Задание №60818 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] 2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O → 2Cu + 4HNO₃ + O₂

2. Масса раствора уменьшилась за счет выделившихся на электродах меди и кислорода. Найдем число моль меди и кислорода. Для этого составим и решим уравнение:
Пусть n O₂ = x моль, тогда n Cu = 2x моль

m O₂ + m Cu = 24
32x + 128x = 24  

x = 0,15; n O₂ = 0,15 моль
n Cu = 0,3 моль

3. Найдем число моль образовавшейся азотной кислоты:
n HNO₃ = 2n Cu = 2 ⋅ 0,3 = 0,6 моль

4. Найдем число моль карбоната натрия в растворе:
m Na₂CO₃ = m_р-ра Na₂CO₃ ⋅ ω Na₂CO₃ = 212 ⋅ 0,1 = 21,2 г
n Na₂CO₃ = m Na₂CO₃ / M Na₂CO₃ = 21,2 / 106 = 0,2 моль

5. Карбонат натрия в первую очередь будет вступать в реакцию с азотной кислотой:
[2] Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O 

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

Na₂CO₃ : HNO₃
(0,2 / 1) : (0,6 / 2)
(0,2 / 1) < (0,6 / 2)
Na₂CO₃ < HNO₃ 

Приходим к выводу, что HNO₃ находится в избытке, а Na₂CO₃ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по Na₂CO₃.

7. Найдем массу образовавшегося углекислого газа:
n CO₂ = n Na₂CO₃ = 0,2 моль
m CO₂ = n CO₂ ⋅ M CO₂ = 0,2 ⋅ 44 = 8,8 г 

8. Найдем число моль нитрата меди(II) в растворе:
m Cu(NO₃)₂ = m_р-ра Cu(NO₃)₂ ⋅ ω Cu(NO₃)₂ = 470 ⋅ 0,2 = 94 г
n Cu(NO₃)₂ = m Cu(NO₃)₂ / M Cu(NO₃)₂ = 94 / 188 = 0,5 моль 

9. Найдем массу оставшегося нитрата меди(II):
n_{прореаг.} Cu(NO₃)₂ = n Cu = 0,3 моль
n_ост. Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ – n_{прореаг.} Cu(NO₃)₂ = 0,5 – 0,3 = 0,2 моль
m_ост. Cu(NO₃)₂ = n_ост. Cu(NO₃)₂ ⋅ M Cu(NO₃)₂ = 0,2 ⋅ 188 = 37,6 г

10. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Cu(NO₃)₂ + m_р-ра Na₂CO₃ – m Cu и m O₂ – m CO₂ = 470 + 212 – 24 – 8,8 = 649,2 г

11. Найдем массовую долю оставшегося нитрата меди(II) в конечном растворе:
ω_ост. Cu(NO₃)₂ = m_ост. Cu(NO₃)₂ / m_{конечн. р-ра} = 37,6 / 649,2 = 0,0579 → 5,79%

Ответ: ω_ост. Cu(NO₃)₂ = 5,79%

Задание было на ЕГЭ-2024

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)