Задание 34 ЕГЭ по химии

Записаны уравнения реакций:

Li3P + 3HCl = 3LiCl + PH3

Li3N + 4HCl = 3LiCl + NH4Cl

n(PH3) = 5,6 : 22,4 = 0,25 моль

m(PH3) = 0,25 * 34 = 8,5 г

n(Li3P) = n(PH3) = 0,25 моль

1 моль Li3P содержит 3*3 + 15 = 24 моль протонов.

1 моль Li3N содержит 3*3 + 7 = 16 моль протонов.

Пусть в смеси было x моль Li3N, тогда

(16x + 24*0,25) : (35x + 52*0,25) = 0,46

x = n(Li3N) = 0,2 моль

m(Li3P) = 0,25 * 52 = 13 г

m(Li3N) = 0,2 * 35 = 7 г

m(HCl) = 200 * 0,365 = 73 г

n(HCl) = 73 / 36,5 = 2 моль

n(HCl прореагировало) = 3*0,25 + 4*0,2 = 1,55 моль

n(HCl осталось) = 2 - 1,55 = 0,45 моль

m(HCl осталось) = 36,5 * 0,45 = 16,425 г

m(конечного р-ра) = 200 + 20 - 8,5 = 211,5 г

w(HCl) = 16,425 : 211,5 * 100 = 7,8 %

Подробный разбор

Оба вещества растворяются в соляной кислоте, но кислота взята в избытке, поэтому аммиак в свободном виде не выделяется — он связывается в хлорид аммония. Единственный газ здесь — фосфин.

1. Уравнения реакций:
   $Li_{3}P + 3HCl = 3LiCl + PH_{3}\uparrow$
   $Li_{3}N + 4HCl = 3LiCl + NH_{4}Cl$

2. Количество газа:
   $n(PH_{3}) = 5,6\ л : 22,4\ л/моль = 0,25\ моль$
   $m(PH_{3}) = 0,25\ моль \cdot 34\ г/моль = 8,5\ г$
   По первому уравнению $n(Li_{3}P) = n(PH_{3}) = 0,25\ моль$.

3. Находим второе вещество через долю протонов. Число протонов равно сумме порядковых номеров, а масса одного моля протонов ≈ 1 г, поэтому масса протонов в моле $Li_{3}P$ равна $3 \cdot 3 + 15 = 24\ г$, а в моле $Li_{3}N$ — $3 \cdot 3 + 7 = 16\ г$. Пусть $n(Li_{3}N) = x\ моль$, тогда
   $\dfrac{16x + 24 \cdot 0,25}{35x + 52 \cdot 0,25} = 0,46$
   $16x + 6 = 16,1x + 5,98$, откуда $x = n(Li_{3}N) = 0,2\ моль$.

4. Масса смеси:
   $m(Li_{3}P) = 0,25\ моль \cdot 52\ г/моль = 13\ г$
   $m(Li_{3}N) = 0,2\ моль \cdot 35\ г/моль = 7\ г$
   $m(смеси) = 13 + 7 = 20\ г$

5. Кислота:
   $m(HCl) = 200\ г \cdot 0,365 = 73\ г$; $n(HCl) = 73\ г : 36,5\ г/моль = 2\ моль$
   По первому уравнению на $Li_{3}P$ идёт $3 \cdot 0,25 = 0,75\ моль$, по второму на $Li_{3}N$ — $4 \cdot 0,2 = 0,8\ моль$:
   $n(HCl_{прореаг.}) = 0,75 + 0,8 = 1,55\ моль$
   $n(HCl_{ост.}) = 2 - 1,55 = 0,45\ моль$; $m(HCl_{ост.}) = 0,45\ моль \cdot 36,5\ г/моль = 16,425\ г$
   Кислота действительно в избытке — значит, аммиак остался в растворе как $NH_{4}Cl$.

6. Масса конечного раствора: к кислоте прибавилась вся смесь, а фосфин улетел:
   $m(р\text{-}ра) = 200\ г + 20\ г - 8,5\ г = 211,5\ г$
   $\omega(HCl) = \dfrac{16,425\ г}{211,5\ г} \cdot 100\% \approx 7,8\%$

Ответ: $\omega(HCl) \approx 7,8\%$.