Банк заданий
Химия
Задание 75624

Задание №75624 ЕГЭ по Химии

Тема : Неорганическая задача

Раздел: Задачи

34 линия

Не выполнено

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 800 мл раствора сульфата меди(II) с концентрацией соли 0,75 моль/л и плотностью 1 г/мл. Электролиз проводили до тех пор, пока на аноде не выделилось 6,4 г газа. В получившийся раствор добавили 875 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией щелочи 1,5 моль/л и плотностью 1,12 г/мл. Определите массовую долю щелочи в конечном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

1. По условию протекает реакция:
[1] 2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + 2H₂SO₄+ O₂

2. Найдем число моль кислорода, выделившегося на аноде:
n O₂ = m O₂/ M O₂ = 6,4 / 32 = 0,2 моль

3. Найдем число моль сульфата меди(II) в растворе и массу этого раствора:
n CuSO₄= C CuSO₄⋅ V_р-ра CuSO₄= 0,75 ⋅ 0,8 = 0,6 моль
m_р-ра CuSO₄= ρ_р-ра CuSO₄⋅ V_р-ра CuSO₄= 1 ⋅ 800 = 800 г

n CuSO₄ / 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 серной кислоты:
n H₂SO₄= 2n O₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль

6. Найдем число моль гидроксида натрия в растворе и массу этого раствора:
n NaOH = C NaOH ⋅ V_р-ра NaOH = 1,5 ⋅ 0,875 = 1,3 моль
m_р-ра NaOH = ρ_р-ра NaOH ⋅ V_р-ра NaOH = 1,12 ⋅ 875 = 980 г

7. Гидроксид натрия в первую очередь будет вступать в реакцию с серной кислотой:
[2] 2NaOH + H₂SO₄→ Na₂SO₄ + 2H₂O

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

8. Найдем число моль оставшегося сульфата меди(II):
n_{прореаг.}CuSO₄ = 2n O₂ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n_ост.CuSO₄ = n CuSO₄ – n_{прореаг.}CuSO₄ = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль

9. Оставшийся сульфат меди(II) вступает в реакцию с оставшимся гидроксидом натрия:
[3] CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

10. Найдем массу оставшегося гидроксида натрия:
n₂ NaOH = 2n H₂SO₄= 0,8 моль
n₃ NaOH = 2n_ост. CuSO₄ = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n₂ NaOH – n₃ NaOH = 1,3 – 0,8 – 0,4 = 0,1 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH ⋅ M NaOH = 0,1 ⋅ 40 = 4 г

11. Найдем массу конечного раствора:
m_{конечн. р-ра} = m_р-ра CuSO₄ + m_р-ра NaOH – m Cu – m O₂ – m Cu(OH)₂

n Cu(OH)₂ = n_ост. CuSO₄ = 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} = 800 + 980 – 25,6 – 6,4 – 19,6 = 1728,4 г

12. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в конечном растворе:
ω_ост. NaOH = m_ост. NaOH / m_{конечн. р-ра} = 4 / 1728,4 = 0,0023 → 0,23%

Ответ: ω_ост. NaOH = 0,23%

Задание было на ЕГЭ-2025

Источник: Реальное задание ЕГЭ (собрано NeoFamily)