Задание №21032 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] CuO + H₂SO_4(разб.) → CuSO₄ + H₂O
[2] 3Cu + 8HNO_3(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
[3] CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2. Найдем массу и число моль сульфата меди(II):
m CuSO₄ = m_р-ра · ⍵ CuSO₄ = 528 · 0,1 = 52,8 г
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 52,8 / 160 = 0,33 моль

3. Найдем число моль оксида меди(II) в первой части:
n₁ CuO = n CuSO₄ = 0,33 моль

По условию смесь разделили на две равные части, тогда в изначальной смеси число моль оксида меди(II) составляла n CuO = 0,33 · 2 = 0,66 моль, тогда масса m CuO = n CuO · M CuO = 0,66 · 80 = 52,8 г

4. Найдем число моль меди в смеси:
Пусть n Cu = x моль, тогда n_{протонов} в Cu = 29x моль
n_{протонов} в CuO = n CuO · N_{протонов} в CuO = 0,66 · 37 = 24,42 моль

m_{протонов} = (n_{протонов} в Cu + n_{протонов} в CuO) · M_{протонов} = 29x + 24,42 г

m_смеси = m CuO + m Cu = 52,8 + 64x г

⍵_{протонов} = m_{протонов} / m_смеси
0,46 = (29x + 24,42) / (52,8 + 64x)

x = 0,3; n Cu = 0,3 моль

5. Во второй части число моль меди составляет n₂ Cu = 1/2n Cu = 0,3 / 2 = 0,15 моль. Найдем число моль и массу нитрата меди(II), образовавшегося во второй реакции:
n₂ Cu(NO₃)₂ = n₂ Cu = 0,15 моль
m₂ Cu(NO₃)₂ = n₂ Cu(NO₃)₂ · M Cu(NO₃)₂ = 0,15 · 188 = 28,2 г

6. Найдем число моль и массу оксида азота(II):
n NO = 2/3n Cu  = 2/3 · 0,15 = 0,1 моль
m NO = n NO · M NO = 0,1 · 30 = 3 г

7. Во второй части число моль оксида меди(II) составляет n₂ CuO = 0,33 моль.
Найдем число моль и массу нитрата меди(II), образовавшегося в третьей реакции:
n₃ Cu(NO₃)₂ = n CuO = 0,33 моль
m₃ Cu(NO₃)₂ = n₃ Cu(NO₃)₂ · M Cu(NO₃)₂ = 0,33 · 188 = 62,04 г

8. Найдем общую массу образовавшегося нитрата меди(II):
m_общ. Cu(NO₃)₂ = m₂ Cu(NO₃)₂ + m₃ Cu(NO₃)₂ = 28,2 + 62,04 = 90,24 г

9. Найдем массу второй части смеси:
m₂ части смеси = n₂ Cu · M Cu + n₂ CuO · M CuO = 0,15 · 64 + 0,33 · 80 = 36 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_{2 части смеси} + m HNO₃ – m NO = 36 + 700 – 3 = 733 г

11. Найдем массовую долю нитрата меди(II) в конечном растворе:
⍵ Cu(NO₃)₂ = m_общ. Cu(NO₃)₂ / m_{конечн. р-ра} = 90,24 / 733 = 0,1231 → 12,31%

Ответ: ⍵ Cu(NO₃)₂ = 12,31%

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)