Задание №60041 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] CuO + H2 → Cu + H2O
[2] Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

2. Найдем число моль оксида меди(II):
n CuO = m CuO / M CuO = 12 / 80 = 0,15 моль

3. Найдем число моль водорода:
n H2 = V H2 / Vm = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль

4. Найдем число моль образовавшейся меди:
n Cu = n H2 = 0,1 моль

5. Так как CuO остался в смеси, он будет взаимодействовать с раствором азотной кислоты:
[3] CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)2 + H₂O

6. Найдем оставшееся число моль оксида меди(II): 
n_{прореаг.} CuO = n H₂ = 0,1 моль
n_ост. CuO = n CuO – n_{прореаг.} CuO = 0,15 – 0,1 = 0,05 моль

7. Найдем число моль азотной кислоты в растворе:
m HNO₃ = m_р-ра HNO₃ ⋅ ω HNO₃ = 126 ⋅ 0,85 = 107,1 г
n HNO₃ = m HNO₃ / M HNO₃ = 107,1 / 63 = 1,7 моль 

8. Найдем массу оставшейся азотной кислоты:
n_{прореаг.2} HNO₃ = 4n Cu = 4 ⋅ 0,1 = 0,4 моль
n_{прореаг.3} HNO₃ = 2n_ост. CuO = 2 ⋅ 0,05 = 0,1 моль
n_ост. HNO₃ = n HNO₃ – n_{прореаг.2} HNO₃ – n_{прореаг.3} HNO₃ = 1,7 – 0,4 – 0,1 = 1,2 моль
m_ост. HNO₃ = n_ост. HNO₃ ⋅ M HNO₃ = 1,2 ⋅ 63 = 75,6 г

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_ост. CuO + m Cu + m_р-ра HNO₃ – m NO₂
m_ост. CuO = n_ост. CuO ⋅ M CuO = 0,05 ⋅ 80 = 4 г
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,1 ⋅ 64 = 6,4 г
n NO₂ = 2n Cu = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
m NO₂ = n NO₂ ⋅ M NO₂ = 0,2 ⋅ 46 = 9,2 г

m_{конечн. р-ра} = 4 + 6,4 + 126 – 9,2 = 127,2 г

10. Найдем массовую долю оставшейся азотной кислоты в конечном растворе:
ω_ост. HNO₃ = m_ост. HNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 75,6 / 127,2 = 0,5943 → 59,43% 

Ответ: ω_ост. HNO₃ = 59,43%

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