Задание №75621 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекает реакция:
[1] 2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O → 2Cu + 4HNO₃ + O₂

2. Найдем массу кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = V O₂ / V_m = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль
m O₂ = n O₂ ⋅ M O₂ = 0,2 ⋅ 32 = 6,4 г

3. Найдем число моль нитрата меди(II) в растворе и массу этого раствора:
n Cu(NO₃)₂ = C Cu(NO₃)₂ ⋅ V_р-ра Cu(NO₃)₂ = 1,5 ⋅ 0,4 = 0,6 моль
m_р-ра Cu(NO₃)₂ = p_р-ра Cu(NO₃)₂ ⋅ V_р-ра Cu(NO₃)₂ = 1,15 ⋅ 400 = 460 г

n Cu(NO₃)₂ / n O₂ = 0,6 / 0,2
Таким образом, электролиз соли протекает не до конца.

4. Найдем массу меди, выделившуюся на катоде:
n Cu = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
m Cu = n Cu ⋅ M Cu = 0,4 ⋅ 64 = 25,6 г

5. Найдем число моль образовавшейся азотной кислоты:
n HNO₃ = 4n O₂ = 4 ⋅ 0,2 = 0,8 моль

6. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе и массу этого раствора:
n NaOH = C NaOH ⋅ V_р-ра NaOH = 2 ⋅ 0,7 = 1,4 моль
m_р-ра NaOH = p_р-ра NaOH ⋅ V_р-ра NaOH = 1,12 ⋅ 700 = 784 г

7. Гидроксид натрия в первую очередь будет вступать в реакцию с азотной кислотой:
[2] NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O

По условию необходимо найти массовую долю щелочи в конечном растворе. Значит, гидроксид натрия находится в избытке, а азотная кислота – в недостатке.

8. Найдем число моль оставшегося нитрата меди(II):
n_{прореаг.} Cu(NO₃)₂ = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n_ост. Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ – n_{прореаг.} Cu(NO₃)₂ = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль

9. Оставшийся нитрат меди(II) вступает в реакцию с оставшимся гидроксидом натрия:
[3] Cu(NO₃)₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + 2NaNO₃

10. Найдем массу оставшегося гидроксида натрия:
n₂ NaOH = n HNO₃ = 0,8 моль
n₃ NaOH = 2n_ост. Cu(NO₃)₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n₂ NaOH – n₃ NaOH = 1,4 – 0,8 – 0,4 = 0,2 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH ⋅ M NaOH = 0,2 ⋅ 40 = 8 г

11. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра Cu(NO₃)₂ + m_р-ра NaOH – m Cu – m O₂ – m Cu(OH)₂

n Cu(OH)₂ = n_ост. Cu(NO₃)₂ = 0,2 моль
m Cu(OH)₂ = n Cu(OH)₂ ⋅ M Cu(OH)₂ = 0,2 ⋅ 98 = 19,6 г

m_{конечн. р-ра} = 460 + 784 – 25,6 – 6,4 – 19,6 = 1192,4 г

12. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
ω_ост. NaOH = m_ост. NaOH / m_{конечн. р-ра} = 8 / 1192,4 = 0,0067 → 0,67%

Ответ: ω_ост. NaOH = 0,67%

Задание было на ЕГЭ-2025

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)