Задание №77979 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают следующие реакции:
[1] 2CuSO₄ + 2H₂O 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄
[2] 2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄
[3] 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O 

2. Найдем число моль сульфата меди(II) и массу его раствора:
V_р-ра CuSO₄ = 750 мл = 0,75 л
n CuSO₄ = c CuSO₄ · V CuSO₄ = 0,8 · 0,75 = 0,6 моль 

m_р-ра CuSO₄ = V_р-ра CuSO₄ · ρ_р-ра CuSO₄ = 750 · 1,08 = 810 г 

3. Найдем число моль кислорода, выделившихся на электродах:
n O₂ = V O₂ / V_m = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль
n Cu = 2n O₂ = 2 · 0,2 = 0,4 моль 

4. Сульфат меди(II) вступил в реакцию электролиза не полностью. Найдем число моль оставшегося сульфата меди(II):
n_{прореаг.} CuSO₄ = n Cu = 0,4 моль
n_ост. CuSO₄ = n CuSO₄ – n_{прореаг.} CuSO₄ = 0,6 – 0,4 = 0,2 моль 

5. Найдем число моль серной кислоты, образовавшейся в реакции №1:
n H₂SO₄ = n Cu = 0,4 моль 

6. Найдем число моль гидроксида натрия и массу его раствора:
V_р-ра NaOH = 500 мл = 0,5 л
n NaOH = c NaOH · V_р-ра NaOH = 3,2 · 0,5 = 1,6 моль 

m_р-ра NaOH = V_р-ра NaOH · ρ_р-ра NaOH = 500 · 1,25 = 625 г 

7. Гидроксид натрия в реакциях №2 и 3 находится в избытке. Найдем число моль и массу оставшегося гидроксида натрия:
n_{прореаг.2} NaOH = 2n_ост. CuSO₄ = 2 · 0,2 = 0,4 моль
n_{прореаг.3} NaOH = 2n H₂SO₄ = 2 · 0,4 = 0,8 моль
n_ост. NaOH = n NaOH – n_{прореаг.2} NaOH – n_{прореаг.3} NaOH = 1,6 – 0,4 – 0,8 = 0,4 моль
m_ост. NaOH = n_ост. NaOH · M NaOH = 0,4 · 40 = 16 г 

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

m Cu = n Cu · M Cu = 0,4 · 64 = 25,6 г
m O₂ = n O₂ · M O₂ = 0,2 · 32 = 6,4 г 

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_{получ. р-ра} = 810 + 625 – 25,6 – 6,4 – 19,6 = 1383,4 г 

9. Найдем массовую долю оставшегося гидроксида натрия в полученном растворе:

ω_ост. NaOH = m_ост. NaOH / m_{получ. р-ра} = 16 / 1383,4 = 0,012 → 1,2% 

Ответ: ω_ост. NaOH = 1,2%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.