Задание №60780 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
 

2. Найдем число моль и массу кислорода выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 1,12 / 22,4 = 0,05 моль
m O₂ = n O₂ ⋅ M O₂ = 0,05 ⋅ 32 = 1,6 г

3. Найдем массу и число моль сульфата меди(II) в растворе:
m CuSO₄ = m_р-ра CuSO₄ ⋅ ⍵ CuSO₄ = 500 ⋅ 0,16 = 80 г
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 80 / 160 = 0,5 моль

4. Найдем число моль и массу меди, выделившегося на катоде:
n Cu = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,05 = 0,1 моль
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,1 ⋅ 64 = 6,4 г 

5. Найдем оставшиеся число моль и массу сульфата меди(II):
n_{прореаг.} CuSO₄ = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,05 = 0,1 моль
n_ост. CuSO₄ = n CuSO₄ – n_{прореаг.} CuSO₄ = 0,5 – 0,1 = 0,4 моль
m_ост. CuSO₄ = n_ост. CuSO₄ ⋅ M CuSO₄ = 0,4 ⋅ 160 = 64 г 

6. Найдем число моль образовавшейся серной кислоты:
n H₂SO₄ = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,05 = 0,1 моль

7. Найдем массу и число моль карбоната натрия в растворе:
m Na₂CO₃ = m_р-ра Na₂CO₃ ⋅ ⍵ Na₂CO₃ = 53 ⋅ 0,1 = 5,3 г
n Na₂CO₃ = m Na₂CO₃ / M Na₂CO₃ = 5,3 / 106 = 0,05 моль

8. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли карбоната натрия и серной кислоты на свои коэффициенты

Na₂CO₃ : H₂SO₄
(0,05 / 1) : (0,1 / 1)
(0,05 / 1) < (0,1 / 1)
Na₂CO₃ < H₂SO₄ 

Приходим к выводу, что H₂SO₄ находится в избытке, а Na₂CO₃ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Na₂CO₃.

9. Найдем число моль и массу выделившегося углекислого газа:
n CO₂ = n Na₂CO₃ = 0,05 моль
m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,05 ⋅ 44 = 2,2 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра CuSO₄ + m_р-ра Na₂CO₃ – m Cu – m O₂ – m CO₂ = 500 + 53 – 6,4 – 1,6 – 2,2 = 542,8 г

11. Найдем массовую долю сульфата меди(II) в конечном растворе:
⍵_{в конечн. р-ре} = m_ост. CuSO₄ / m_{конечн. р-ра} = 64 / 542,8 = 0,1179 → 11,79%

Ответ: ⍵_{в конечн. р-ре} = 11,79%   

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