Задание №59999 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Zn + CuSO₄ → Cu + ZnSO₄
[2] 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO3)₂ + 2NO + 4H₂O

2. Найдем число моль цинка:
n Zn = m Zn / M Zn = 2,6 / 65 = 0,04 моль

3. Найдем число моль сульфата меди(II) в растворе:
m CuSO₄ = m_р-ра CuSO₄ ⋅ ω CuSO₄ = 160 ⋅ 0,05 = 8 г
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 8 / 160 = 0,05 моль 

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли цинка и сульфата меди(II) на свои коэффициенты
Zn : CuSO₄
(0,04 / 1) : (0,05 / 1)
(0,04 / 1) < (0,05 / 1)
Zn < CuSO₄

Приходим к выводу, что CuSO₄ находится в избытке, а Zn в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Zn.

5. Найдем число моль образовавшейся меди:
n Cu = n Zn = 0,04 моль

6. Найдем массу раствора азотной кислоты:
m_р-ра HNO₃ = ρ_р-ра HNO₃ ⋅ V_р-ра HNO₃ = 1,055 ⋅ 20 = 21,1 г

7. Найдем массу образовавшегося нитрата меди(II):
n Cu(NO₃)₂ = n Cu = 0,04 моль
m Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ ⋅ M Cu(NO₃)₂ = 0,04 ⋅ 188 = 7,52 г

8. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m Cu + m_р-ра HNO₃ – m NO
n NO = 2n Cu / 3 = 2 ⋅ 0,04 / 3 = 0,027 моль
m NO = n NO ⋅ M NO = 0,027 ⋅ 30 = 0,81 г
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,04 ⋅ 64 = 2,56 г

m_{конечн. р-ра} = 2,56 + 21,1 – 0,81 = 22,85 г 

9. Найдем массовую долю нитрата меди(II) в конечном растворе:
ω Cu(NO₃)₂ = m Cu(NO₃)₂ / m_{конечн. р-ра} = 7,52 / 22,85 = 0,329→ 32,9%

Ответ: ω Cu(NO₃)₂ = 32,9% 

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано Ермолаевым И. С.)