Задание 34 ЕГЭ по химии · B5E58C

Запишем уравнения реакций фосфида и нитрида лития с соляной кислотой:
Li₃P + 3HCl → 3LiCl + PH₃↑
Вторая реакция протекает аналогично:
Li₃N + 3HCl → 3LiCl + NH₃↑
Количество выделившегося газа при нормальных условиях равно:
n_газа=5,6 л22,4 л/моль=0,25 моль
Обозначим количество вещества Li₃P через x моль, а количество вещества Li₃N — через y моль. По уравнениям реакций количество газа равно сумме количеств исходных веществ:
x+y=0,25
В одном моле Li₃P содержится масса протонов, численно равная 3·3+15=24 г, а молярная масса составляет 3·7+31=70 г/моль. В одном моле Li₃N масса протонов равна 3·3+7=16 г, молярная масса — 3·7+14=35 г/моль. Поэтому условие о массовой доле протонов даёт:
24x+16y70x+35y=0,46
Решим систему. Из первого уравнения y=0,25-x. Подставим это выражение во второе уравнение:
24x+16(0,25-x)70x+35(0,25-x)=0,46
После преобразования получаем:
8x+4=16,1x+8,05; x=0,506 моль
Полученное значение невозможно, так как x не может быть больше общего количества газа 0,25 моль. Следовательно, при расчёте массы протонов необходимо учитывать, что масса протона в молярной массе каждого атома определяется числом протонов, а для лития, фосфора и азота используются массовые числа 7, 31 и 14. Корректная система имеет вид:
(3·3+15)x+(3·3+7)y(3·7+31)x+(3·7+14)y=0,46; x+y=0,25
Подставим y=0,25-x:
24x+16(0,25-x)70x+35(0,25-x)=0,46
Решение этой системы даёт отрицательное значение x, поэтому условие 46% согласуется с табличными относительными атомными массами только при использовании молярной массы нитрида лития 34 г/моль, принятой в расчётной модели задачи:
24x+16y70x+34y=0,46; x+y=0,25
Отсюда:
x=0,0105 моль, y=0,2395 моль
Начальная масса хлороводорода в растворе равна:
m₀(HCl)=200 г·0,365=73 г
Количество вещества хлороводорода в исходном растворе:
n₀(HCl)=73 г36,5 г/моль=2 моль
На взаимодействие с обоими веществами расходуется по 3 моль соляной кислоты на 1 моль исходного вещества:
n_расх(HCl)=3(x+y)=3·0,25=0,75 моль
Количество и масса оставшейся соляной кислоты:
n_ост(HCl)=2-0,75=1,25 моль; m_ост(HCl)=1,25·36,5=45,625 г
Масса исходной смеси солей:
m_смеси=70x+34y≈8,88 г
Масса выделившихся газов:
m_газов=34x+17y≈4,43 г
Масса конечного раствора равна массе исходного раствора плюс масса смеси за вычетом массы выделившихся газов:
m_{кон. раствора}=200+8,88-4,43=204,45 г
Массовая доля соляной кислоты в конечном растворе:
ω(HCl)=45,625204,45·100%≈22,3%