Задание №65890 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] CuCl₂ Cu + Cl₂ 
[2] Cu + 4HNO₃  Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2. Найдем число моль хлорида меди(II):
m CuCl₂ = ⍵ CuCl₂ · m_р-ра CuCl₂ = 0,2 · 270 = 54 г
n CuCl₂ = m CuCl₂ / M CuCl₂ = 54 / 135 = 0,4 моль 

3. Допустим, масса раствора уменьшилась только за счет массы выпавшей в осадок меди и выделившегося на аноде хлора
Найдем число моль меди и хлора:
m Cu + m Cl₂ = 13,5 г
n Cu · M Cu + n Cl₂ · M Cl₂ = 13,5

Пусть n Cu = x моль, тогда n Cl₂ = x моль
64x + 71x = 13,5
135x = 13,5

x = 0,1 моль
n Cu = n Cl₂ = 0,1 моль

Исходя из этого, электролиз раствора соли прошел не полностью.

4. Найдем массу выделившегося хлора:
m Cl₂ = n Cl₂ · M Cl₂ = 0,1 · 71 = 7,1 г

5. Найдем число моль азотной кислоты в растворе:
m HNO₃ = ⍵ HNO₃ · m_р-ра HNO₃ = 0,8 · 157,5 = 126 г
n HNO₃ = m HNO₃ / M HNO₃ = 126 / 63 = 2 моль 

Добавленная азотная кислота реагирует с медью, осажденной на катоде. 

6. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли азотной кислоты и меди на свои коэффициенты
HNO₃ : Cu
(2 / 4) : (0,1 / 1)
(0,5 / 1) > (0,1 / 1)
HNO₃ > Cu

Азотная кислота находится в избытке, расчеты ведем по меди.

7. Найдем массу образовавшегося нитрата меди(II):
n Cu(NO₃)₂ = n Cu = 0,1 моль
m Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ · M Cu(NO₃)₂ =  0,1 · 188 = 18,8 г  

8. Найдем массу оксида азота(IV) во второй реакции:
n NO₂ = 2n Cu = 0,2 моль
m NO₂ = n NO₂ · M NO₂ = 0,2 · 46 = 9,2 г  

9. Найдем массу итогового раствора:
m_{итог. р-ра} = m_р-ра CuCl₂ + m_р-ра HNO₃ – m Cl₂ – m NO₂ = 270 + 157,5 – 7,1 – 9,2 = 411,2 г

10. Найдем массовую долю нитрата меди(II) в конечном растворе:
⍵ Cu(NO₃)₂ = m Cu(NO₃)₂ / m_{итог. р-ра} = 18,8 / 411,2 = 0,0457 или 4,57%

Ответ: массовая доля нитрата меди(II) в итоговом растворе 4,57%

Источник: NeoFamily