Задание №81624 ЕГЭ по Химии

1. По условию протекают реакции
[1] Cu + 4HNO_3(конц.) ⟶ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
[2] Cu₂O + 6HNO_3(конц.) ⟶ 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 3H₂O
[3] NaOH + HNO₃ ⟶ NaNO₃ + H₂O

2. Найдем число моль нитрата меди(II) в полученном растворе:
m Cu(NO₃)₂ = m_р-ра · ω Cu(NO₃)₂ = 470 · 0,4 = 188 г
n Cu(NO₃)₂ = m Cu(NO₃)₂ / M Cu(NO₃)₂ = 188 / 188 = 1 моль

3. Найдем массы меди и оксида меди(I) в исходной смеси:
Пусть n Cu = x моль, тогда n₁ Cu(NO₃)₂ = x моль
n₂ Cu(NO₃)₂ = n Cu(NO₃)₂ – n₁ Cu(NO₃)₂ = (1 – x) моль
n Cu₂O = n₂ Cu(NO₃)₂ / 2 = (1 – x) / 2 = (0,5 – 0,5x) моль

m Cu = n Cu · M Cu = 64x г
m Cu₂O = n Cu₂O · M Cu₂O = (0,5 – 0,5x) · 144 = (72 – 72x) г

По условию m Cu : m Cu₂O как 8 : 9, тогда
64x / (72 – 72x) = 8 / 9
x = 0,5

n Cu = 0,5 моль
m Cu = 64 · 0,5 = 32 г
n Cu₂O = 0,5 – 0,5 · 0,5 = 0,25 моль
m Cu₂O = n Cu₂O · M Cu₂O = 0,25 · 144 = 36 г 

4. Найдем число моль гидроксида натрия:
Пусть n NaOH = y моль, тогда m NaOH = 40y г

По условию m NaOH : m Cu как 20 : 8, тогда
40y / 32 = 20 / 8
y = 2

n NaOH = 2 моль

5. Найдем массу раствора азотной кислоты:
n NO₂ = 2n Cu + 2n Cu₂O = 2 · 0,5 + 2 · 0,25 = 1,5 моль
m NO₂ = n NO₂ · M NO₂ = 1,5 · 46 = 69 г
m_{2 р-ра} = m Cu + m Cu₂O + m_р-ра HNO₃ – m NO₂ = 470 г
m_р-ра HNO₃ = m_{2 р-ра} – m Cu – m Cu₂O + m NO₂ = 470 – 32 – 36 + 69 = 471 г

6. Найдем массу азотной кислоты:
n₁ HNO₃ = 4n Cu = 4 · 0,5 = 2 моль
n₂ HNO₃ = 6n Cu₂O = 6 · 0,25 = 1,5 моль
n₃ HNO₃ = n NaOH = 2 моль
n HNO₃ = n₁ HNO₃ + n₂ HNO₃ + n₃ HNO₃ = 2 + 1,5 + 2 = 5,5 моль
m HNO₃ = n HNO₃ · M HNO₃ = 5,5 · 63 = 346,5 г

7. Найдем массовую долю азотной кислоты в исходном растворе:
ω HNO₃ = m HNO₃ / m_р-ра HNO₃ = 346,5 / 741 = 0,7357 → 73,57%

Ответ: массовая доля азотной кислоты в исходном растворе равна 73,57%

Источник: Сборник Добротина Д. Ю.