Задание №60050 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] CuO + CO → Cu + CO₂
[2] Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2. Найдем число моль оксида меди(II):
n CuO = m CuO / M CuO = 16 / 80 = 0,2 моль

3. Найдем число моль угарного газа:
n CO = V CO / V_m = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль

4. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли оксида меди(II) и угарного газа на свои коэффициенты
CuO : CO 
(0,2 / 1) : (0,1 / 1)
(0,2 / 1) > (0,1 / 1)
CuO > CO

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

5. Найдем число моль образовавшейся меди:
n Cu = n CO = 0,1 моль

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

7. Найдем оставшееся число моль оксида меди(II): 
n_{прореаг.} CuO = n CO = 0,1 моль
n_ост. CuO = n CuO – n_{прореаг.} CuO = 0,2 – 0,1 = 0,1 моль

8. 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 

9. 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 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
n_ост. HNO₃ = n HNO₃ – n_{прореаг.2} HNO₃ – n_{прореаг.3} HNO₃ = 1,7 – 0,4 – 0,2 = 1,1 моль
m_ост. HNO₃ = n_ост. HNO₃ ⋅ M HNO₃ = 1,1 ⋅ 63 = 69,3 г

10. 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 = 0,1 ⋅ 80 = 8 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} = 8 + 6,4 + 126 – 9,2 = 131,2 г

11. Найдем массовую долю оставшейся азотной кислоты в конечном растворе:
ω_ост. HNO₃ = m_ост. HNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 69,3 / 131,2 = 0,5282 → 52,82% 

Ответ: ω_ост. HNO₃ = 52,82%

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