Задание №94623 ЕГЭ Химии

Запишем уравнения протекающих реакций в первой (I) и во второй (II) колбах:

Fe2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2      (I)

Na2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + CO2 + H2O                                     (II)

Вычислим массу карбоната натрия (y г) в исходном растворе, составив пропорцию:

31,8 г соли – 100 г воды;

y г соли – 400 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);

y = 127,2 г.

Вычислим общее количество карбоната натрия:

ν(Na2CO3) = m/M = 127,2/106 = 1,2 моль.

Далее обратим внимание на то, что в обеих реакциях соотношение по молям карбоната натрия и углекислого газа одно и то же, равное 1:1. По условию задачи соотношение объемов газов, которые выделились в реакциях (I) и (II), равно 1:2. Тогда пусть в первой реакции выделилось х моль газа, тогда во второй реакции выделилось 2х моль. Составим уравнение:

х + 2x = 1,2 г;

х = 0,4 моль газа выделилось в первой колбе,

2x = 0,8 моль газа выделилось во второй колбе.

Количество нитрата натрия, образовавшегося по второй реакции, находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения:

ν(NaNO3) = 2νII(CO2) = 0,8 · 2 = 1,6 моль.

Вычислим массу нитрата натрия, образовавшегося по реакции (II):

m(NaNO3) = ν · M = 1,6 · 85 = 136 г.

Масса раствора во второй колбе складывается из масс растворов азотной кислоты и карбоната натрия за вычетом углекислого газа. Обратим внимание на то, что масса раствора карбоната натрия во второй колбе пропорциональна количеству чистого вещества. Вычислим массы части раствора карбоната магния, которую ввели в реакцию с азотной кислотой, и углекислого газа, выделившегося по второй реакции:

mII(р-ра Na2CO3) = (m(H2O) + m(Na2CO3))/1,2 · 0,8 = (400 + 127,2)/1,2 · 0,8 = 351,47 г,

mII(CO2) = ν · M = 0,8 · 44 = 35,2 г.

Масса конечного раствора во второй колбе рассчитывается из масс растворов карбоната натрия и азотной кислоты с учетом вычета массы выделившегося CO2:

mII(конечного р-ра) = m(р-ра HNO3) + mII(р-ра Na2CO3) − mII(CO2) = 300 + 351,47 − 35,2 = 616,27 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю нитрата натрия:

ω(NaNO3) = 100% · m(NaNO3)/mII(конечного р-ра) · 100% = 136/616,27 · 100% = 22,07%.