Задание №95536 ЕГЭ Химии

AlCl₃ + Na₃PO₄ = AlPO₄↓ + 3NaCl (1)

3BaCl₂ + 2Na₃PO₄ = Ba₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl (2)

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓+ 2NaCl (3)

Начнем решение задачи с рассмотрения процессов во второй колбе. Рассчитаем количество вещества сульфата натрия в исходном растворе, добавленном во II колбу:

m_исх(Na₂SO₄) = m_{исх.р—ра} (Na₂SO₄) ∙ ω₁ (Na₂SO₄)= 155,61 ∙ 0,2 = 31,122 г

Массовая доля Na₂SO₄ сульфата натрия после добавления к раствору во II колбе составила

ω₂ (Na₂SO₄) = ω₁/2 = 20% / 2 = 10%

Пусть в (3) реакцию вступило х моль Na₂SO₄, тогда образовалось х моль сульфата бария.

Масса полученного раствора будет складываться из массы исходного раствора сульфата натрия, исходного раствора солей во II колбе, учитывая массу выпавшего осадка:

m(получ. р-ра во II колбе) = m_{исх.р-ра}(Na₂SO₄) + m_{исх.р-ра}(во II колбе) – m(BaSO₄)= 155,61+ 120 – 233х = 275,61 – 233х г

Тогда массовая доля сульфата натрия в полученном растворе после протекания (3) реакции:

(31,122 – 142х) / (275,61 – 233х) = 0,1

31,122 – 142х = (275,61 – 233х) ∙ 0,1

31,122 – 142х = 27,561 – 23,3х

118,7х = 3,561

х = 0,03

ν₃ (Na₂SO₄) = ν₃ (BaCl₂) = х = 0,03 моль

Так как отношение количеств растворенных веществ к общей массе раствора одинаково для каждой колбы, найдем количество вещества хлорида бария в первой колбе:

ν₃ (BaCl₂) / m ( исх. р-ра во II колбе) = ν₂ (BaCl₂) / m ( исх. р-ра во I колбе), где

ν₃ (BaCl₂) — количество вещества хлорида бария во II колбе

ν₂ (BaCl₂) — количество вещества хлорида бария в I колбе

0,03 / 120 = ν₂ (BaCl₂) / 300

ν₂ (BaCl₂) = 0,03 ∙ 300 / 120 = 0,075 моль

Рассчитаем количество вещества фосфата натрия, прореагировавшего с хлоридом бария в первой колбе:

ν₂ (Na₃PO₄) = ν₂ (BaCl₂) ∙ 2 / 3 = 0,075 ∙ 2 / 3 = 0,05 моль

Общее количество фосфата натрия, добавленного в I колбу составит:

ν_общ (Na₃PO₄) = 164 ∙ 0,1 / 164 = 0,1 моль

Тогда рассчитаем количество фосфата, прореагировавшего с хлоридом алюминия:

ν₁ (Na₃PO₄) = ν_общ (Na₃PO₄) — ν₂ (Na₃PO₄) = 0,1 – 0,05 = 0,05 моль

Отсюда по уравнению (1) найдем количество хлорида алюминия в первой колбе:

ν₁ (AlCl₃) = ν₁ (Na₃PO₄) = 0,05 моль

m₁ (AlCl₃) = 0,05 ∙ 133,5 = 6,675 г

m₁ (BaCl₂) = 0,075 ∙ 208 = 15,6 г

Зная, что массовая доля хлорида бария и хлорида алюминия одинакова во всех исходных растворах, разлитых по трем колбам, вычислим массовые доли этих веществ в первой колбе, что и будем верным ответом для третьей колбы:

ω_III (AlCl₃) = ω_I (AlCl₃) = 6,675 / 300 ∙ 100% = 2,225%

ω_III (BaCl₂) = ω_I (BaCl₂) = 15,6 / 300 ∙ 100% = 5,2%