Банк заданий
Химия
Задание 60851

Задание №60851 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Через 390 г 15%-ного раствора хлорида натрия пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 42 г. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газов, выделившихся на аноде.

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 хлорида натрия в растворе:
m NaCl= m_р-ра NaCl⋅ω NaCl= 390 ⋅ 0,15 = 58,5 г
n NaCl= m NaCl/ M NaCl= 58,5 / 58,5 = 1 моль

3. Масса раствора уменьшилась за счет выделившихся на электродах водорода и хлора. Найдем число моль водорода и хлора. Для этого составим и решим уравнение:
Пусть n H₂ = x моль, тогда n Cl₂ = x моль

m H₂ + m Cl₂ = 42
2x + 71x = 42

x = 0,575; n H₂ = n Cl₂ = 0,575 моль

4. 1 моль хлорида натрия недостаточно для образования 0,575 моль водорода, значит, протекает электролиз воды:
Формула
5. Найдем массу хлора и водорода, образовавшихся в первой реакции:
n₁ H₂ = n NaCl / 2 = 1 / 2 = 0,5 моль
m₁ H₂ = n₁ H₂⋅ M H₂= 0,5 ⋅ 2 = 1 г

n Cl₂ = n NaCl / 2 = 1 / 2 = 0,5 моль
m Cl₂ = n Cl₂⋅ M Cl₂ = 0,5 ⋅ 71 = 35,5 г

6. Найдем число моль воды, вступившей в электролиз:
m_{2прореаг.} H₂O = 42 – m₁ H₂ – m Cl₂ = 42 – 1 – 35,5 = 5,5 г
n_{2прореаг.} H₂O = m_{2прореаг.} H₂O / M H₂O = 5,5 / 18 = 0,3 моль

7. Найдем число моль кислорода, выделившегося при электролизе воды:
n O₂ = n_{2прореаг.} H₂O / 2 = 0,3 / 2 = 0,15 моль

8. Найдем массу кислорода и хлора, выделившихся на аноде:
m O₂ = n O₂⋅ M O₂ = 0,15 ⋅ 32 = 4,8 г
m_газов = m O₂ + m Cl₂ = 4,8 + 35,5 = 40,3 г

9. Найдем массу воды в растворе хлорида натрия:
ω₁ H₂O = 100 – ω NaCl = 100 – 15 = 85%
m₁ H₂O = m_р-ра NaCl ⋅ω₁ H₂O = 390 ⋅ 0,85 = 331,5 г

10. Найдем массу воды в растворе сульфата меди(II):
ω₂ H₂O = 100 – ω CuSO₄ = 100 – 20 = 80%
m₂ H₂O = m_р-ра CuSO₄⋅ω₂ H₂O = 160 ⋅ 0,80 = 128 г

11. Найдем число моль сульфата меди(II) в растворе:
m CuSO₄ = m_р-ра CuSO₄⋅ω CuSO₄= 160 ⋅ 0,2 = 32 г
n CuSO₄= m CuSO₄/ M CuSO₄= 32 / 160 = 0,2 моль

12. Найдем число моль образовавшегося гидроксида натрия:
n NaOH = n NaCl = 1 моль

13. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли сульфата меди(II) и гидроксида натрия на свои коэффициенты

CuSO₄: NaOH
(0,2 / 1) : (1 / 2)
(0,2 / 1) < (1 / 2)
CuSO₄ < NaOH

Приходим к выводу, что NaOH находится в избытке, а CuSO₄ в недостатке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по CuSO₄.

14. Найдем массу гидроксида меди(II), выпавшего в осадок:
n Cu(OH)₂ = n CuSO₄ = 0,2 моль
m Cu(OH)₂ = n Cu(OH)₂⋅ M Cu(OH)₂ = 0,2 ⋅ 98 = 19,6 г

15. Найдем массу воды, вступившей в первую реакцию:
n_{1прореаг.} H₂O = n NaCl = 1 моль
m_{1прореаг.} H₂O = n_{1прореаг.} H₂O ⋅ M H₂O = 1 ⋅ 18 = 18 г

16. Найдем массу воды в конечном растворе:
m H₂O = m₁ H₂O + m₂ H₂O – m_{1прореаг.} H₂O – m_{2прореаг.} H₂O = 331,5 + 128 – 18 – 5,5 = 436 г

17. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра NaCl + m_р-ра CuSO₄ – 42 – m Cu(OH)₂= 390 + 160 – 42 – 19,6 = 488,4 г

18. Найдем массовую долю воды в конечном растворе:
ω H₂O = m H₂O / m_{конечн. р-ра} = 436 / 488,4 = 0,893 → 89,3%

Ответ: ω H₂O = 89,3%; m_газов = 40,3 г

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