Реальный ЕГЭ по химии 2018. Задание 34

Реальный ЕГЭ по химии 2018. Задание 34

Представляем вашему вниманию задание 34 — Реальный ЕГЭ по химии 2018 с подробными текстовыми решениями, видеообъяснениями и ответами.

---

ВНИМАНИЕ — в ЕГЭ 2022 года это будет задание 33

---

Задания 34 из реальных КИМов ЕГЭ по химии 2018

Вариант 1

При термической обработке нитрата меди (II) массой 94 г часть вещества разложилась и выделилось 11,2 л смеси газов. К полученному твердому остатку добавили 292 г 10 % раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.

Решение.

• Запишем уравнение термического разложения нитрата меди (II):

2Cu(NO₃)₂→  2CuО + 4NO₂ + O₂  + {Cu(NO₃)₂}_ост.    (1),

где {Cu(NO₃)₂}_ост.  – неразложившаяся часть нитрата меди (II).

• Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида меди (II) и оставшегося нитрата меди (II).
• С соляной кислотой реагирует только один компонент твердого остатка – образовавшийся CuО:

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O                                 (2)

• Рассчитаем количество вещества образовавшейся газовой смеси:

n(NO₂ + O₂) = 11,2 л / 22,4 л/моль = 0,5моль.

• Из уравнения(1): n(CuО) = n(NO₂ + O₂) ∙ 2/5= 0,5моль∙ 2/5 = 0,2моль.
• По уравнению(2) рассчитаем количество вещества соляной кислоты, вступившей в реакцию с CuО:

n(HCl_{(реакц.)}) = 2∙n(CuО) = 2∙0,2моль = 0,4моль.

• Найдем общую массу и количество вещества соляной кислоты, взятой для реакции:

m(HCl _(общ.))_в-ва = m(HCl _(общ.))_р-ра∙ω(HCl) = 292 г∙ 0,1 = 29,2 г.

n(HCl _(общ.)) = m(HCl _(общ.))_в-ва/M(HCl) = 29,2 г / 36,5 г/моль = 0,8 моль.

• Найдем количество вещества и массу оставшейся соляной кислоты в полученном растворе:

n(HCl_(ост.)) = n(HCl _(общ.)) – n(HCl_{(реакц.)}) = 0,8 моль – 0,4 моль = 0,4моль.

m(HCl_(ост.)) = n(HCl_(ост.))∙M(HCl) = 0,4 моль∙ 36,5 г/моль = 14,6г.

• Найдем массу конечного раствора m_{кон.р-ра}:

m_{кон.р-ра}= m(CuО) + m(Cu(NO₃)_2(ост.)) + m(HCl _(общ.))_р-ра

• Рассчитаем массу образовавшегося СuO:

m(CuО) = n(CuО)∙M(CuО) = 0,2 моль ∙ 80 г/ моль = 16 г.

• Рассчитаем массу неразложившегося Cu(NO₃)₂:

n(Cu(NO₃)_{2(реакц.)}) = n(CuО) = 0,2 моль,

где Cu(NO₃)_{2(реакц.)} – разложившаяся часть нитрата меди (II).

m(Cu(NO₃)_{2(реакц.)}) = n(Cu(NO₃)_{2(реакц.)}) ∙ M(Cu(NO₃)₂) = 0,2 моль ∙ 188 г/моль = 37,6 г.

m(Cu(NO₃)_2(ост.)) = m(Cu(NO₃)_2(нач.)) – m(Cu(NO₃)_{2(реакц.)}) = 94 г – 37,6 г = 56,4 г.

• m_{кон.р-ра}= m(CuО) + m(Cu(NO₃)_2(ост.)) + m(HCl _(общ.))_р-ра = 16г +56,4г + 292 г =364,4г
• Определиммассовую долю соляной кислоты в полученном растворе ω(HCl)_кон.р-р:

ω(HCl)_кон.р-р  = m(HCl_(ост.))/m_{кон.р-ра}  = 14,6г / 364, 4г = 0,0401 (4,01 %)

Ответ:ω(HCl) = 4,01 %

---

Вариант 2

При прокаливании смеси карбоната натрия и карбоната магния до постоянной массы выделилось 4,48 л газа. Твердый остаток полностью прореагировал с 73 г 25%-ого раствора соляной кислоты. Рассчитайте массовую долю карбоната натрия в исходной смеси.

Решение.

• Запишем уравнение термического разложения карбоната магния:

MgCO₃→MgО + CO₂ (1)

• Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида магния и исходного карбоната натрия.С соляной кислотой реагируют оба компонента твердого остатка:

MgO+ 2HCl → MgCl₂ + H₂O(2)

Na₂CO₃ + 2HCl → MgCl₂ + CO₂↑ +  H₂O                (3)

• Рассчитаем количество вещества выделившегосяCO₂, выделившегося при разложении MgCO₃:

n(CO₂) = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль.

• Из уравнения(1): n(MgО) = n(CO₂) = 0,2 моль,

m(MgО) = n(MgО)∙M(MgО) = 0,2 моль ∙ 40 г/ моль = 8 г.

• Найдём количество вещества соляной кислоты, потребовавшейся для реакции с MgO:

n(HCl)₂ = 2∙n(MgО) = 2∙0,2 моль  = 0,4 моль.

• Найдём общую массу и количество вещества соляной кислоты, взятой для реакции:

m(HCl_(общ.))_в-ва = m(HCl _(общ.))_р-ра ∙ ω(HCl) = 73 г ∙ 0,25 = 18,25 г,

n(HCl_(общ.)) = m(HCl _(общ.))_в-ва/ M(HCl) = 18,25 г / 36,5 г/моль = 0,5 моль.

• Найдём количество вещества соляной кислоты, потребовавшейся для реакции с Na₂CO₃:

n(HCl)₃ = n(HCl_(общ.)) – n(HCl)₂ = 0,5 моль – 0,4 моль = 0,1 моль.

• Найдем количество вещества и массу карбоната натрия в исходной смеси.

Из уравнения(3): n(Na₂CO₃) = 0,5∙n(HCl)₃= 0,5∙0,1 моль = 0,05 моль.

m(Na₂CO₃) = n(Na₂CO₃) ∙M(Na₂CO₃) = 0,05моль,∙ 106 г/моль = 5,3 г.

