Банк заданий
Химия
Задание 77982

Задание №77982 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

В 700 г раствора серной кислоты с массовой долей H₂SO₄ 89% поместили тонкоизмельченный цинк. Взаимодействие протекало с выделением двух газов – сероводорода и водорода. Полученную газовую смесь пропустили через раствор, содержащий 15,12 г гидроксида лития, в результате чего не поглотилось 6,272 л (н.у.) газа, гидроксид лития прореагировал полностью, и образовался раствор двух солей с равными массовыми долями. Найдите массовую долю серной кислоты в растворе после завершения реакции с цинком.

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

1. По условию протекают следующие реакции:
[1] 4Zn + 5H₂SO₄ → 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O
[2] Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂[3] H₂S + LiOH → LiHS + H₂O
[4] H₂S + 2LiOH → Li₂S + 2H₂O

2. В раствор гидроксида лития не поглотился водород. Найдем его число моль:
n H₂ = V H₂ / V_m = 6,272 / 22,4 = 0,28 моль

3. Найдем число моль гидроксида лития:
n LiOH = m LiOH / M LiOH = 15,12 / 24 = 0,63 моль

4. Найдем число моль гидросульфида и сульфида лития в образовавшемся растворе. Для этого составим и решим систему уравнений:
Пусть n LiHS = x моль, а n Li₂S = y моль

n₃ LiOH = n LiHS = x моль
n₄ LiOH = 2n Li₂S = 2y моль
n LiOH = n₃ LiOH + n₄ LiOH = 0,63 моль
x + 2y = 0,63

m LiHS = n LiHS · M LiHS = 40x г
m Li₂S = n Li₂S · M Li₂S = 46y г

По условию массовые доли LiHS и Li₂S равны, следовательно, их массы тоже равны, так как масса раствора одинаковая:
m LiHS = m Li₂S
40x = 46y

Получаем систему уравнений:
x + 2y = 0,63
40x = 46y

x = 0,23; n LiHS = 0,23 моль
y = 0,2; n Li₂S = 0,2 моль

5. Найдем число моль сероводорода, выделившегося в реакции №1:
n₃ H₂S = n LiHS = 0,23 моль
n₄ H₂S = n Li₂S = 0,2 моль
n H₂S = n₃ H₂S + n₄ H₂S = 0,23 + 0,2 = 0,43 моль

6. Найдем число моль и массу серной кислоты, вступившей в реакцию №1 и №2:
n₁ H₂SO₄ = 5n H₂S = 5 · 0,43 = 2,15 моль
n₂ H₂SO₄ = n H₂ = 0,28 моль
n_{прореаг}_. H₂SO₄ = n₁ H₂SO₄ + n₂ H₂SO₄ = 2,15 + 0,28 = 2,43 моль
m_{прореаг}_. H₂SO₄ = n_{прореаг}_. H₂SO₄ · M H₂SO₄ = 2,43 · 98 = 238,14 г

7. Найдем массу серной кислоты в исходном растворе:
m H₂SO₄ = m_р_-ра H₂SO₄ · ω H₂SO₄ = 700 · 0,89 = 623 г

8. Найдем массу оставшейся серной кислоты:
m_ост_.H₂SO₄ = m H₂SO₄ – m_{прореаг}_. H₂SO₄ = 623 – 238,14 = 384,86 г

9. Найдем массу полученного раствора:
m_получ_{. р}_-ра = m_р_-ра H₂SO₄ + m Zn – m H₂S – m H₂

n₁ Zn = 4n H₂S = 4 · 0,43 = 1,72 моль
n₂ Zn = n H₂ = 0,28 моль
n Zn = n₁ Zn + n₂ Zn = 1,72 + 0,28 = 2 моль
m Zn = n Zn · M Zn = 2 · 65 = 130 г

m H₂S = n H₂S · M H₂S = 0,43 · 34 = 14,62 г

m H₂ = n H₂ · M H₂ = 0,28 · 2 = 0,56 г

m_{получ. р-ра} = 700 + 130 – 14,62 – 0,56 = 814,82 г

10. Найдем массовую долю оставшейся серной кислоты в полученном растворе:
ω_ост_. H₂SO₄= m_ост_. H₂SO₄/ m_получ_{. р}_-ра = 384,86 / 814,82 = 0,472 → 47,2%

Ответ: ω_ост. H₂SO₄= 47,2%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.