Задание №8431 ЕГЭ по Химии

1. Уравнение реакции:
[1] CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu

2. Найдем массу воды:
ρ H₂O = 1 г/мл
m H₂O = ρ‎ H₂O · V H₂O = 1 · 320 = 320 г

3. Найдем массу сульфата меди(II) в насыщенном растворе:
Пусть х г равна масса сульфата меди(II) в насыщенном растворе, тогда:
21,95 / 100 = х / 320

x = 70,24
m CuSO₄ = 70,24 г

4. Найдем число моль сульфата меди(II):
n CuSO₄ = m CuSO₄ / M CuSO₄ = 70,24 / 160 = 0,44 моль 

5. Так как по условию дано, что соотношение атомов меди к атомам кислорода в растворе 1 : 78, делаем вывод, что не весь CuSO₄ вступил в реакцию №1, так как он является единственным источником атомов меди в растворе
Пусть число моль прореагировавшего сульфата меди(II) равно y, тогда:

n FeSO₄ = y моль
n_ост CuSO₄ = n CuSO₄ – n_{прореаг} CuSO₄ = (0,44 – y) моль
n Cu в растворе = (0,44 – y) моль

Атомы кислорода содержит вода, полученный сульфат железа(II) и непрореагировавший сульфат меди(II):
n H₂O = m H₂O / M H₂O = 320 / 18 = 17,78 моль

n O в растворе = n H₂O + 4n_ост CuSO₄ + 4n FeSO₄ = 17,78 + 4 · (0,44 – y + y) = 19,54 моль

n Cu в растворе / n O в растворе = 1 / 78
(0,44 – y) / 19,54 = 1 / 78

y = 0,19 моль
n_{прореаг} CuSO₄ = 0,19 моль
n FeSO₄ = 0,19 моль

6. Так как взята холодная концентрированная азотная кислота, она не будет реагировать с железом. При опускании в азотную кислоту пластинки пойдет реакция:
[2] Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O 

7. Найдем число моль азотной кислоты, необходимой для растворения осевшей на пластинку меди:
n Сu = n_{прореаг} CuSO₄ = 0,19 моль
n HNO₃ = 4n Cu = 4 · 0,19 = 0,76 моль

8. Найдем массу азотной кислоты:
m HNO₃ = n HNO₃ · M HNO₃ = 0,76 · 63 = 47,88 г 

9. Найдем массу раствора азотной кислоты:
m_р-р HNO₃ = V HNO₃ · ρ HNO₃ = 50 · 1,2 = 60 г

10. Найдем массовую долю азотной кислоты:
ω HNO₃ = m HNO₃ / m_р-р HNO₃ = 47,88 / 60 = 0,798 → 79,8%

Ответ: массовая доля азотной кислоты 79,8%

Источник: NeoFamily