Задание 34 ЕГЭ по химии

Составлены уравнения химических реакций:

Na2O + CO2 = Na2CO3

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

3Na2CO3 + 2FeBr3 + 3H2O = 6NaBr + 2Fe(OH)3(вниз) + 3CO2(вверх)

Δm(р-ра) = 600 + 229,6 - 795 = 34,6 г

n(Na2CO3, прореаг.) = z моль

34,6 = 2/3 z * M(Fe(OH)3) + M(CO2) * z

n(Na2CO3, прореаг.) = 0,3 моль

m(Na2CO3, ост.) = 795 * 0,04 = 31,8 г

n(Na2CO3, ост.) = 31,8 / 106 = 0,3 моль

n(Na2CO3, общ.) = 0,3 + 0,3 = 0,6 моль

n(CO2, общ.) = n(Na2CO3, общ.) = 0,3 + 0,3 = 0,6 моль

n(Na2O2) + n(Na2O) = n(CO2, общ.) = 0,6 моль

Пусть в исходной смеси n(Na2O2) = x моль, тогда n(Na2O) = 0,6 - x моль

n(атомов Na в смеси) = 0,6 * 2 = 1,2 моль

n(атомов O в смеси) = 2x + 0,6 - x = x + 0,6 моль

(x + 0,6) / 1,2 = 2/3

x = 0,2 моль

n(Na2O) = 0,6 - 0,2 = 0,4 моль

m(Na2O) = 0,4 * 62 = 24,8 г

m(Na2O2) = 0,2 * 78 = 15,6 г

m(смеси) = 15,6 + 24,8 = 40,4 г

Подробный разбор

1. Оба вещества смеси с избытком $CO_{2}$ дают карбонат натрия (пероксид при этом отдаёт кислород), а карбонат в растворе реагирует с солью $Fe^{3+}$ с полным гидролизом — выпадает осадок и выделяется газ:

1. $Na_{2}O + CO_{2} = Na_{2}CO_{3}$

2. $2Na_{2}O_{2} + 2CO_{2} = 2Na_{2}CO_{3} + O_{2}\uparrow$

3. $3Na_{2}CO_{3} + 2FeBr_{3} + 3H_{2}O = 6NaBr + 2Fe(OH)_{3}\downarrow + 3CO_{2}\uparrow$

2. Масса раствора уменьшилась на массу осадка и газа:

$\Delta m = 600\ г + 229{,}6\ г - 795\ г = 34{,}6\ г$

3. Пусть в реакцию (3) вступило $z$ моль $Na_{2}CO_{3}$. По уравнению (3): $n(Fe(OH)_{3}) = \frac{2}{3}z$, $n(CO_{2}) = z$.

$\frac{2}{3}z \cdot 107\ г/моль + z \cdot 44\ г/моль = 34{,}6\ г$

$115{,}33z = 34{,}6$, откуда $z = 0{,}3\ моль$ — прореагировавший карбонат.

4. Карбонат остался в растворе, значит $FeBr_{3}$ был в недостатке:

$m(Na_{2}CO_{3},\ ост.) = 795\ г \cdot 0{,}04 = 31{,}8\ г$

$n(Na_{2}CO_{3},\ ост.) = \dfrac{31{,}8\ г}{106\ г/моль} = 0{,}3\ моль$

$n(Na_{2}CO_{3},\ общ.) = 0{,}3 + 0{,}3 = 0{,}6\ моль$

5. По уравнениям (1) и (2) из каждого моля $Na_{2}O$ и $Na_{2}O_{2}$ получается 1 моль $Na_{2}CO_{3}$, поэтому суммарное количество веществ смеси тоже 0,6 моль. Пусть $n(Na_{2}O_{2}) = x\ моль$, тогда $n(Na_{2}O) = (0{,}6 - x)\ моль$.

$n(Na) = 2 \cdot 0{,}6 = 1{,}2\ моль$; $n(O) = 2x + (0{,}6 - x) = (x + 0{,}6)\ моль$

$\dfrac{x + 0{,}6}{1{,}2} = \dfrac{2}{3}$, откуда $x = 0{,}2\ моль$, $n(Na_{2}O) = 0{,}4\ моль$

6. $m(Na_{2}O_{2}) = 0{,}2\ моль \cdot 78\ г/моль = 15{,}6\ г$; $m(Na_{2}O) = 0{,}4\ моль \cdot 62\ г/моль = 24{,}8\ г$

Ответ: $m(смеси) = 15{,}6 + 24{,}8 = 40{,}4\ г$