• Найдем количество вещества и массу карбоната магния в исходной смеси.

Из уравнения (1): n(MgCO₃) = n(CO₂) = 0,2 моль,

m(MgCO₃) = n(MgCO₃) ∙M(MgCO₃) = 0,2 моль∙ 84г/моль = 16,8г.

• Определим массу исходной смеси и массовую долю карбоната натрия в ней:

m(MgCO₃ + Na₂CO₃) = m(MgCO₃)+ m(Na₂CO₃) = 16,8 г + 5,3 г = 22,1г.

ω(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃) / m(MgCO₃ + Na₂CO₃) = 5,3 г / 22,1г = 0,24 (24 %).

Ответ:ω(Na₂CO₃) = 24 %.

---

Вариант 3

При нагреванииобразца нитрата серебра(I) часть вещества разложилась, при этом образовался твердый остаток массой 88 г. К этому остатку добавили200 г 20%-ного раствора соляной кислоты, в результате чего образовался раствор массой 205,3 г с массовой долей соляной кислоты 15,93 %. Определите объем смеси газов, выделившейся при разложении нитрата серебра(I).

Решение.

• Запишем уравнение разложения нитрата серебра (I):

2AgNО₃→ 2Ag + 2NО₂ + O₂+{AgNО₃}_ост. (1)

где {AgNO₃}_ост.  – неразложившаяся часть нитрата серебра (I).

• Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося серебра и оставшегося нитрата серебра (I).
• С соляной кислотой реагирует только нитрат серебра (I):

AgNО₃+ HCl → AgCl↓ + HNO₃(2)

• Вычислим массу и количество вещества соляной кислоты в ее исходном растворе:

m(HCl)_иcx. = 20г ∙ 0,2 = 40г

n(HCl)_иcx.= 40г / 36,5 г/моль = 1,1моль

• Вычислим массу и количество вещества соляной кислоты в образовавшемся растворе:

m(HCl)_кон. = 205,3 г ∙ 0,1593 = 32,7 г

n(HCl)_кон.= 32,7 г / 36,5 г/моль = 0,896 моль(0,9 моль)

• Вычислим количество вещества соляной кислоты, пошедшей на реакцию с AgNО₃:

n(HCl)_реакц = 1,1 моль – 0,896 моль = 0,204 моль(0,2 моль)

• Найдем количество вещества и массу неразложившегося нитрата серебра:

По уравнению (2) n(AgNО₃)_ocт.=  n(HCl)_реакц.= 0,204 моль.   (0,2 моль)

m(AgNО₃)_ocт.= (AgNО₃)_ocт.∙ M(AgNО₃) = 0,204 моль∙ 170 г/моль = 34,68г.(34 г)

• Найдем массу образовавшегося серебра:

m(Ag) = m_{остатка} – m((AgNО₃)_ocт) = 88 г – 34,68 г = 53,32 г.(54 г)

n(Ag) = m(Ag)/ M(Ag) = 53,32 г / 108 г/моль = 0,494 моль.   (0,5 моль)

• Найдем количество вещества и объем смеси газов, образовавшихся при разложении нитрата серебра:
• По уравнению (1) n(NО₂ + O₂) =3/2∙n(Ag) = 3/2 ∙0,494моль= 0,741моль(0,75 моль)

V(NO₂ + O₂) = n(NO₂ + O₂) ∙V_m= 0,741моль∙ 22,4 л/моль = 16,6л.(16,8л).

Ответ: V(NO₂ + O₂) = 16,6л. (16,8л).

---

Вариант 4

При разложении образца карбоната бария выделился газ объемом 4,48 л (в пересчете на н. у.). Масса твердого остатка составила 50 г. После этого к остатку последовательно добавили 100 мл воды и 200 г 20%-ного раствора сульфата натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе.

Решение.

• Запишем уравнение термического разложения карбоната бария:

ВаСО₃→  ВаО + СО₂(1)

• Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида бария и неразложившегося карбоната бария.
• При добавлении воды, оксид бария растворяется:

ВаО + Н₂О → Ва(ОН)₂(2)

и образовавшийся гидроксид бария взаимодействует далее с сульфатом натрия:

Ва(ОН)₂+ Na₂SO₄ → ВаSO₄↓ + 2NaOH(3)

• Карбонат бария нерастворим в воде, поэтому в раствор не переходит.
• Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при прокаливании карбоната бария:

n(СO₂) = 4,48 л / 22,4 л/моль  = 0,2 моль,

Из уравнения (1): n(BaО) = n(CO₂) = 0,2 моль,

m(ВаО) = n(ВаО)∙M(ВаО) = 0,2 моль ∙ 153 г/моль = 30,6 г.

• Определим, какой из реагентов Ва(ОН)₂ или Na₂SO₄ вступает в реакцию полностью.
• Вычислим массу и количество вещества сульфата натрия:

m(Na₂SO₄)_в—ва = m(Na₂SO₄)_р—ра∙ ω(Na₂SO₄) = 200 г ∙ 0,2 =  40 г

n(Na₂SO₄) = m(Na₂SO₄)_в—ва/ M(Na₂SO₄) = 40г / 142г/моль= 0,282моль.

• Из уравнения(2): n(BaО) = n(Ва(ОН)₂) = 0,2 моль.
• Значит, сульфат натрия взят в избытке, а гидроксид бария реагирует полностью.
• Вычислим количество вещества и массу образовавшегося гидроксида натрия:

Из уравнения (3): n(NaOH) = 2∙n(Ва(ОН)₂) = 2∙0,2 моль = 0,4 моль

m(NaOH)_в-ва = n(NaOH) ∙ M(NaOH) = 0,4 моль ∙ 40 г/моль = 16 г.

• Вычислим массу образовавшегося раствора:

m_{кон.р-ра} = m(ВаО) + m(Н₂O) +m(Na₂SO₄)_р-ра – m(ВаSO₄)

m(Н₂O) = ρ(Н₂O) ∙V(Н₂O) = 1 г/мл∙ 100 мл = 100 г

Из уравнения (3): n(ВаSO₄) = n(Ва(ОН)₂) = 0,2 моль

m(ВаSO₄) = n(ВаSO₄) ∙ M(ВаSO₄) = 0,2 г/моль ∙ 233 моль = 46,6 г.

m_{кон.р-ра} = m(ВаО) + m(Н₂O) +m(Na₂SO₄)_р-ра – m(ВаSO₄) = 30,6 г + 100 г + 200 г – 46,6 г  = 284г.

