34

Решение: Расчёт массовой доли соли

ЕГЭ · Химия · Задание 34 · Химические расчёты
ВысокаяФИПИ442B97Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 14 шагов
Условие

Смесь меди и оксида меди(II), в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 46% от общей массы смеси, разделили на две равные части. К первой части добавили избыток разбавленного раствора серной кислоты. При этом образовалось 528 г раствора с массовой долей соли 10%. Ко второй части добавили 700 г разбавленного раствора азотной кислоты, взятого в избытке. Вычислите массовую долю нитрата меди(II) в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения и обозначения 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

14 шагов
1

Запишем уравнения реакций, протекающих в первой части смеси и во второй части смеси.

$$\mathrm{CuO+H_2SO_4\rightarrow CuSO_4+H_2O}$$
2

Медь с разбавленной серной кислотой не реагирует. С разбавленной азотной кислотой медь реагирует с выделением оксида азота(II), а оксид меди(II) нейтрализуется кислотой.

$$\mathrm{3Cu+8HNO_3\rightarrow3Cu(NO_3)_2+2NO\uparrow+4H_2O};\quad \mathrm{CuO+2HNO_3\rightarrow Cu(NO_3)_2+H_2O}$$
3

Обозначим массы меди и оксида меди(II) во всей смеси через $m(\mathrm{Cu})$ и $m(\mathrm{CuO})$. В одном моле меди содержится 29 моль протонов, а в одном моле оксида меди(II) — 37 моль протонов. Поэтому условие о массовой доле протонов имеет вид:

$$\frac{29}{64}m(\mathrm{Cu})+\frac{37}{80}m(\mathrm{CuO})=0{,}46\left(m(\mathrm{Cu})+m(\mathrm{CuO})\right)$$
4

После преобразования получаем соотношение масс компонентов смеси:

$$-0{,}006875m(\mathrm{Cu})+0{,}0025m(\mathrm{CuO})=0;\quad m(\mathrm{CuO})=2{,}75m(\mathrm{Cu})$$
5

В первой части масса сульфата меди(II) в растворе равна:

$$m(\mathrm{CuSO_4})=528\ \text{г}\cdot0{,}10=52{,}8\ \text{г}$$
6

Количество вещества сульфата меди(II), а значит и оксида меди(II) в первой части, равно:

$$n(\mathrm{CuSO_4})=\frac{52{,}8}{160}=0{,}33\ \text{моль};\quad n(\mathrm{CuO})=0{,}33\ \text{моль}$$
7

Масса оксида меди(II) в первой части и во всей исходной смеси соответственно равна:

$$m_1(\mathrm{CuO})=0{,}33\cdot80=26{,}4\ \text{г};\quad m(\mathrm{CuO})=52{,}8\ \text{г}$$
8

По найденному соотношению определяем массу меди во всей смеси:

$$m(\mathrm{Cu})=\frac{52{,}8}{2{,}75}=19{,}2\ \text{г}$$
9

Во второй равной части содержится $9{,}6$ г меди и $26{,}4$ г оксида меди(II). Найдём количество вещества каждого компонента:

$$n(\mathrm{Cu})=\frac{9{,}6}{64}=0{,}15\ \text{моль};\quad n(\mathrm{CuO})=\frac{26{,}4}{80}=0{,}33\ \text{моль}$$
10

По обоим уравнениям реакции из одного моля меди и одного моля оксида меди(II) образуется один моль нитрата меди(II). Поэтому:

$$n(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=0{,}15+0{,}33=0{,}48\ \text{моль}$$
11

Масса нитрата меди(II) в образовавшемся растворе равна:

$$m(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=0{,}48\cdot188=90{,}24\ \text{г}$$
12

При реакции меди выделяется оксид азота(II). Из уравнения реакции следует, что из 3 моль меди образуется 2 моль $\mathrm{NO}$:

$$n(\mathrm{NO})=0{,}15\cdot\frac{2}{3}=0{,}10\ \text{моль};\quad m(\mathrm{NO})=0{,}10\cdot30=3{,}0\ \text{г}$$
13

Масса образовавшегося раствора равна массе второй части смеси и раствора азотной кислоты за вычетом массы выделившегося газа:

$$m_{\text{р-ра}}=\left(\frac{19{,}2+52{,}8}{2}+700\right)-3{,}0=733\ \text{г}$$

Вычисляем массовую долю нитрата меди(II) в образовавшемся растворе:

$$\omega(\mathrm{Cu(NO_3)_2})=\frac{90{,}24}{733}\cdot100\%=12{,}31\%$$
Ответ

Массовая доля нитрата меди(II) в образовавшемся растворе равна $12{,}31\%$.

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

Где здесь ошибаются

Учитывают реакцию меди с разбавленной серной кислотой.

Не учитывают выделение оксида азота(II) при расчёте массы образовавшегося раствора.

Считают массу раствора равной сумме масс второй части смеси и раствора азотной кислоты без вычитания массы газа.

Используют массовую долю протонов только для одного компонента, не составляя уравнение для всей смеси.

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 14 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.