Задание №63783 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] Cu + 4HNO_3(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
[2] Cu₂O + 6HNO_3(конц.) → 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 3H₂O

2. Найдем число моль меди и оксида меди(I) в смеси. Для этого составим и решим систему уравнений:
Пусть n Cu = x моль, тогда m Cu = n Cu · M Cu = 64x г;
Пусть n Cu₂O = y моль, тогда m Cu₂O = n Cu₂O · M Cu₂O = 144y г

m Cu + m Cu₂O = m_смесь
64x + 144y = 99,2 г

По реакции №1 один атом меди отдает 2 электрона
Cu⁰ – 2ē → Cu²⁺
тогда 1 моль Cu отдаст 2 моль электронов

По реакции №2 один атом меди меди отдает 1 электрон
2Cu⁺¹ – 2ē → Cu²⁺
тогда 1 моль Cu₂O отдаст 2 моль электронов 

Чтобы число отданных Cu и Cu₂O электронов относилось как 1 : 3, их надо взять в соотношении 1 : 3

Тогда
x / y = 1 / 3
y = 3x

Получаем систему уравнений:
64x + 144y = 99,2
y = 3x

x = 0,2; n Cu = 0,2 моль
y = 0,6; n Cu₂O = 0,6 моль

3. Найдем массу образовавшегося нитрата меди(II):
n₁ Cu(NO₃)₂ = n Cu = 0,2 моль
n₂ Cu(NO₃)₂ = 2n Cu₂O = 2 · 0,6 = 1,2 моль
n Cu(NO₃)₂ = n₁ Cu(NO₃)₂ + n₂ Cu(NO₃)₂ = 0,2 + 1,2 = 1,4 моль
m Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ · M Cu(NO₃)₂ = 1,4 · 188 = 263,2 г

4. Найдем массу конечного раствора:
n₁ NO₂ = 2n Cu = 2 · 0,2 = 0,4 моль
n₂ NO₂ = 2n Cu₂O = 2 · 0,6 = 1,2 моль
n NO₂ = n₁ NO₂ + n₂ NO₂ = 0,4 + 1,2 = 1,6 моль
m NO₂ = n NO₂ · M NO₂ = 1,6 · 46 = 73,6 г

m_{конечн. р-ра} = m_смеси + m_р-ра HNO₃ – m NO₂ = 99,2 + 800 – 73,6 = 825,6 г

5. Найдем массовую долю нитрата меди(II) в конечном растворе:
ω Cu(NO₃)₂ = m Cu(NO₃)₂ / m_{конечн. р-ра} = 263,2 / 825,6 = 0,3188 → 31,88%

Ответ: ω Cu(NO₃)₂ = 31,88%

Источник: ФИПИ