• Массовая доля гидроксида натрия в растворе равна:

ω(NaOH) = m(NaOH) / m_{кон.р-ра} = 16 г /284 г  = 0,0563 (5,63 %).

Ответ: ω(NaOH) = 5,63 %.

---

Вариант 5

При нагревании образца нитрата магния часть вещества разложилась. Масса твердого остатка составила 15,4 г. Этот остаток может прореагировать с 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массу исходного образца и объем выделившихся газов (в пересчете на н. у.).

Решение.

• Запишем уравнение термического разложения нитрата магния:

2Mg(NO₃)₂→t  2MgО + 4NO₂ + O₂  + {Mg(NO₃)₂}_ост.    (1),

где {Cu(NO₃)₂}_ост.  – неразложившаяся часть нитрата магния.

• Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида магния и оставшегося нитрата магния. С гидроксидом натрия реагирует только один компонент твердого остатка – оставшийсяMg(NO₃)₂:

Mg(NO₃)₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaNO₃                              (2)

• Найдем количество вещества и массу гидроксида натрия:

m(NaOH) = m(NaOH)_р-ра ∙ ω(NaOH) = 20 г ∙ 0,2 = 4 г

n(NaOH)_. = m(NaOH)/ М(NaOH) = 4 г / 40 г/моль = 0,1 моль.

Из уравнения(2): n(Mg(NO₃)₂)_ост. = 0,5∙n(NaOH) = 0,5∙0,1 моль = 0,05 моль,

m(Mg(NO₃)₂)_ост. = n(Mg(NO₃)₂)_ост. ∙ M(Mg(NO₃)₂) = 0,05моль,∙ 148г/моль = 7,4г.

• Найдем массу и количество вещества оксида магния:

m(MgО) = m_{остатка} – m(Mg(NO₃)₂)_ост. = 15,4г – 7,4г = 8г.

n(MgО)_. = m(MgО)/ М(MgО) = 8г / 40 г/моль = 0,2моль.

• Найдем количество вещества и объем газовой смеси:

Из уравнения (1): n(NO₂ + O₂) = 5/2 ∙n(CuО)= 5/2 ∙ 0,2моль= 0,5 моль.

V(NO₂ + O₂) = n(NO₂ + O₂) ∙V_m= 0,5 моль∙ 22,4 л/моль = 11,2 л.

• Найдем количество вещества и массу исходного карбоната магния:

Изуравнения(1): n(Mg(NO₃)₂)_реакц. = n(MgО) = 0,2 моль.

m(Mg(NO₃)₂)_реакц.  = n(Mg(NO₃)₂)_реакц. ∙ M(Mg(NO₃)₂) = 0,2 моль,∙ 148 г/моль = 29,6г.

m(Mg(NO₃)₂)_исх. = m(Mg(NO₃)₂)_реакц. +m(Mg(NO₃)₂)_ост = 29,6 г+7,4г = 37г.

Ответ:V(NO₂ + O₂) = 11,2 л; m(Mg(NO₃)₂) = 37 г.

---

Вариант 6

При разложении образца карбоната бария выделился газ объемом 1,12 л (в пересчете на н. у.). Масса твердого остатка составила 27,35 г. После этого к остатку добавили 73 г 30%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в образовавшемся растворе.

• При разложении карбоната бария образуется оксид бария и выделяется углекислый газ:

ВаСО₃→t  ВаО + СО₂

• Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при прокаливаниикарбоната бария:

n(СO₂) = 1,12 л / 22,4 л/моль  = 0,05 моль,

следовательно, в результате реакции разложения карбоната бария образовалось 0,05 моль оксида бария и прореагировало также 0,05 моль карбоната бария. Вычислим массу образовавшегося оксида бария:

m(ВаО) = 153 г/моль ∙ 0,05 моль = 7,65 г.

• Вычислим массу и количество вещества оставшегося карбоната бария:

m(ВаСО₃)_ост. = 27,35 г – 7,65 г = 19,7 г

n(ВаСО₃)_ост.= 19,7 г / 197 г/моль = 0,1 моль.

• С соляной кислотой взаимодействуют оба компонента твердого остатка – образовавшийся оксид бария и оставшийся карбонат бария:

ВаО + 2НСl → ВаСl₂ + Н₂O

ВаСО₃ + 2НСl → ВаСl₂ + CO₂↑ + Н₂O.

• Вычислим количество вещества и массу хлороводорода, взаимодействующего с оксидом и карбонатом бария:

n(НCl) = (0,05 моль + 0,1 моль) ∙ 2 = 0,3 моль;

m(НСl) = 36,5 г/моль ∙ 0,3 моль = 10,95 г.

• Вычислим массу оставшегося хлороводорода:

m(НСl)_ост. = 73 г ∙ 0,3 – 10,95 г = 10,95 г.

• Вычислим массуконечного раствора:

m_{кон.р-ра}= m_{остатка} + m(НCl)_р-ра –m(СО₂) =27,35 г +73г– 4,4 г= 95,95 г.

• Массовая доля оставшейся соляной кислоты в растворе равна:

ω(HCl) = m(HCl)_ост. / m_{кон.р-ра} = 10,95 г / 95,95 г  = 0,114 (11,4 %).

Ответ: ω(HCl) = 11,4 %.

---

Вариант 7

При нагреванииобразца нитрата серебра часть вещества разложилась и выделилась смесь газов объемом 6,72 л (в пересчете на н. у.). Масса остатка составила 25 г. После этого остаток поместили в 50 мл воды и добавили 18,25 г 20%-ного раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.

Решение.

• Запишем уравнение термического разложения нитрата серебра (I):

2AgNО₃→ 2Ag + 2NО₂ + O₂                       (1)

• Твердый остаток – это смесь образовавшегося серебра и оставшегося нитрата серебра (I).
• С соляной кислотой реагирует только нитрат серебра (I):

AgNО₃+ HCl → AgCl↓ + HNO₃                      (2)

• Вычислим количество газов, образующихся при разложении нитрата серебра:

n(NО₂ + O₂)  = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль.

