Задание №60841 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:

2. Найдем число моль сульфата меди(II) в растворе:
m CuSO₄ = m_р-ра CuSO₄ ⋅ω CuSO₄ = 640 ⋅ 0,15 = 96 г
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 96 / 160 = 0,6 моль

3. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль

4. Найдем число моль кислорода, выделившегося при полном электролизе сульфата меди(II):
n₁ O₂ = n CuSO₄ / 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 = 0,5 ⋅ 32 = 16 г

7. Найдем массу водорода, выделившегося на катоде:
n₂ O₂ = n O₂ – n₁ O₂ = 0,5 – 0,3 = 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 = 0,6 моль
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,6 ⋅ 64 = 38,4 г

9. Найдем число моль образовавшейся серной кислоты:
n H₂SO₄ = n CuSO₄ = 0,6 моль

10. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе:
m NaOH = m_р-ра NaOH ⋅ω NaOH = 200 ⋅ 0,32 = 64 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 64 / 40 = 1,6 моль

11. Найдем массу оставшегося гидроксида натрия:
n_{прореаг.} NaOH = 2n H₂SO₄ = 2 ⋅ 0,6 = 1,2 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n_{прореаг.} NaOH = 1,6 – 1,2 = 0,4 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH ⋅ M NaOH = 0,4 ⋅ 40 = 16 г

12. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра CuSO₄ + m_р-ра NaOH – m O₂ – m H₂ – m Cu = 640 + 200 – 16 – 0,8 – 38,4 = 784,8 г

13. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
ω_ост. NaOH= m_ост. NaOH / m_{конечн. р-ра} = 16 / 784,8 = 0,02 → 2%

Ответ: ω_ост. NaOH= 2%

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