Задание 34 ЕГЭ по химии · EE4984

Запишем уравнения реакций, происходящих при выполнении условия:
Ca₃P₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃↑
После добавления соды соляная кислота реагирует с карбонатом натрия:
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂↑ + H₂O
Образовавшийся хлорид кальция также реагирует с карбонатом натрия с образованием осадка:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
Рассчитаем количество вещества фосфида кальция:
M(Ca₃P₂)=3·40+2·31=182 г/моль; n(Ca₃P₂)=18,2 г182 г/моль=0,1 моль
Масса соляной кислоты в растворе и её количество вещества равны:
m(HCl)=182,5 г·0,20=36,5 г; n(HCl)=36,5 г36,5 г/моль=1,0 моль
Для реакции с фосфидом кальция потребуется 0,6 моль соляной кислоты, поэтому кислота находится в избытке. После первой реакции образуется:
n(CaCl₂)=3n(Ca₃P₂)=3·0,1=0,3 моль
Количество оставшейся соляной кислоты составляет:
n_ост(HCl)=1,0-6·0,1=0,4 моль
Рассчитаем количество вещества кристаллической соды:
M(Na₂CO₃·10H₂O)=106+10·18=286 г/моль; n(Na₂CO₃·10H₂O)=200,2 г286 г/моль=0,7 моль
На нейтрализацию оставшейся соляной кислоты потребуется:
n₁(Na₂CO₃)=n_ост(HCl)2=0,42=0,2 моль
На реакцию с хлоридом кальция потребуется:
n₂(Na₂CO₃)=n(CaCl₂)=0,3 моль
Общее количество соды, необходимое для обеих реакций, равно:
n_расх(Na₂CO₃)=0,2+0,3=0,5 моль
Однако кристаллической соды внесено 0,7 моль. После нейтрализации кислоты оставшиеся 0,5 моль карбоната натрия реагируют с 0,3 моль хлорида кальция. Следовательно, фактически на эти реакции расходуется вся сода:
0,2+0,3=0,5 моль
Уточнение расчёта: в первой реакции фосфид кальция потребляет 0,6 моль HCl, а образовавшийся CaCl₂ связывает 0,3 моль карбоната натрия. Из внесённых 0,7 моль соды 0,2 моль расходуется на оставшиеся 0,4 моль HCl и 0,3 моль — на осаждение кальция; остаётся 0,2 моль карбоната натрия.
n_ост(Na₂CO₃)=0,7-0,2-0,3=0,2 моль
Масса карбоната натрия в конечном растворе:
m(Na₂CO₃)=0,2 моль·106 г/моль=21,2 г
Масса конечного раствора определяется с учётом выделившихся газов PH₃ и CO₂, а также осадка CaCO₃. Масса осадка составляет 0,3·100=30 г, масса фосфина — 0,2·34=6,8 г, масса углекислого газа — 0,2·44=8,8 г:
m_{кон. раствора}=18,2+182,5+200,2-6,8-8,8-30=355,3 г
Массовая доля карбоната натрия в конечном растворе равна:
ω(Na₂CO₃)=21,2 г355,3 г·100%=5,97%≈6,0%