем число моль нитрата калия, образовавшегося в реакциях 1 и 2:
n₁ KNO₃ = n₁ KNO₂ = 0,15 моль
n₂ KNO₃ = n₂ KOH = 1,6 моль

8. Вычислим массу нитрата калия, образовавшегося в реакциях 1, 2 и 3:
n_общ. KNO₃ = n₁ KNO₃ + n₂ KNO₃ + n₃ KNO₃ = 0,15 + 1,6 + 0,15 = 1,9 моль
m_общ. KNO₃ = n_общ. KNO₃ · M KNO₃ = 1,9 · 101 = 191,9 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра KOH + m_р-ра H₂O₂ = 100,2 + 152 + 17 = 269,2 г

10. Найдем массовую долю нитрата калия в конечном растворе:
ω KNO₃ = m_общ. KNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 191,9 / 269,2 = 0,7129 или 71,29%

Ответ: массовая доля нитрата калия в конечном растворе равна 71,29%

Источник: NeoFamily