Задание №74489 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] 2LiCl + 2H₂O → H₂ + Cl₂ + 2LiOH 

2. Определим массу и число моль хлорида лития в насыщенном растворе:
m LiCl / m_р-ра LiCl = 25 / (100 + 25)
m LiCl / 242 = 25 / 125
m LiCl = 48,4 г 

n LiCl = m LiCl / M LiCl = 48,4 / 42,5 = 1,14 моль 

3. Найдем число моль хлора, который мог бы выделится на аноде при полном электролизе хлорида лития, и число моль выделившегося газа:
n Cl₂ = 1/2n LiCl = 0,57 моль
n_газ = V_газ / Vm = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль 

Таким образом, электролиз раствора LiCl прошел не до конца 

4. Найдем число моль реагентов и продуктов в реакции 1:
n₁ H₂ = n₁ Cl₂ = 0,3 моль
n_реаг. LiCl = n₁ LiOH = 2n₁ Cl₂ = 0,6 моль 

5. Найдем число моль оставшегося после электролиза хлорида лития:
n_ост. LiCl = n LiCl – n_реаг. LiCl = 1,14 – 0 6 = 0,54 моль 

6. Определим число моль добавленной серной кислоты:
Пусть n H₂SO₄ = x моль  n H₂O = y моль  тогда
n O = n O в H₂SO₄ + n O в H₂O = 4x + y
n S = n S в H₂SO₄ = x моль
N O / N S = 13 / 2
n O / n S = 13 / 2 

(4x + y) / x = 13 / 2 

m H₂SO₄ = n H₂SO₄ ⋅ M H₂SO₄ = 98x г
m H₂O = n H₂O ⋅ M H₂O = 18y г
mр-ра = m H₂SO₄ + m H₂O = 98x + 18y = 214,5 г 

Составим систему уравнений:
(4x + y) / x = 13 / 2
98x + 18y = 214,5 

x = 1,5; n H₂SO₄ = 1,5 моль
y = 3,75; n H₂O = 3,75 моль 

n LiOH / n H₂SO₄ = 0,6 / 1,5

Серная кислота в избытке, поэтому будет происходить образование кислой соли:
[2] LiOH + H₂SO₄ → LiHSO₄ + H₂O 

7. Найдем число моль реагентов и продуктов в реакции 2:
n LiHSO₄ = n₁ LiOH = 0,6 моль
n_реаг. H₂SO₄ = n₁ LiOH = 0,6 моль
n_ост. H₂SO₄ = n LiHSO₄ – n_реаг. H₂SO₄ = 1,5 – 0,6 = 0,9 моль 

8. Вычислим массы веществ в конечном растворе:
m_ост. LiCl = n_ост. LiCl ⋅ M LiCl = 0,54 ⋅ 42,5 = 22,95 г
m_ост. H₂SO₄ = n_ост. H₂SO₄ ⋅ M H₂SO₄ = 0,9 ⋅ 98 = 88,2 г
m LiHSO₄ = n LiHSO₄ ⋅ M LiHSO₄ = 0,6 ⋅ 104 = 62,4 г 

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m_р-ра LiCl + m_р-ра H₂SO₄ – m Cl₂ – m H₂
m Cl₂ = n Cl₂ ⋅ M Cl₂ = 0,3 ⋅ 71 = 21,3 г
m H₂ = n H₂ ⋅ M H₂ = 0,3 ⋅ 2 = 0,6 г 

m_{кон. р-ра} = 242 + 214,5 – 21,3 – 0,6 = 434,6 г 

10. Найдем массовые доли веществ в конечном растворе:
ω LiCl = m_ост. LiCl / m_{кон. р-ра} = 22,95 / 434,6 = 0,0528 или 5,28%
ω H₂SO₄ = m_ост. H₂SO₄ / m_{кон. р-ра} = 88,2 / 434,6 = 0,2029 или 20,29%
ω LiHSO₄ = m LiHSO₄ / m_{кон. р-ра} = 62,4 / 434,6 = 0,1436 или 14,36%
ω H₂O = 100 – 5,28 – 20,29 – 14,36 = 60,07% 

Ответ: ω H₂O = 60,07%, ω LiHSO₄ = 14,36%, ω H₂SO₄ = 20,29%, ω LiCl = 5,28%

Источник: NeoFamily