Задание №60839 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:

2. Найдем число моль нитрата меди(II) в растворе:
m Cu(NO₃)₂ = m_р-ра Cu(NO₃)₂ ⋅ωCu(NO₃)₂ = 376 ⋅ 0,3 = 112,8 г
n Cu(NO₃)₂ = m Cu(NO₃)₂ / M Cu(NO₃)₂ = 112,8 / 188 = 0,6 моль

3. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль

4. Найдем число моль кислорода, выделившегося при полном электролизе нитрата меди(II):
n₁ O₂ = n Cu(NO₃)₂ / 2 = 0,6 / 2 = 0,3 моль

5. Остальной кислород выделился при электролизе воды:

6. Найдем массу кислорода, выделившегося на аноде:
m O₂ = n O₂⋅ M O₂ = 0,4 ⋅ 32 = 12,8 г

7. Найдем массу водорода, выделившегося на катоде:
n₂ O₂ = n O₂ – n₁ O₂ = 0,4 – 0,3 = 0,1 моль
n H₂ = 2n₂ O₂ = 2 ⋅ 0,1 = 0,2 моль
m H₂ = n H₂⋅ M H₂ = 0,2 ⋅ 2 = 0,4 г

8. Найдем массу меди, выделившейся на катоде:
n Cu = n Cu(NO₃)₂ = 0,6 моль
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,6 ⋅ 64 = 38,4 г

9. Найдем число моль образовавшейся азотной кислоты:
n HNO₃ = 2n Cu(NO₃)₂ = 2 ⋅ 0,6 = 1,2 моль

10. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH= m_р-ра NaOH ⋅ω NaOH = 224 ⋅ 0,25 = 56 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 56 / 40 = 1,4 моль

11. Найдем массу оставшегося гидроксида натрия:
n_{прореаг.}NaOH = n HNO₃ = 1,2 моль
n_ост.NaOH= n NaOH– n_{прореаг.}NaOH = 1,4 – 1,2 = 0,2 моль
m_ост.NaOH = n_ост.NaOH⋅ M NaOH = 0,2 ⋅ 40 = 8 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Cu(NO₃)₂ + m_р-ра NaOH – m O₂ – m H₂ – m Cu = 376 + 224 – 12,8 – 0,4 – 38,4 = 548,4 г

13. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
ω_ост. NaOH = m_ост. NaOH / m_{конечн. р-ра} = 8 / 548,4 = 0,0146 → 1,46%

Ответ: ω_ост. NaOH = 1,46%

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