РУҚА
34

Решение: Расчёт состава твёрдого остатка

ЕГЭ · Химия · Задание 34 · Химические расчёты
ВысокаяФИПИD1F569Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 13 шагов
Условие

При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась. В результате образовался твёрдый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой 39,6 г обработали 410 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. При этом массовая доля щёлочи в растворе уменьшилась до 25 %. Вычислите массовую долю кислоты в растворе, полученном при полном растворении второй части твёрдого остатка массой 158,4 г в 525 г 30%-ного раствора азотной кислоты.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

13 шагов
1

При нагревании нитрат магния разлагается с образованием оксида магния, диоксида азота и кислорода:

$$2\mathrm{Mg(NO_3)_2}\xrightarrow{t}2\mathrm{MgO}+4\mathrm{NO_2}+\mathrm{O_2}$$
2

В твёрдом остатке находятся $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ и $\mathrm{MgO}$. С гидроксидом натрия реагирует нитрат магния:

$$\mathrm{Mg(NO_3)_2}+2\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Mg(OH)_2}\downarrow+2\mathrm{NaNO_3}$$
3

Масса гидроксида натрия в исходном растворе равна:

$$m_0(\mathrm{NaOH})=410\cdot0{,}30=123\ \mathrm{г}$$
4

Пусть в первой части содержится $x$ моль $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$. Тогда масса израсходованного гидроксида натрия равна $80x$ г, а масса образовавшегося нитрата натрия — $170x$ г. Масса раствора после отделения осадка $\mathrm{Mg(OH)_2}$ равна $410+90x$ г.

$$123-80x=0{,}25(410+90x)$$
5

Решаем уравнение:

$$123-80x=102{,}5+22{,}5x;\quad 102{,}5x=20{,}5;\quad x=0{,}2\ \mathrm{моль}$$
6

Масса нитрата магния в первой части:

$$m(\mathrm{Mg(NO_3)_2})=0{,}2\cdot148=29{,}6\ \mathrm{г}$$
7

Масса оксида магния в первой части:

$$m(\mathrm{MgO})=39{,}6-29{,}6=10{,}0\ \mathrm{г}$$
8

Масса второй части в 4 раза больше массы первой, поэтому количество каждого вещества также в 4 раза больше. Во второй части содержится $0{,}8$ моль $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ и $1{,}0$ моль $\mathrm{MgO}$.

$$n_2(\mathrm{Mg(NO_3)_2})=0{,}8\ \mathrm{моль};\quad n_2(\mathrm{MgO})=1{,}0\ \mathrm{моль}$$
9

Оксид магния реагирует с азотной кислотой:

$$\mathrm{MgO}+2\mathrm{HNO_3}\rightarrow\mathrm{Mg(NO_3)_2}+\mathrm{H_2O}$$
10

Для растворения $1{,}0$ моль $\mathrm{MgO}$ требуется $2{,}0$ моль азотной кислоты. В исходном растворе содержится:

$$m_0(\mathrm{HNO_3})=525\cdot0{,}30=157{,}5\ \mathrm{г};\quad n_0(\mathrm{HNO_3})=\frac{157{,}5}{63}=2{,}5\ \mathrm{моль}$$
11

В избытке остаётся $0{,}5$ моль азотной кислоты:

$$n_{\text{ост}}(\mathrm{HNO_3})=2{,}5-2{,}0=0{,}5\ \mathrm{моль};\quad m_{\text{ост}}(\mathrm{HNO_3})=0{,}5\cdot63=31{,}5\ \mathrm{г}$$
12

Так как при растворении все вещества остаются в растворе, масса полученного раствора равна сумме масс исходного раствора и второй части остатка:

$$m_{\text{р-ра}}=525+158{,}4=683{,}4\ \mathrm{г}$$

Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе:

$$\omega(\mathrm{HNO_3})=\frac{31{,}5}{683{,}4}\cdot100\%=4{,}61\%$$
Ответ

Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе составляет $4{,}61\%$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что с гидроксидом натрия реагирует оксид магния.

Не учитывать образование нитрата натрия при реакции нитрата магния с гидроксидом натрия.

Использовать массу всей второй части как массу оксида магния.

Считать массовую долю кислоты относительно массы только исходного раствора, не учитывая добавленный твёрдый остаток.

Закрепить приёмВ теме «Химические расчёты» ещё 309 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 34 ЕГЭ, химия

Разбор этой задачи разложен на 13 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Химические расчёты»: в ней 310 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.