Банк заданий
Химия
Задание 60498

Задание №60498 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Медный купорос (CuSO₄ · 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции еще 200 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекают реакции:
[1] CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu
[2] ZnSO₄ + 4NaOH → Na₂[Zn(OH)₄] + Na₂SO₄[3] Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

2. Найдем число моль медного купороса и сульфата меди(II) в кристаллогидрате:
n CuSO₄ · 5H₂O = m CuSO₄ · 5H₂O / M CuSO₄ · 5H₂O = 50 / 250 = 0,2 моль
n CuSO₄ = n CuSO₄ · 5H₂O = 0,2 моль

3. Найдем массу сульфата меди(II) в растворе и массу раствора:
m CuSO₄ = n CuSO₄ · M CuSO₄ = 0,2 · 160 = 32 г
m_р_-_ра CuSO₄ = m CuSO₄ / ω CuSO₄ = 32 / 0,1 = 320 г

4. Найдем число моль цинка:
n Zn = m Zn / M Zn = 19,5 / 65 = 0,3 моль

5. Определим, кто из реагентов в первой реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфата меди(II) и цинка на свои коэффициенты

CuSO₄ : Zn
(0,2 / 1) : (0,3 / 1)
(0,2 / 1) < (0,3 / 1)
CuSO₄ < Zn

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

6. Найдем массу меди, выпавшей в осадок:
n Cu = n CuSO₄ = 0,2 моль
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,2 ⋅ 6,4 = 12,8 г

7. Найдем число моль образовавшегося сульфата цинка:
n ZnSO₄ = n CuSO₄ = 0,2 моль

8. Найдем число моль оставшегося цинка:
n_{прореаг.} Zn = n CuSO₄ = 0,2 моль
n_ост. Zn = n Zn – n_{прореаг.} Zn = 0,3 – 0,2 = 0,1 моль
m_ост. Zn = n_ост. Zn ⋅ M Zn = 0,1 ⋅ 65 = 6,5 г

9. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH= m_р-ра NaOH ⋅ ω NaOH = 200 ⋅ 0,3 = 60 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 60 / 40 = 1,5 моль

10. Найдем массу оставшегося гидроксида натрия:
n_{прореаг.2} NaOH = 4n ZnSO₄ = 4 ⋅ 0,2 = 0,8 моль
n_{прореаг.3} NaOH = 2n_ост. Zn = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n_{прореаг.2} NaOH – n_{прореаг.3} NaOH = 1,5 – 0,8 – 0,2 = 0,5 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH ⋅ M NaOH = 0,5 ⋅ 40 = 20 г

11. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра CuSO₄ + mZn + m_р-ра NaOH – m H₂ – m Cu

n H₂ = n_ост. Zn = 0,1 моль
m H₂ = n H₂⋅ M H₂ = 0,1 ⋅ 2 = 0,2 г

m_{конечн. р-ра} = 320 + 19,5 + 200 – 0,2 – 12,8 = 526,5 г

12. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
ω_ост.NaOH = m_ост. NaOH/ m_{конечн. р-ра} = 20 / 526,5 = 0,038 → 3,8%

Ответ: ω_ост.NaOH = 3,8%

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