РУҚА
34

Решение: Расчёт массовой доли соли

ЕГЭ · Химия · Задание 34 · Химические расчёты
ВысокаяФИПИ1244A3Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 12 шагов
Условие

Раствор нитрата меди(II) массой 2 кг 730 г с массовой долей нитрата меди(II) 18,8%, содержащий в качестве примеси нитрат серебра, разлили на две колбы в соотношении 1 : 2. В первую колбу, содержащую меньшую часть раствора, опустили медную проволоку. После завершения реакции проволоку извлекли из раствора. При этом массовая доля нитрата меди(II) в первой колбе составила 20%. (Возможной реакцией меди с нитратом меди(II) пренебречь.) В раствор во второй колбе внесли порошок цинка, в результате получили бесцветный раствор. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе во второй колбе.

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

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

12 шагов
1

Масса исходного раствора равна $2730\ \text{г}$. Массовая доля нитрата меди(II) составляет 18,8%, поэтому его масса во всём растворе:

$$m(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=2730\cdot 0{,}188=513{,}24\ \text{г}$$
2

Раствор разделили в отношении $1:2$, поэтому масса раствора в первой колбе равна 910 г, а во второй — 1820 г. В первой колбе первоначально содержалось:

$$m_1(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=513{,}24\cdot\frac{1}{3}=171{,}08\ \text{г}$$
3

В первой колбе медь реагирует с нитратом серебра:

$$\mathrm{Cu+2AgNO_3\rightarrow Cu(NO_3)_2+2Ag}$$
4

Пусть $x$ моль меди растворилось. Тогда образовалось $x$ моль $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$ и выделилось $2x$ моль серебра. Принимаем $M(\mathrm{Cu})=64\ \text{г/моль}$, $M(\mathrm{Ag})=108\ \text{г/моль}$, $M(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=188\ \text{г/моль}$. Масса раствора изменилась на $64x-216x=-152x$ г для удалённой проволоки с учётом перехода меди в раствор и осаждения серебра, то есть масса раствора увеличилась на $152x$ г.

$$\frac{171{,}08+188x}{910+152x}=0{,}20$$
5

Решаем уравнение для $x$:

$$171{,}08+188x=182+30{,}4x;\quad 157{,}6x=10{,}92;\quad x=0{,}0693\ \text{моль}$$
6

В первой колбе израсходовалось $x$ моль нитрата серебра, следовательно, во всём исходном растворе его было $3x$ моль. Во второй колбе содержалось $2x$ моль нитрата серебра:

$$n_2(\mathrm{AgNO_3})=2x=0{,}1386\ \text{моль}$$
7

Во второй колбе находилось $342{,}16$ г нитрата меди(II), то есть:

$$n(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=\frac{342{,}16}{188}=1{,}82\ \text{моль}$$
8

Цинк взаимодействует с солями серебра и меди:

$$\mathrm{Zn+2AgNO_3\rightarrow Zn(NO_3)_2+2Ag};\quad \mathrm{Zn+Cu(NO_3)_2\rightarrow Zn(NO_3)_2+Cu}$$
9

Количество образовавшегося нитрата цинка равно сумме количества нитрата меди(II) и половины количества нитрата серебра:

$$n(\mathrm{Zn(NO_3)_2})=1{,}82+\frac{0{,}1386}{2}=1{,}8893\ \text{моль}$$
10

Масса нитрата цинка ($M(\mathrm{Zn(NO_3)_2})=189\ \text{г/моль}$):

$$m(\mathrm{Zn(NO_3)_2})=1{,}8893\cdot189=357{,}1\ \text{г}$$
11

Масса израсходованного цинка равна $1{,}8893\cdot65=122{,}8$ г. Из раствора выпали $0{,}1386\cdot108=15{,}0$ г серебра и $1{,}82\cdot64=116{,}5$ г меди. Поэтому масса конечного раствора:

$$m_{\text{р-ра}}=1820+122{,}8-15{,}0-116{,}5=1811{,}3\ \text{г}$$

Массовая доля соли в конечном растворе:

$$w(\mathrm{Zn(NO_3)_2})=\frac{357{,}1}{1811{,}3}\cdot100\%=19{,}7\%$$
Ответ

Массовая доля соли в конечном растворе составляет примерно 19,7%; солью является нитрат цинка $\mathrm{Zn(NO_3)_2}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать примесь нитрата серебра в исходном растворе.

Считать, что масса раствора не изменяется при осаждении серебра и меди.

Забывать, что во второй колбе нитрат серебра составляет две трети от его общего количества.

Вычислять массовую долю по массе образовавшейся соли, не находя массу конечного раствора.

Закрепить приёмВ теме «Химические расчёты» ещё 309 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 34 ЕГЭ, химия

Разбор этой задачи разложен на 12 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Химические расчёты»: в ней 310 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.