Банк заданий
Химия
Задание 60838

Задание №60838 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Через 640 г 20%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 65 г цинка. Определите массовую долю сульфата цинка 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:
Формула

2. Найдем число моль сульфата меди(II) в растворе:
m CuSO₄= m_р-ра CuSO₄⋅ω CuSO₄ = 640 ⋅ 0,2 = 128 г
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 128 / 160 = 0,8 моль

3. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 13,44 / 22,4 = 0,6 моль

4. Найдем число моль кислорода, выделившегося при полном электролизе сульфата меди(II):
n₁ O₂ = n CuSO₄ / 2 = 0,8 / 2 = 0,4 моль

5. Остальной кислород выделился при электролизе воды:

Формула

6. Найдем массу кислорода, выделившегося на аноде:
m O₂ = n O₂⋅ M O₂ = 0,6 ⋅ 32 = 19,2 г

7. Найдем массу водорода, выделившегося на катоде:
n₂ O₂ = n O₂ – n₁ O₂ = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль
n H₂ = 2n₂ O₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
m H₂ = n H₂⋅ M H₂ = 0,4 ⋅ 2 = 0,8 г

8. Найдем массу меди, выделившейся на катоде:
n Cu = n CuSO₄ = 0,8 моль
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,8 ⋅ 64 = 51,2 г

9. Найдем число моль образовавшейся серной кислоты:
n H₂SO₄ = n CuSO₄ = 0,8 моль

10. Найдем число моль цинка:
n Zn = m Zn / M Zn = 65 / 65 = 1 моль

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

Zn : H₂SO₄(1 / 1) : (0,8 / 1)
(1 / 1) > (0,8 / 1)
Zn > H₂SO₄

Приходим к выводу, что Zn находится в избытке, а H₂SO₄в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по H₂SO₄.

12. Найдем массу прореагировавшего цинка:
n_{прореаг.} Zn = n H₂SO₄ = 0,8 моль
m_{прореаг.} Zn= n_{прореаг.} Zn ⋅ M Zn = 0,8 ⋅ 65 = 52 г

13. Найдем массу образовавшегося сульфата цинка:
n ZnSO₄ = n H₂SO₄ = 0,8 моль
m ZnSO₄ = n ZnSO₄⋅ M ZnSO₄ = 0,8 ⋅ 161 = 128,8 г

14. Найдем массу водорода, выделившегося во второй реакции:
n₂ H₂ = n H₂SO₄ = 0,8 моль
m₂ H₂ = n₂ H₂⋅ M H₂ = 0,8 ⋅ 2 = 1,6 г

15. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра CuSO₄ + m_{прореаг.} Zn – m O₂ – m H₂ – m Cu – m H₂ = 640 + 52 – 19,2 – 0,8 – 51,2 – 1,6 = 619,2 г

16. Найдем массовую долю сульфата цинка в конечном растворе:
ω ZnSO₄= m ZnSO₄ / m_{конечн. р-ра} = 128,8 / 619,2 = 0,208 → 20,8%

Ответ: ω ZnSO₄= 20,8%

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