34

Решение: Массовая доля соли в растворе

ЕГЭ · Химия · Задание 34 · Химические расчёты
ВысокаяФИПИ5CEB3BРазвёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 14 шагов
Условие

Смесь меди и оксида меди(II), в которой массовая доля атомов меди равна 96%, растворили в 472 г концентрированной серной кислоты, взятой в избытке. Минимальная масса 10%-ного раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с выделившимся при этом газом, составляет 200 г. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения исходной смеси в кислоте.

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

14 шагов
1

Медь реагирует с концентрированной серной кислотой с выделением диоксида серы:

$$\mathrm{Cu + 2H_2SO_4(conc.) \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O}$$
2

Оксид меди(II) реагирует с серной кислотой без выделения газа:

$$\mathrm{CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O}$$
3

Масса гидроксида натрия в растворе равна:

$$m(\mathrm{NaOH}) = 200\ \mathrm{г} \cdot 0{,}10 = 20\ \mathrm{г}$$
4

Количество вещества гидроксида натрия:

$$n(\mathrm{NaOH}) = \frac{20\ \mathrm{г}}{40\ \mathrm{г/моль}} = 0{,}5\ \mathrm{моль}$$
5

Диоксид серы реагирует с гидроксидом натрия в соотношении 1:2:

$$\mathrm{SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}$$
6

Количество выделившегося диоксида серы и, следовательно, количество меди в исходной смеси:

$$n(\mathrm{SO_2}) = \frac{0{,}5}{2} = 0{,}25\ \mathrm{моль};\quad n(\mathrm{Cu}) = 0{,}25\ \mathrm{моль}$$
7

Пусть $n(\mathrm{CuO}) = y$ моль. По условию массовая доля атомов меди в смеси равна 96%:

$$\frac{64\cdot0{,}25 + 64y}{64\cdot0{,}25 + 80y} = 0{,}96$$
8

Решая уравнение, получаем:

$$16 + 64y = 0{,}96(16 + 80y);\quad y = 0{,}05\ \mathrm{моль}$$
9

Количество вещества сульфата меди(II) равно сумме количеств меди и оксида меди(II), так как в каждой реакции образуется по одному молю $\mathrm{CuSO_4}$:

$$n(\mathrm{CuSO_4}) = 0{,}25 + 0{,}05 = 0{,}30\ \mathrm{моль}$$
10

Масса соли в образовавшемся растворе:

$$m(\mathrm{CuSO_4}) = 0{,}30\ \mathrm{моль} \cdot 160\ \mathrm{г/моль} = 48\ \mathrm{г}$$
11

Масса исходной смеси:

$$m(\text{смеси}) = 0{,}25\cdot64 + 0{,}05\cdot80 = 20\ \mathrm{г}$$
12

Масса выделившегося диоксида серы:

$$m(\mathrm{SO_2}) = 0{,}25\ \mathrm{моль} \cdot 64\ \mathrm{г/моль} = 16\ \mathrm{г}$$
13

Так как серная кислота взята в избытке, масса раствора после реакции равна массе исходных веществ за вычетом массы выделившегося газа:

$$m(\text{раствора}) = 472 + 20 - 16 = 476\ \mathrm{г}$$

Массовая доля сульфата меди(II) в растворе:

$$\omega(\mathrm{CuSO_4}) = \frac{48\ \mathrm{г}}{476\ \mathrm{г}}\cdot100\% \approx 10{,}1\%$$
Ответ

Массовая доля соли $\mathrm{CuSO_4}$ в образовавшемся растворе равна $10{,}1\%$.

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

Где здесь ошибаются

Не учитывают, что газ выделяется только при реакции меди с концентрированной серной кислотой.

Используют массу всего 10%-ного раствора гидроксида натрия вместо массы растворённого $\mathrm{NaOH}$.

Забывают вычесть массу выделившегося $\mathrm{SO_2}$ при вычислении массы конечного раствора.

Считают, что оксид меди(II) образует газ при взаимодействии с серной кислотой.

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.