Задание №74276 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 3Na₂S + Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O → 2Cr(OH)₃ + 3H₂S + 3Na₂SO₄
[2] CuSO₄ + Na₂S → CuS + Na₂SO₄ 

2. Найдем число моль протонов в растворе сульфида натрия:
1 молекула Na₂S содержит 38 протонов, а 1 молекула H₂O – 10 протонов.
m_{протонов} = ω_{протонов} · m_р-ра = 0,514 · 83,1 = 42,71 г
n_{протонов} = m_{протонов} / M_{протонов} = 42,71 / 1 = 42,71 моль 

3. Найдем число моль сульфида натрия:
Пусть в растворе сульфида натрия x моль Na₂S и y моль H₂O , тогда
m Na₂S = 78x г
m H₂O = 18y г 

N протонов в Na₂S · n Na₂S + N протонов в H₂O · n H₂O = 42,71 моль
m Na₂S + m H2O = 83,1 г 

38x + 10y = 42,71
78x + 18y = 83,1 

x = 0,65; n Na₂S = 0,65 моль
y = 1,81; n H₂O = 1,81 моль 

4. Найдем массу сульфата хрома(III) в насыщенном растворе:
Пусть m Cr₂(SO₄)₃ = x г, тогда
603,2 / x = (10,8 + 100) / 10,8 

x = 58,8; m Cr₂(SO₄)₃ = 58,8 г 

5. Найдем число моль сульфата хрома(III):
n Cr₂(SO₄)₃ = m Cr₂(SO₄)₃ / M Cr₂(SO₄)₃ = 58,8 / 392 = 0,15 моль 

6. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфида натрия и сульфата хрома на свои коэффициенты 

Na₂S : Cr₂(SO₄)₃
(0,65 / 3) : (0,15 / 1)
(0,22 / 1) > (0,15 / 1)
Na₂S > Cr₂(SO₄)₃ 

Приходим к выводу, что Na₂S находится в избытке, а Cr₂(SO₄)₃ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Cr₂(SO₄)₃. 

7. Найдем массу выпавшего в осадок гидроксида хрома(III):
n Cr(OH)₃ = 2n Cr₂(SO₄)₃ = 2 · 0,15 = 0,3 моль
m Cr(OH)₃ = n Cr(OH)₃ · M Cr(OH)₃ = 0,3 · 103 = 30,9 г 

8. Найдем массу улетучившегося сероводорода:
n H₂S = 3n Cr₂(SO₄)₃ = 3 · 0,15 = 0,45 моль
m H₂S = n H₂S · M H₂S = 0,45 · 34 = 15,3 г 

9. Найдем оставшееся число моль сульфида натрия:
n₁ Na₂S = 3n Cr₂(SO₄)₃ = 0,45 моль
n_ост. Na₂S = n Na₂S – n₁ Na₂S = 0,65 – 0,45 = 0,2 моль 

10. Найдем число моль и массу сульфата меди(II):
n CuSO₄ · 5H₂O = m CuSO₄ · 5H₂O / M CuSO₄ · 5H₂O = 50 / 250 = 0,2 моль
n CuSO₄ = n CuSO₄ · 5H₂O = 0,2 моль 

Так как n_ост. Na₂S = n CuSO₄, реагенты полностью расходуются в реакции 2 

m CuSO₄ = n CuSO₄ · M CuSO₄ = 0,2 · 160 = 32 г 

11. Найдем массу раствора сульфата меди(II):
m_р-ра CuSO₄ = m CuSO₄ / ω CuSO₄ = 32 / 0,064 = 500 г 

12. Найдем массу выпавшего в осадок сульфида меди(II):
n CuS = n CuSO₄ = 0,2 моль
m CuS = n CuS · M CuS = 0,2 · 96 = 19,2 г 

13. Найдем массу сульфата натрия, образовавшегося в реакциях 1 и 2:
n₁ Na₂SO₄ = 3n Cr₂(SO₄)₃ = 3 · 0,15 = 0,45 моль
n₂ Na₂SO₄ = n CuSO₄ = 0,2 моль
n_общ. Na₂SO₄ = n₁ Na₂SO₄ + n₂ Na₂SO₄ = 0,45 + 0,2 = 0,65 моль
m_общ. Na₂SO₄ = nобщ. Na₂SO₄ · M Na₂SO₄ = 0,65 · 142 = 92,3 г 

14. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Na₂S + m_р-ра Cr₂(SO₄)₃ + m_р-ра CuSO₄ – m Cr(OH)₃ – m H₂S – m CuS = 83,1 + 603,2 + 500 – 30,9 – 15,3 – 19,2 = 1120,9 г 

15. Найдем массовую долю сульфата натрия в конечном растворе:
ω Na₂SO₄ = m_общ. Na₂SO₄ / m_{конечн. р-ра} = 92,3 / 1120,9 = 0,0823 или 8,23% 

Ответ: ω Na₂SO₄ = 8,23%

Источник: NeoFamily