• По уравнению (1) n(Ag) = 2/3∙n(NО₂ + O₂) = 2/3∙0,3 моль = 0,2 моль

m(AgNО₃)_ocт. = 25 г – 21,6 г = 3,4 г

n(AgNО₃)_ocт. = 3,4 г / 170 г/моль = 0,02 моль.

• Вычислим массу и количество вещества соляной кислоты в ее исходном растворе:

m(HCl)_иcx.= 18,25 г∙ 0,2 = 3,65 г

n(HCl)_иcx.= 3,65 г/36,5 г/моль = 0,1 моль

• По уравнению (2) n(AgNО₃)_ocт.= n(AgCl) = n(HCl)_реакц., где n(HCl)_реакц. – количество вещества соляной кислоты, пошедшей на реакцию с AgNО₃. Следовательно, количество вещества и масса непрореагировавшей соляной кислоты:

n(НCl)_ост.= 0,1 моль – 0,02 моль = 0,08 моль;

m(НСl)_ост. = 0,08 моль∙ 36.5 г/моль = 2,92 г.

• Вычислим массу выпавшего осадка

m(AgCl) =  n(AgCl) ∙M(AgCl) = 0,02 моль∙ 143,5 г/моль = 2,87 г.

• Масса получившегося раствора равна:

m_кон.p-pa = m_{остатка} + m(НCl)_р-ра + m(Н₂О) – m(AgCl) = 3,4 г + 18,25 г + 50 г – 2,87 г = 68,78 г.

• Массовая доля в получившемся растворе соляной кислоты равна:

ω(НСl) = m(НСl)_ост./ m_кон.p-pa = 2,92 г/68,78 г = 0,0425 (4,25 %).

Ответ: ω(НСl) = 4,25 %.

---

Вариант 8

При нагревании образца нитрата цинка часть вещества разложилась, при этом выделилось 5,6 л газов (в пересчете на н. у.). Остаток массой 64,8 г полностью растворили в минимальном объеме 28%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю нитрата натрия в конечном растворе.

Решение.

• Запишем уравнение термического разложения нитрата цинка:

2Zn(NO₃)₂→  2ZnО + 4NO₂ + O₂  + {Zn(NO₃)₂}_ост.    (1),

где {Zn(NO₃)₂}_ост.  – неразложившаяся часть нитрата цинка.

• Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида цинка и оставшегося нитрата цинка.
• С раствором гидроксида натрия реагируют оба компонента твердого остатка – образовавшийся CuО и оставшийся Zn(NO₃)₂:

ZnО + 2NaOH+ H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]                       (2)

Zn(NO₃)₂+ 4NaOH→ Na₂[Zn(OH)₄] + 2NaNO₃(3)

• Рассчитаем количество вещества образовавшейся газовой смеси:

n(NO₂ + O₂) = 5,6 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль.

• Из уравнения (1): n(ZnО) = n(NO₂ + O₂) ∙ 2/5= 0,25 моль ∙ 2/5 = 0,1моль.

m(ZnО) = n(ZnО)∙M(ZnО) = 0,1 моль ∙ 81 г/ моль =  8,1 г.

• Найдем массу оставшегося нитрата цинка и его количество:

m(Zn(NO₃)_2(ост.)) = m_{остатка} – m(ZnO) = 64,8 г – 8,1 г = 56,7 г.

n(Zn(NO₃)_2(ост.)) = m(Zn(NO₃)_2(ост.))/ M(Zn(NO₃)₂) = 56,7 г / 189 г/моль = 0,3 моль.

• По уравнению (2) рассчитаем количество вещества NaOH, потребовавшегося для реакции с ZnО:

n(NaOH_{(реакц.)2}) = 2∙n(ZnО) = 2∙0,1моль  = 0,2моль.

• По уравнению (3) рассчитаем количество вещества NaOH, потребовавшегося для реакции с неразложившимся Zn(NO₃)₂:

n(NaOH_{(реакц.)3}) = 4∙n(Zn(NO₃)_2(ост.))= 4∙ 0,3 моль  = 1,6 моль.

• Найдем общееколичество вещества и массу гидроксида натрия, потребовавшегося для растворения твердого остатка:

n(NaOH_{(реакц.)}) = n(NaOH_{(реакц.)2}) + n(NaOH_{(реакц.)3}) = 0,2 моль +1,6 моль= 1,8моль

m(NaOH_{(реакц.)})_в-ва = n(NaOH_{(реакц.)}) ∙ M(NaOH) = 1,4 моль ∙40 г/моль = 56 г

• Масса 28%-ного раствора гидроксида натрия:

m(NaOH)_р-ра = m(NaOH_{(реакц.)})_в-ва / ω(NaOH) = 56 г / 0,28 = 200 г

• Найдем количество вещества и массу нитрата натрия в полученном растворе:

n(NaNO₃) = 2n(Zn(NO₃)_2(ост.)) = 2∙0,3 моль  = 0,6 моль.

m(NaNO₃) = n(NaNO₃)∙M(NaNO₃) = 0,6 моль∙ 85 г/ моль =  51 г.

• Найдем массу конечного раствора m_{кон.р-ра}:

m_{кон.р-ра} = m_{остатка} + m(NaOH)_р-ра=  64,8г + 200г = 264,8г

• Определиммассовую долю нитрата натрия в полученном растворе:

ω(NaNO₃) = m(NaNO₃)/m_{кон.р-ра}  = 51г / 264,8г = 0,1926 (19,26 %)

Ответ:ω(NaNO₃) = 19,26 %

---

Вариант 9

При проведении электролиза 360 г 15 % раствора хлорида меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 66,6 г. Вычислите массу 10 %-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):

CuCl₂→(электролиз)Сu + Cl₂

• Найдем массу и количество вещества исходного хлорида меди (II):

m(CuCl₂)_исх. = m(CuCl₂)_р-ра∙ω(CuCl₂) = 360 г∙ 0,15 = 54 г

n(CuCl₂)_исх. = m(CuCl₂)_исх./М(CuCl₂) = 54 г / 135 г/моль = 0,4 моль.

• Найдем количество вещества выделившегося на аноде хлора:

n(Cl₂)= V(Cl₂)/V_m= 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль.

