Задание №96624 ЕГЭ Химии

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

(NH4)2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2NH3 + 2H2O (I)

(NH4)2CO3 + 2HCl = 2NH4Cl + CO2 + H2O (II)

Вычислим массу карбоната аммония (y г) в исходном растворе:

96 г соли – 100 г воды (по условию растворимости);

y г соли – 250 г воды (плотность воды равна 1 г/мл);

y = 240 г.

Вычислим общее количество карбоната аммония:

ν((NH4)2CO3) = m/M = 240/96 = 2,5 моль.

Далее обратим внимание на то, что в первой реакции соотношение по молям исходной соли и газа (NH3) равно 1:2, а во второй реакции соотношение соли и газа (CO2) равно 1:1. По условию задачи соотношение объемов газов, которые выделились в реакциях (I) и (II), равно 3:1. Тогда, если в первой реакции выделилось 3х моль газа, то во второй − х моль. Соответственно, карбоната аммония в первой реакции затрачено 1,5х моль, а во второй реакции − х моль. Составим уравнение:

х + 1,5x = 2,5

х = 1 моль (NH4)2CO3 затратилось по второй реакции,

1,5x = 1,5 моль (NH4)2CO3 затратилось по первой реакции.

Количество хлорида аммония находим по стехиометрическому соотношению из второго уравнения:

ν(NH4Cl) = 2νII((NH4)2CO3) = 1 · 2 = 2 моль.

Вычислим массу хлорида аммония, образовавшегося по второй реакции:

m(NH4Cl) = ν · M = 2 · 53,5 = 107 г.

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

mII(р-ра (NH4)2CO3) = (mII((NH4)2CO3 + m(H2O))/2,5 · 1 = (240 + 250)/2,5 · 1 = 196 г,

m(CO2) = ν · M = 1 · 44 = 44 г.

Масса конечного раствора во второй колбе рассчитывается из масс растворов карбоната натрия и соляной кислоты с учетом вычета массы углекислого газа:

mII(конечного р-ра) = m(HCl) + mII(р-ра (NH4)2CO3) − m(CO2) = 250 + 196 − 44 = 402 г.

Ответим на вопрос задачи и найдем массовую долю хлорида аммония:

ω(NH4Cl) = m(NH4Cl)/mII(конечного р-ра) · 100% = 107/402 · 100% = 26,62%.