Задание №70780 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции:
[1] 2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O – (электролиз) → 2Cu + O₂ + 4HNO₃
[2] K₂CO₃ + 2HNO₃ → 2KNO₃ + CO₂ + H₂O

2. Найдем число моль нитрата меди(II) в кристаллогидрате:
n Cu(NO₃)₂ · 6H₂O = m Cu(NO₃)₂ · 6H₂O / M Cu(NO₃)₂ · 6H₂O = 53,28 / 296 = 0,18 моль
n Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ · 6H₂O = 0,18 моль

3. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 1,344 / 22,4 = 0,06 моль

4. Найдем число моль оставшегося нитрата меди(II) и образовавшейся азотной кислоты после электролиза:
n_{прореаг.1} Cu(NO₃)₂ = 2n O₂ = 2 · 0,06 = 0,12 моль
n_ост. Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ – n_{прореаг.1} Cu(NO₃)₂ = 0,18 – 0,12 = 0,06 моль

n HNO₃ = 2n_{прореаг.1} Cu(NO₃)₂ = 2 · 0,12 = 0,24 моль

5. Найдем число моль карбоната калия:
n K₂CO₃ = m K₂CO₃ / M K₂CO₃ = 13,8 / 138 = 0,1 моль

6. Определим, кто из реагентов во второй реакции находится в недостатке:
поделим моли азотной кислоты и карбоната калия на свои коэффициенты
HNO₃ : K₂CO₃
(0,24 / 2) : (0,1 / 1)
(0,12 / 1) > (0,1 / 1)
HNO₃ > K₂CO₃

Приходим к выводу, что K₂CO₃ находится в недостатке, а HNO₃ в избытке. Далее расчеты идут по недостатку, то есть по карбонату калия.

7. Найдем массу нитрата калия, образовавшегося во второй реакции:
n KNO₃ = 2n K₂CO₃ = 2 · 0,1 = 0,2 моль
m KNO₃ = n KNO₃ · M KNO₃ = 0,2 · 101 = 20,2 г

8. 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 = 0,18 · 188 = 33,84 г
33,84 / x = 141 / 241

x = 57,84; m_{нас. р-ра} Cu(NO₃)₂ = 57,84 г

n Cu = 2n O₂ = 2 · 0,06 = 0,12 моль
m Cu = n Cu · M Cu = 0,12 · 64 = 7,68 г

m O₂ = n O₂ · M O₂ = 0,06 · 32 = 1,92 г

n CO₂ = n K₂CO₃ = 0,1 моль
m CO₂ = n CO₂ · M CO₂ = 0,1 · 44 = 4,4 г

m_{конечн. р-ра} = 57,84 + 35 + 13,8 – 7,68 – 1,92 – 4,4 = 92,64 г

8. Найдем массовую долю нитрата калия в конечном растворе:
ω KNO₃ = m KNO₃ / m_{конечн. р-ра} = 20,2 / 92,64 = 0,218 → 21,8%

Ответ: ω KNO₃ = 21,8%

Задание было на ЕГЭ-2024

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)