• Найдем количество вещества и массу CuCl₂, оставшегосяв растворе:

n(CuCl₂)_реакц. = n(Cl₂) = 0,2 моль.

n(CuCl₂)_ост. = n(CuCl₂)_исх. – n(CuCl₂)_реакц. = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль.

m(CuCl₂)_ост. =n(CuCl₂)_ост.∙М(CuCl₂) = 0,2 моль∙135 г/моль = 27 г.

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(CuCl₂)_р-ра – m(Cl₂) – m(Cu)

m(Cl₂) = n(Cl₂)∙М(Cl₂) = 0,2 моль∙71 г/моль = 14,2 г.

m(Cu) = n(Cu)∙М(Cu) = 0,2 моль∙64 г/моль = 12,8 г.

m_{кон.р-ра} = m(CuCl₂)_р-ра– m(Cl₂) – m(Cu) = 360 г – 14,2 г – 12,8 г = 333 г

ω(CuCl₂)_кон. = m(CuCl₂)_ост./m_{кон.р-ра} = 27 г/ 333 г = 0,0811

• Найдем массу и количество вещества хлорида меди (II) в отобранной порции:

m(CuCl₂)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ω(CuCl₂)_кон. = 66,6 г∙0,0811 = 5,4 г

n(CuCl₂)_порц. = m(CuCl₂)_порц. / М(CuCl₂) = 5,4 г / 135 г/моль = 0,04 моль.

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + 2NaCl

n(NaOH) = 2∙n(CuCl₂)_порц. = 2∙0,04 моль = 0,08 моль.

m(NaOH)_в-ва = n(NaOH)∙М(NaOH)  = 0,08 моль∙40 г/моль = 3,2 г.

m(NaOH)_р-ра = m(NaOH)_в-ва/ ω(NaOH) = 3,2 г / 0,1 = 32 г.

Ответ:m(NaOH)_р-ра = 32 г.

---

Вариант 10

При проведении электролиза 500 г 16 % раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20 %-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II):

2CuSO₄ + 2H₂O→(электролиз)2Сu + O₂ + 2H₂SO₄

• Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II):

m(CuSO₄)_исх. = m(CuSO₄)_р-ра∙ω(CuSO₄) = 500 г ∙ 0,16 = 80 г

n(CuSO₄)_исх. = m(CuSO₄)_исх./М(CuSO₄) = 80 г / 160 г/моль = 0,5 моль.

• Найдем количество вещества выделившегося на аноде кислорода:

n(О₂)= V(О₂)/V_m= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.

• Найдем количество вещества и массу CuSO₄, оставшегосяв растворе:

n(CuSO₄)_реакц. = 2∙n(О₂) = 2∙0,05 моль = 0,1 моль.

n(CuSO₄)_ост. = n(CuSO₄)_исх. – n(CuSO₄)_реакц. = 0,5 моль – 0,1 моль = 0,4 моль.

m(CuSO₄)_ост. =n(CuSO₄)_ост.∙ М(CuSO₄) = 0,4 моль ∙ 160 г/моль = 64 г.

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(CuSO₄)_р-ра – m(O₂) – m(Cu)

m(О₂) = n(О₂)∙М(О₂) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г.

n(Cu) = n(CuSO₄)_реакц.= 0,1 моль.

m(Cu) = n(Cu)∙М(Cu) = 0,1 моль ∙ 64 г/моль = 6,4 г.

m_{кон.р-ра} = m(CuSO₄)_р-ра – m(O₂) – m(Cu) = 500 г – 1,6 г – 6,4 г = 492 г

n(H₂SO₄) = n(CuSO₄)_реакц. = 0,1 моль.

m(H₂SO₄)=n(H₂SO₄)∙ М(H₂SO₄) = 0,1 моль∙ 98 г/моль = 9,8 г.

ω(CuSO₄)_кон.= m(CuSO₄)_ост./m_{кон.р—ра} = 64 г / 492 г = 0,13

ω(H₂SO₄)_кон.  = m(H₂SO₄)/m_{кон.р-ра} = 9,8г / 492 г = 0,02

• Найдем массу и количество вещества сульфата меди (II) в отобранной порции:

m(CuSO₄)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(CuSO₄)_кон. = 98,4 г ∙ 0,13 = 12,8 г

n(CuSO₄)_порц. = m(CuSO₄)_порц. / М(CuSO₄) = 12,8 г / 160 г/моль = 0,08 моль.

• Найдем массу и количество вещества гидроксида бария в отобранной порции:

m(H₂SO₄)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(H₂SO₄)_кон. = 98,4 г ∙ 0,02 = 1,968 г

n(H₂SO₄)_порц. = m(H₂SO₄)_порц. / М(H₂SO₄) = 1,968г / 98г/моль = 0,02моль.

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄(1)

H₂SO₄+ 2NaOH→Na₂SO₄ + 2H₂O            (2)

• Найдем массу гидроксида натрия, потребовавшегося для осаждения ионов Cu²⁺:

Из уравнения (1): n(NaOH)₁ = 2∙n(CuSO₄)_порц.= 2∙0,08 моль = 0,16 моль.

Из уравнения (2):n(NaOH)₂= 2∙n(H₂SO₄)_порц. = 2∙ 0,02моль = 0,04моль.

n(NaOH_{(реакц.)}) = n(NaOH_{(реакц.)1}) + n(NaOH_{(реакц.)2}) = 0,16моль +0,04моль= 0,2моль

m(NaOH)_в-ва = n(NaOH)∙М(NaOH)  = 0,2моль∙ 40 г/моль= 8г .

m(NaOH)_р-ра = m(NaOH)_в-ва / ω(NaOH) = 8г / 0,2 = 40г.

Ответ:m(NaOH)_р-ра = 40г.

---

Вариант 11

Электролиз 282 г 40 % раствора нитрата меди (II) остановили после того, когда, масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 40%-ого раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата меди (II):

2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O→(электролиз)2Сu + O₂ + 4HNO₃

• Уменьшение массы раствора произошло за счет выделения меди на катоде и кислорода на аноде.

Проверим, остался ли в растворе нитрат меди (II) после окончания электролиза (когда Cu(NO₃)₂полностьюпрореагирует, начнется электролиз воды).

• Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II):

m(Cu(NO₃)₂)_исх. = m(Cu(NO₃)₂)_р—ра∙ ω(Cu(NO₃)₂) = 282 г ∙ 0,4 = 112,8г

n(Cu(NO₃)₂)_исх. = m(Cu(NO₃)₂)_исх. / М(Cu(NO₃)₂) = 112,8г / 189г/моль = 0,6 моль.

Если весь Cu(NO₃)₂будет израсходован, то согласно уравнению электролиза масса образовавшейся меди составит 0,6 моль ∙ 64 г/моль = 38,4 г, что уже превосходит сумму масс меди и кислорода (32 г), выделившихся из раствора. Следовательно, после электролиза в растворе остался Cu(NO₃)₂.

• Добавленный гидроксид натрия реагирует с оставшимся Cu(NO₃)₂и образовавшейся азотной кислотой:

Cu(NO₃)₂+ 2NaOH → Cu(OH)₂↓+ 2NaNO₃(1)

HNO₃+ NaOH → Na₂SO₄ + Н₂О                    (2)

• Пусть количество вещества образовавшегося кислорода n(O₂) = хмоль. Тогда количество вещества образовавшейся меди n(Сu) = 2xмоль. m(O₂) = 32x(г), аm(O₂) = 64∙2x = 128x(г). По условию задачи: m(O₂) + m(O₂) = 32.

32x + 128x = 32

х = 0,2(моль)

• Найдем количество вещества нитрата меди (II), подвергшегося электролизу:

n(Cu(NO₃)₂)_реакц. = n(Cu) = 2xмоль  = 2∙0,2 моль = 0,4 моль.

• Найдем количество вещества нитрата меди (II), оставшегося в растворе:

n(Cu(NO₃)₂)_ост.= n(Cu(NO₃)₂)_исх. – n(Cu(NO₃)₂)_реакц.= 0,6 моль – 0,4 моль = 0,2 моль.

• Найдем количество вещества образовавшейся азотной кислоты:

n(HNO₃) = 2∙n(CuSO₄)_реакц.= 2∙0,4 моль = 0,8 моль

• Определим массу и количество вещества исходного раствора гидроксида натрия:

m(NaOH_(исх.))_в-ва = m(NaOH_(исх.))_р-ра ∙ ω(NaOH) = 140г ∙ 0,4 =  56г

n(NaOH_(исх.)) = m(NaOH_(исх.))_в-ва / M(NaOH) = 56г / 40 г/моль = 1,4моль.

• Определим количество вещества и массу гидроксида натрия, оставшегося в растворе:

n(NaOH)_реакц.1 = 2∙n(CuSO₄)_ост. = 2∙0,2 моль = 0,4 моль.

n(NaOH)_реакц.2 = n(HNO₃) = 0,8 моль.

n(NaOH)_ост. = n(NaOH)_исх.–n(NaOH)_реакц.1–n(NaOH)_реакц.2 = 1,4моль–0,4 моль–0,8моль=0,2моль.

m(NaOH)_ост. =n(NaOH)_ост.∙ М(NaOH) = 0,2моль ∙ 40 г/моль = 8г.

• Найдем массу образовавшегося раствора и массовую долю гидроксида натрия в нем:

m_{кон.р-ра} = m(Cu(NO₃)₂)_р-ра + m(NaOH_(исх.))_р-ра  – (m(Cu) + m(O₂)) – m(Cu(OH)₂)=

= 282г + 140 г – 32 г – (0,2 моль ∙ 98 г/моль) = 370,4г

ω(NaOH)_кон.р-р = m(NaOH)_ост./m_{кон.р-ра} = 8г / 370,4 г = 0,216 (2,16 %).

Ответ: ω(NaOH) = 2,16 %.

---

Вариант 12

При проведении электролиза 340 г 20 %-ного раствора нитрата серебра (I) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10 %-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждения ионов серебра из отобранной порции раствора.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора нитрата серебра (I):

4AgNO₃ + 2H₂O→(электролиз)4Ag + O₂ + 4HNO₃

• Найдем массу и количество вещества исходного нитрата серебра (I):

m(AgNO₃)_исх. = m(AgNO₃)_р-ра∙ ω(AgNO₃) = 340 г ∙ 0,2 =68г

n(AgNO₃)_исх. = m(AgNO₃)_исх. / М(AgNO₃) = 68г / 170 г/моль = 0,4моль.

• Найдем количество вещества выделившегося на аноде кислорода:

n(О₂)= V(О₂)/V_m= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.

• Найдем количество вещества и массу AgNO₃, оставшегося в растворе:

n(AgNO₃)_реакц. = 4∙n(О₂) = 4∙0,05 моль = 0,2моль.

n(CuSO₄)_ост. = n(AgNO₃)_исх. – n(AgNO₃)_реакц. = 0,4моль – 0,2моль = 0,2моль.

m(AgNO₃)_ост. =n(AgNO₃)_ост.∙ М(AgNO₃) = 0,2моль ∙ 170 г/моль = 34г.

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(AgNO₃)_р-ра – m(O₂) – m(Ag)

m(О₂) = n(О₂)∙М(О₂) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г.

n(Ag) = n(AgNO₃)_реакц.= 0,2моль.

m(Ag) = n(Ag)∙М(Ag) = 0,2моль ∙108г/моль = 21,6г.

m_{кон.р-ра} = m(AgNO₃)_р-ра – m(O₂) – m(Ag) = 340г – 1,6 г – 21,6г = 316,8г

ω(AgNO₃)_кон. = m(AgNO₃)_ост./m_{кон.р-ра} = 34г / 316,8г = 0,107.

• Найдем массу и количество вещества нитрата серебра (I) в отобранной порции:

m(AgNO₃)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(AgNO₃)_кон. = 79,44  г ∙ 0,107 = 8,5г.

n(AgNO₃)_порц. = m(AgNO₃)_порц. / М(AgNO₃) = 8,5г / 170 г/моль = 0,05моль.

AgNO₃+ NaCl → AgCl +NaNO₃

n(NaCl) = n(AgNO₃)_порц.= 0,05моль.

m(NaCl)_в-ва = n(NaCl) ∙ М(NaCl)  = 0,05моль∙ 58,5г/моль= 2,925г .

m(NaCl)_р-ра = m(NaCl)_в-ва / ω(NaCl) = 40,2г / 0,1 = 29,25г.

