Задание №70779 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:

2. Найдем число моль нитрата меди(II) в кристаллогидрате:
n Cu(NO₃)₂ · 2H₂O = m Cu(NO₃)₂ · 2H₂O / M Cu(NO₃)₂ · 2H₂O = 55,28 / 224 = 0,25 моль
n Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ · 2H₂O = 0,25 моль

3. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 1,544 / 22,4 = 0,07 моль

4. Найдем число моль оставшегося нитрата меди(II) и образовавшейся азотной кислоты после электролиза:
n_{прореаг.1} Cu(NO₃)₂ = 2n O₂ = 2 · 0,07 = 0,14 моль
n_ост. Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ – n_{прореаг.1} Cu(NO₃)₂ = 0,25 – 0,14 = 0,11 моль
n HNO₃ = 2n_{прореаг.1} Cu(NO₃)₂ = 2 · 0,14 = 0,28 моль

5. Найдем число моль карбоната калия:
n K₂CO₃ = m K₂CO₃ / M K₂CO₃ = 15,8 / 138 = 0,11 моль

Значит, азотная кислота в избытке, расчет ведем по карбонату калия.

6. Найдем массу нитрата калия, образовавшегося во второй реакции:
n KNO₃ = 2n K₂CO₃ = 2 · 0,11 = 0,22 моль
m KNO₃ = n KNO₃ · M KNO₃ = 0,22 · 101 = 22,22 г

7. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_{нас. р-ра} Cu(NO₃)₂ + m H₂O + m K₂CO₃ – m Cu – m O₂ – m CO₂

Найдем массу насыщенного раствора нитрата меди(II). Для этого составим и решим пропорцию:
Пусть m_{нас. р-ра} Cu(NO₃)₂ = x моль, тогда
m Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ · M Cu(NO₃)₂ = 0,25 · 188 = 47 г
47 / x = 141 / 241

x = 80,33; m_{нас. р-ра} Cu(NO₃)₂ = 80,33 г

n Cu = 2n O₂ = 2 · 0,07 = 0,14 моль
m Cu = n Cu · M Cu = 0,14 · 64 = 8,96 г
m O₂ = n O₂ · M O₂ = 0,07 · 32 = 2,24 г

n CO₂ = n K₂CO₃ = 0,11 моль
m CO₂ = n CO₂ · M CO₂ = 0,11 · 44 = 4,84 г

m_{конечн. р-ра} = 80,33 + 55 + 15,8 – 8,96 – 2,24 – 4,84 = 135,09 г

8. Найдем массовую долю нитрата калия в конечном растворе:
ω KNO₃ = m KNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 22,22 / 135,09 = 0,1645 → 16,45%

Ответ: ω KNO₃ = 16,45%

Задание было на ЕГЭ-2024

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)