Задание №74455 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 2NO₂ + 2KOH → KNO₃ + KNO₂ + H₂O
[2] N₂O₅ + 2KOH → 2KNO₃ + H₂O
[3] KNO₂ + H₂O₂ → KNO₃ + H₂O 

2. Найдем число моль оксида азота(IV) и оксида азота(V) в смеси:
Пусть в смеси находится x моль NO₂ и y моль N₂O₅  тогда
n N в NO₂ = x; n N в N₂O₅ = 2y
n O в NO₂ = 2x; n O в N₂O₅ = 5y 

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

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

Составим систему уравнений:
(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. Вычислим 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 = 0,8 · 2 = 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. Пероксид водорода реагирует с нитритом калия. Найдем число моль образовавшегося в реакции 3 нитрата калия:
n₁ KNO₂ = 1/2n NO₂ = 0,15 моль 

Чтобы определить, какой из реагентов в реакции 3 находится в недостатке, поделим числа моль реагентов на свои коэффициенты
n₁ KNO₂ :  n H₂O₂
(0,15 / 1) : (0,2 / 1)
(0,15 / 1) < (0,2 / 1)
n₁ KNO₂ <  n H₂O₂
Приходим к выводу  что H₂O₂ находится в избытке, а 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% 

11. Найдем число моль и массу оставшегося пероксида водорода:
n₃ H₂O₂ = n₃ KNO₃ = 0,15 моль
n_ост. H₂O₂ = n H₂O₂ – n₃ H₂O₂ = 0,2 – 0,15 = 0,05 моль
m_ост. H₂O₂ = n_ост. H₂O₂ · M H₂O₂ = 0,05 · 34 = 1,7 г 

12. Найдем массовые доли пероксида водорода и воды в конечном растворе:
ω H₂O₂ = m_ост. H₂O₂ / m_{конечн. р-ра} = 1,7 / 269,2 = 0,0063 или 0,63%
ω H₂O = 100% – ω KNO₃ – ω H₂O₂ = 100 – 71,29 – 0,63 = 28,08% 

Ответ: ω KNO₃ = 71,29%, ω H₂O = 28,08%, ω H₂O₂ = 0,63%

Источник: NeoFamily