Ответ:m(NaCl)_р-ра= 29,25г.

---

Вариант 13

При проведении электролиза 312 г 15 %-ного раствора хлорида натрия процесс прекратили, когда на катоде выделилось 6,72 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 58,02 г. Вычислите массу 20 %-ного раствора сульфата меди (II), необходимого для полного осаждения гидроксил-ионов из отобранной порции раствора.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия:

2NaCl + 2H₂O→(электролиз)H₂ + Cl₂ + 2NaOH

• Найдем массу и количество вещества исходного хлорида натрия:

m(NaCl)_исх. = m(NaCl)_р-ра∙ ω(NaCl) = 312 г ∙ 0,15 = 46,8г

n(NaCl)_исх. = m(NaCl)_исх. / М(NaCl) = 46,8г / 58,5г/моль = 0,8моль.

• Найдем количествовещества выделившегося на катоде водорода:

n(H₂)= V(H₂)/V_m= 6,72л / 22,4 л/моль = 0,3моль.

• Найдем количество вещества и массу образовавшегося NaOH:

n(NaOH) = 2∙n(H₂) = 2∙ 0,3моль = 0,6моль.

m(NaOH) = n(NaOH)∙М(NaOH) = 0,6моль ∙ 40г/моль = 24г.

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(NaCl)_р-ра – m(H₂)–m(Cl₂)

m(H₂) = n(H₂)∙М(H₂) = 0,3моль ∙ 2г/моль = 0,6г.

n(Cl₂) = n(H₂) = 0,3моль.

m(Cl₂) = n(Cl₂)∙М(Cl₂) = 0,3моль ∙ 71г/моль = 21,3г.

m_{кон.р-ра} = m(NaCl)_р-ра – m(H₂) – m(Cl₂) = 312г – 0,6 г – 21,3г = 290,1г

ω(NaOH)_кон. = m(NaOH)/m_{кон.р-ра} = 24г / 290,1г = 0,0827

• Найдем массу и количество вещества гидроксида натрия в отобранной порции:

m(NaOH)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(NaOH)_кон. = 58,02 г ∙ 0,0827 = 4,8 г

n(NaOH)_порц. = m(NaOH)_порц. / М(NaOH) = 4,8г / 40= 0,12моль.

2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

n(CuSO₄) = 0,5∙n(NaOH)_порц. =  0,5 ∙ 0,12 моль = 0,06моль

m(CuSO₄)_в—ва = n(CuSO₄) ∙ М(CuSO₄)  = 0,06моль∙ 160 г/моль= 9,6 г .

m(CuSO₄)_р-ра = m(CuSO₄)_в-ва / ω(CuSO₄) = 9,6г / 0,2 = 48 г.

Ответ:m(CuSO₄)_р-ра= 48 г.

---

Вариант 14

Электролиз 640 г 15 % раствора сульфата меди (II) остановили после того, когда, масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ого раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II):

2CuSO₄ + 2H₂O→(электролиз)2Сu + O₂ + 2H₂SO₄

• Уменьшение массы раствора произошло за счет выделения меди на катоде и кислорода на аноде.

Проверим, остался ли в растворе сульфат меди (II) после окончания электролиза(когда CuSO₄ полностьюпрореагирует, начнется электролиз воды).

• Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II):

m(CuSO₄)_исх. = m(CuSO₄)_р-ра∙ω(CuSO₄) = 640 г ∙ 0,15 = 96г

n(CuSO₄)_исх. = m(CuSO₄)_исх./М(CuSO₄) = 96г / 160 г/моль = 0,6моль.

Если весь CuSO₄ будет израсходован, то согласно уравнению электролиза масса образовавшейся меди составит 0,6моль∙64 г/моль = 38,4 г, что уже превосходит сумму масс меди и кислорода (32 г), выделившихся из раствора. Следовательно, после электролиза в растворе остался CuSO₄.

• Добавленный гидроксид натрия реагирует с оставшимся CuSO₄ и образовавшейся серной кислотой:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄           (1)

Н₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + Н₂О                                                        (2)

• Пусть количество вещества образовавшегося кислорода n(O₂) = хмоль. Тогда количество вещества образовавшейся меди n(Сu) = 2xмоль. m(O₂) = 32x(г), аm(O₂) = 64∙2x = 128x(г). По условию задачи: m(O₂) + m(O₂) = 32.

32x + 128x = 32

х = 0,2(моль)

• Найдем количество вещества сульфата меди (II), подвергшегося электролизу:

n(CuSO₄)_реакц. = n(Cu) = 2xмоль= 2∙0,2 моль = 0,4моль.

• Найдем количество вещества сульфата меди (II), оставшегося в растворе:

n(CuSO₄)_ост. = n(CuSO₄)_исх. – n(CuSO₄)_реакц. = 0,6моль – 0,4моль = 0,2моль.

• Найдем количество вещества образовавшейся серной кислоты:

n(Н₂SO₄) = n(CuSO₄)_реакц.= 0,4 моль.

• Определим массу и количество вещества исходного раствора гидроксида натрия:

m(NaOH_(исх.))_в-ва = m(NaOH_(исх.))_р-ра ∙ ω(NaOH) = 400 г ∙ 0,2 =  80 г

n(NaOH_(исх.)) = m(NaOH_(исх.))_в-ва / M(NaOH) = 80 г / 40 г/моль = 2 моль.

• Определим количество вещества и массу гидроксида натрия, оставшегося в растворе:

n(NaOH)_реакц.1 = 2∙n(CuSO₄)_ост. = 2∙0,2моль = 0,4моль.

n(NaOH)_реакц.2 = 2∙n(Н₂SO₄) = 2∙0,4 моль = 0,8 моль.

n(NaOH)_ост. = n(NaOH)_исх. – n(NaOH)_реакц.1– n(NaOH)_реакц.2= 2 моль – 0,4моль– 0,8 моль = 0,8моль.

m(NaOH)_ост. =n(NaOH)_ост.∙ М(NaOH) = 0,8моль ∙ 40 г/моль = 32г.

