Эта задача была в задания официального пробника от ФИПИ, прошедшего 03 февраля 2024 года. В основной волне ЕГЭ 2023 года были такие же задачи. Цифры ученики называли по памяти, я их немного отредактировала. Возможно в самой задаче цифры были другими.
Условие: Смесь меди и оксида меди(I) общей массой 49,6 г полностью растворили в 300 г концентрированной азотной кислоты, взятой в избытке. Известно, что при этом атомы меди в оксиде меди(I) отдали в общей сложности в 3 раза больше электронов, чем атомы металлической меди. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
Решение:
(1) Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
в этой реакции: Cu⁰ - 2e = Cu⁺² , видим, что 1 моль Cu⁰ отдает 2е
Пусть n(Cu) = x моль, тогда Cu⁰ отдаст электронов n(e)₁ = 2x моль
(2) Cu₂O + 6HNO₃ = 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 3H₂O
в этой реакции: 2Cu⁺ + 2e = 2Cu⁺²
видим, что 2 моля Cu⁺ отдадут 2e, а 1 моль Cu2О отдаст 2e
Пусть n(Cu₂O) = y моль, тогда Cu2О отдадут n(e)₂ = 2y моль
По условию атомы меди в Cu₂O отдали n(e)₁ = 2y, и это в общей сложности в 3 раза больше электронов, чем атомы металлической меди Cu⁰: n(e)₁ = 2x моль
3*2x=2y или y=3x
Нам дана масса смеси m(смеси)=m(Cu) + m(Cu₂O)=49,6 г
m(Cu₂O) = 144y г, m(Cu) = 64х г
64x + 144y = 49,6
64x + 144*3x = 49,6
496х = 49,6
х = 0,1 моль= n(Cu)
у = 0,3 моль= n(Cu₂O)
В растворе осталась соль Cu(NO₃)₂. ω (соли) = m(соли)/m (конечного р-ра)
По уравнениям реакций
n (Cu(NO₃)₂)₁ =n(Cu)1= 0,1 моль
n(Cu₂O)₂= n (Cu(NO₃))₂*2= 0,6 моль
n(Cu(NO₃)₂)общ = n (Cu(NO₃)₂)₁ + n (Cu(NO₃)₂)₂ = 0,7 моль
m(Cu(NO3)₂) общ = n·M = 0,7·188 = 131,6 г
m(конечного р-ра) = m(смеси) + mр-ра(HNO₃) - m(NO₂)общ
m(смеси Cu и Cu₂O)= 49,6 г. по условию задачи
n(NO₂)₁= 2n(Cu) = 0,2 моль, n (NO₂)₂ = 2n(Cu₂O)2 = 0,6 моль
n(NO₂) общ = n (NO₂)₁ + n (NO₂)₂ = 0,8 моль
m(NO₂) = n·M = 0,8·46 = 36,8 г
mр-ра = m(смеси) + mр(HNO₃) - m(NO₂) = 49,6 + 300 – 36,8 = 312,8 г
ω(Cu(NO₃)₂) = m((Cu(NO₃)₂)/mр-ра = 131,6/312,8 = 0,421 или 42,1%
Ответ: ω(Cu(NO₃)₂) = 42,1%
Сохрани себе. Перешли другу.
И, конечно, подпишись на группу!
Присылай задачи и задания. Будем решать.
