Задание 34 ЕГЭ по химии

[1] 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2

[2] 2KNO3 = 2KNO2 + O2

[3] Pb(NO3)2 + 2KI = 2KNO3 + PbI2

Пусть n(Pb(NO3)2) = x моль, n(KNO3) = y моль, тогда:

n(O2) = 4,48:22,4 = 0,2 моль

m(N) = 14(2x + y) = 28x + 14y (г)

m(смеси) = 331x + 101y (г)

Система: (28x+14y)/(331x+101y) = 0,0972; 0,5x + 0,5y = 0,2

x = 0,2; y = 0,2

n(KI) = 0,25*1,2 = 0,3 моль

n(Pb(NO3)2) = 0,2 моль - в избытке

n(PbI2) = 0,5 n(KI) = 0,15 моль

m(PbI2) = 0,15*461 = 69,15 г

n(NO3-) = 0,2*2 + 0,2 = 0,6 моль

m(NO3-) = 0,6*62 = 37,2 г

m(р-ра) = 0,2*331 + 0,2*101 + 320 + 250 - 69,15 = 587,25 г

omega(NO3-) = 37,2:587,25 = 0,063, или 6,3 %

Подробный разбор

Нагревание (нитрат свинца(II) разлагается до оксида, нитрат калия — только до нитрита):

1. $2Pb(NO_{3})_{2} \overset{t}{\rightarrow} 2PbO + 4NO_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow$

2. $2KNO_{3} \overset{t}{\rightarrow} 2KNO_{2} + O_{2}\uparrow$

3. $Pb(NO_{3})_{2} + 2KI = 2KNO_{3} + PbI_{2}\downarrow$

Пусть $n(Pb(NO_{3})_{2}) = x$ моль, $n(KNO_{3}) = y$ моль.

$n(O_{2}) = 4{,}48\ л : 22{,}4\ л/моль = 0{,}2$ моль. По уравнениям (1) и (2) на 1 моль каждой соли приходится 0,5 моль $O_{2}$, значит $0{,}5x + 0{,}5y = 0{,}2$.

Азота в $Pb(NO_{3})_{2}$ два атома, в $KNO_{3}$ — один: $m(N) = 14 \cdot (2x + y)$ г, а $m(смеси) = 331x + 101y$ г, поэтому $\dfrac{28x + 14y}{331x + 101y} = 0{,}0972$.

Решение системы: $x = 0{,}2$ моль, $y = 0{,}2$ моль; $m(смеси) = 0{,}2 \cdot 331 + 0{,}2 \cdot 101 = 86{,}4$ г.

$n(KI) = 0{,}25\ л \cdot 1{,}2\ моль/л = 0{,}3$ моль. По уравнению (3) на 0,2 моль $Pb(NO_{3})_{2}$ нужно 0,4 моль $KI$, его меньше — значит соль свинца в избытке и считаем по иодиду:

$n(PbI_{2}) = \frac{1}{2} n(KI) = 0{,}15$ моль (уравнение 3), $m(PbI_{2}) = 0{,}15\ моль \cdot 461\ г/моль = 69{,}15$ г — этот осадок уходит из раствора.

Нитрат-ионы в реакции (3) не расходуются, они лишь переходят от свинца к калию, поэтому в растворе их столько, сколько было в навеске:

$n(NO_{3}^{-}) = 2 \cdot 0{,}2 + 0{,}2 = 0{,}6$ моль, $m(NO_{3}^{-}) = 0{,}6\ моль \cdot 62\ г/моль = 37{,}2$ г.

Масса раствора (плотность 1 г/мл, значит 250 мл раствора $KI$ — это 250 г): $m(р\text{-}ра) = 86{,}4 + 320 + 250 - 69{,}15 = 587{,}25$ г.

$\omega(NO_{3}^{-}) = \dfrac{37{,}2\ г}{587{,}25\ г} \cdot 100\% = 6{,}3\%$