Задание №94751 ЕГЭ Химии

Начнем решение задачи с рассмотрения процессов в первой колбе. С нитратом серебра взаимодействует только хлорид магния:

2AgNO₃ + MgCl₂ = 2AgCl↓ + Mg(NO₃)₂ (1)

Вычислим массу выпавшего осадка:

ν₁ (AgCl) = 114,8 / 143,5 = 0,8 моль

ν₁ (MgCl₂) = ν₁ (AgCl) / 2 = 0,8 / 2 = 0,4 моль

m₁ (MgCl₂) = 0,4 ∙ 95 = 38 г

Рассчитаем массовую долю хлорида магния, которая в каждой колбе одинакова:

ω_III (MgCl₂) = ω_I (MgCl₂) = 38 / 750 ∙ 100% = 5,07%

Реакции, протекающие после добавления гидроксида натрия во вторую колбу:

MgCl₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂ +2NaCl (2)

Al(NO₃)₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaNO₃ (3)

Далее рассчитаем количество хлорида магния во второй колбе, учитывая, что отношение количества растворенного вещества к массе раствора везде одинаково:

ν₁ (MgCl₂) / m_I (исх. раствора солей) = ν₂ (MgCl₂) / m_II (исх. раствора солей)

ν₂ (MgCl₂) = ν₁ (MgCl₂) ∙ m_II (исх. раствора солей) / m_I (исх. раствора солей) = 0,4 ∙ 300 / 750 = 0,16 моль.

Найдем общее количество вещества гидроксида натрия, добавленного во вторую колбу:

ν_общ (NaOH) = 0,2 ∙ 868,54 / 40 = 4,34 моль

Известно, что после взаимодействия гидроксида натрия с растворенными солями его массовая доля уменьшилась в 1,6 раз, то есть составила

ω₂ (NaOH) = ω₁/1,6 = 20% / 1,6 = 12,5%

Для вычисления массы полученного после реакций (2) и (3) раствора нам потребуется найти массу выпавшего в осадок гидроксида магния:

ν (Mg(OH)₂) = ν₂ (MgCl₂) = 0,16 моль

m (Mg(OH)₂) = 0,16 ∙ 58 = 9,28 г

m_II (полученного раствора после 2 и 3 реакции) = m_II (исх. раствора солей) + m_исх (р-ра NaOH) — m (Mg(OH)2) = 300 + 868,54 – 9,28 = 1159,26 г

Пусть в реакцию (3) вступило х моль нитрата алюминия, тогда количество прореагировавшего с ним гидроксида натрия составит 4х моль.

Массовая доля оставшегося гидроксида натрия в полученном после реакций (2) и (3) раствора:

(4,02 – 4х) ∙ 40 / 1159,26 = 0,125

1159,26 ∙ 0,125 = (4,02 – 4х) ∙ 40

144,9 = 160,8 – 160х

160х = 15,9

х = 0,1

ν₂ (Al(NO₃)₃) = х = 0,1 моль

m₂ (Al(NO₃)₃) = 0,1 ∙ 213 = 21,3 г

Учитывая, что массовая доля солей одинакова во всех колбах, рассчитаем массовую долю нитрата алюминия:
ω_III (Al(NO₃)₃) = ω_II (Al(NO₃)₃) = 21,3 / 300 ∙ 100% = 7,1%