Задание №63461 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂
[2] 2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂
[3] CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O
[4] NaNO₂ + 2HNO₃ → NaNO₃ + 2NO₂ + H₂O 

2. Найдем число моль протонов в смеси:
m _{протонов} = m _смеси · ω _{протонов} = 120,55 · 0,4928 = 59,41 г
n _{протонов} = m _{протонов} / M _{протона} = 59,41 / 1 = 59,41 моль

3. Пусть число моль нитрата меди(II) в смеси равно x моль, а число моль нитрата натрия равно y моль, тогда
m Cu(NO₃)₂ = 188x г
m NaNO₃ = 85y г 

m Cu(NO₃)₂ + m NaNO₃ = m_смеси
188x + 85y = 120,55

4. Нитрат меди(II) содержит 91 протон, а нитрат натрия – 42 протона.
n _{протонов} в Cu(NO₃)₂ + n _{протонов} в NaNO₃ = n _{протонов}
91x + 42y = 59,41

Составим систему уравнений:
91x + 42y = 59,41
188x + 85y = 120,55

x = 0,08 моль; n Cu(NO₃)₂ = 0,08 моль
y = 1,24 моль; n NaNO₃ = 1,24 моль

5. Найдем числа моль выделившихся газов:
NO₂ содержит 1 атом азота и 2 атома кислорода, O₂ содержит 2 атома кислорода.
Пусть n NO₂ = x моль, n O₂ = y моль, тогда n N = x моль; n O = (2x + 2y) моль.

n N / n O = 3 / 20
x / (2x + 2y) = 3 / 20

(n NO₂ + n O₂) · V_m = V_газов
(x + y) · 22,4 = 11,2

Составим систему уравнений:
x / (2x + 2y) = 3 / 20
(x + y) · 22,4 = 11,2

x = 0,15; n NO₂ = 0,15 моль
y = 0,35; n O₂ = 0,35 моль 

6. Найдем числа моль веществ после протекания реакций 1 и 2:
n₁ Cu(NO₃)₂ = n CuO = 1/2n NO₂ = 0,075 моль
n_ост. Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ – n₁ Cu(NO₃)₂ = 0,08 – 0,075 = 0,005 моль

n₁ O₂ = 1/4n NO₂ = 0,0375 моль
n₂ O₂ = n O₂ – n₁ O₂ = 0,35 – 0,0375 = 0,3125 моль
n NaNO₂ = n₂ NaNO₃ = 2n₂ O₂ = 0,625 моль
n_ост. NaNO₃ = n NaNO₃ – n₂ NaNO₃ = 1,24 – 0,625 = 0,615 моль

7. Найдем массу нитрата меди(II) в конечном растворе:
n₃ Cu(NO₃)₂ = n CuO = 0,075 моль
n_общ. Cu(NO₃)₂ = n₃ Cu(NO₃)₂ + n_ост. Cu(NO₃)₂ = 0,075 + 0,005 = 0,08 моль
m_общ. Cu(NO₃)₂ = 0,08 · 188 = 15,04 г 

8. Найдем массу нитрата натрия в конечном растворе и массу образовавшегося в 4 реакции газа:
n₄ NaNO₃ = n NaNO₂ = 0,625 моль
n_общ. NaNO₃ = n₄ NaNO₃ + n_ост. NaNO₃ = 0,625 + 0,615 = 1,24 моль
m_общ. NaNO₃ = 1,24 · 85 = 105,4 г 

n₄ NO₂ = 2n n₄ NaNO₃ = 2 · 0,625 = 1,25 моль
m₄ NO₂ = 1,25 · 46 = 57,5 г 

9. Найдем массу конечного раствора:
m_{кон. р-ра} = m _смеси – m O₂ – m NO₂ + m_р-ра HNO₃ – m₄ NO₂ = 120,55 – 0,35 · 32 – 0,15 · 46 + 240 – 57,5 = 120,55 – 11,2 – 6,9 + 240 – 57,5 = 284,95 г 

10. Определим массовые доли солей в конечном растворе:
ω NaNO₃ = m_общ. NaNO₃ / m_{кон. р-ра} = 105,4 / 284,95 = 0,3699 → 36,99%
ω Cu(NO₃)₂ = m_общ. Cu(NO₃)₂ / m_{кон. р-ра} = 15,04 / 284,95 = 0,0528 → 5,28% 

Ответ: ω NaNO₃ = 36,99%; ω Cu(NO₃)₂ = 5,28%.

Источник: NeoFamily (курс Юлиана)