• Найдем массу образовавшегося раствора и массовую долю гидроксида натрия в нем:

m_{кон.р-ра} = m(CuSO₄)_р-ра + m(NaOH_(исх.))_р-ра  – (m(Cu) + m(O₂)) – m(Cu(OH)₂)=

= 640г + 400 г – 32 г– (0,2моль ∙ 98 г/моль) = 988,4г

ω(NaOH)_кон.р-р = m(NaOH)_ост./m_{кон.р-ра} = 32г / 988,4 г = 0,324 (3,24 %).

Ответ: ω(NaOH) = 3,24%.

---

Вариант 15

При проведении электролиза 360 г 18,75 % раствора хлорида меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 22,2 г. Вычислите массу 20 %-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):

CuCl₂→(электролиз)Сu + Cl₂

• Найдем массу и количество вещества исходного хлорида меди (II):

m(CuCl₂)_исх. = m(CuCl₂)_р-ра ∙ ω(CuCl₂) = 360 г ∙ 0,1875 = 67,5г.

n(CuCl₂)_исх. = m(CuCl₂)_исх./М(CuCl₂) = 67,5г / 135 г/моль = 0,5моль.

• Найдем количество вещества выделившегося на аноде хлора:

n(Cl₂)= V(Cl₂)/V_m= 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль.

• Найдем количество вещества и массу CuCl₂, оставшегося, в растворе:

n(CuCl₂)_реакц. = n(Cl₂) = 0,2 моль.

n(CuCl₂)_ост. = n(CuCl₂)_исх. – n(CuCl₂)_реакц. = 0,5моль – 0,2 моль = 0,3моль.

m(CuCl₂)_ост. =n(CuCl₂)_ост. ∙ М(CuCl₂) = 0,3моль∙135 г/моль = 40,5г.

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(CuCl₂)_р-ра – m(Cl₂) – m(Cu)

m(Cl₂) = n(Cl₂) ∙ М(Cl₂) = 0,2 моль ∙ 71 г/моль = 14,2 г.

n(Cu) = n(Cl₂) = 0,2 моль.

m(Cu) = n(Cu) ∙ М(Cu) = 0,2 моль ∙ 64 г/моль = 12,8 г.

m_{кон.р-ра} = m(CuCl₂)_р-ра – m(Cl₂) – m(Cu) = 360 г – 14,2 г – 12,8 г = 333 г

ω(CuCl₂)_кон. = m(CuCl₂)_ост. / m_{кон.р-ра} = 40,5г / 333 г = 0,122.

• Найдем массу и количество вещества хлорида меди (II) в отобранной порции:

m(CuCl₂)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(CuCl₂)_кон. = 22,2 г∙ 0,122 = 2,71г.

n(CuCl₂)_порц. = m(CuCl₂)_порц. / М(CuCl₂) = 2,71г / 135 г/моль = 0,02моль.

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + 2NaCl

• Найдем массу раствора гидроксида натрия, необходимого для осаждения Cu²⁺:

n(NaOH) = 2∙n(CuCl₂)_порц. = 2 ∙ 0,02моль = 0,04моль.

m(NaOH)_в-ва = n(NaOH) ∙ М(NaOH)  = 0,04моль ∙ 40 г/моль = 1,6г.

m(NaOH)_р-ра = m(NaOH)_в-ва / ω(NaOH) = 1,6г/ 0,2 = 8г.

Ответ:m(NaOH)_р-ра = 8г.

---

Вариант 16

При проведении электролиза 624 г 10 %-ного раствора хлорида бария процесс прекратили, когда на катоде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 91,41 г. Вычислите массу 10 %-ного раствора карбоната натрия, необходимого для полного осаждения ионов бария из отобранной порции раствора.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида бария:

ВaCl₂ + 2H₂O →(электролиз)H₂ + Cl₂ + Вa(OH)₂

• Найдем массу и количество вещества исходного хлорида бария:

m(ВaCl₂)_исх. = m(ВaCl₂)_р-ра∙ ω(ВaCl₂) = 624 г ∙ 0,1 = 62,4г

n(ВaCl₂)_исх. = m(ВaCl₂)_исх. / М(ВaCl₂) = 62,4г / 208г/моль = 0,3моль.

• Найдем количествовещества выделившегося на катоде водорода:

n(H₂)= V(H₂)/V_m= 4,48л / 22,4 л/моль = 0,2моль.

• Найдем количество вещества и массу образовавшегося Вa(OH)₂:

n(Вa(OH)₂) = n(H₂) = 0,2моль.

m(Вa(OH)₂) = n(Вa(OH)₂)∙М(Вa(OH)₂) = 0,2моль ∙ 171г/моль = 34,2г.

• Найдем количество вещества и массу ВaCl₂, оставшегося в растворе:

n(ВaCl₂)_реакц. = n(H₂) = 0,2моль.

n(ВaCl₂)_ост. = n(ВaCl₂)_исх. – n(ВaCl₂)_реакц. = 0,3моль – 0,2моль = 0,1моль.

m(ВaCl₂)_ост. =n(ВaCl₂)_ост.∙ М(ВaCl₂) = 0,1моль ∙ 208г/моль = 20,8г.

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(ВaCl₂)_р-ра – m(H₂)–m(Cl₂)

m(H₂) = n(H₂)∙М(H₂) = 0,2моль ∙ 2г/моль = 0,4г.

n(Cl₂) = n(H₂) = 0,2моль.

m(Cl₂) = n(Cl₂)∙М(Cl₂) = 0,2моль ∙ 71г/моль = 14,2г.

m_{кон.р-ра} = m(ВaCl₂)_р-ра – m(H₂) – m(Cl₂) = 624г – 0,4г – 14,2г = 609,4г

ω(ВaCl₂)_кон. = m(ВaCl₂)/m_{кон.р-ра} = 20,8г / 609,4г = 0,0341

ω(Вa(OH)₂)_кон.  = m(Вa(OH)₂)/m_{кон.р-ра} = 34,2г / 609,4г = 0,0561

• Найдем массу и количество вещества гидроксида бария в отобранной порции:

m(Вa(OH)₂)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(Вa(OH)₂)_кон. = 91,41 г ∙ 0,0561 = 5,13 г

n(Вa(OH)₂)_порц. = m(Вa(OH)₂)_порц. / М(Вa(OH)₂) = 5,13г / 171г/моль = 0,03моль.

• Найдем массу и количество вещества хлорида бария в отобранной порции:

m(ВaCl₂)_порц. = m_{порц р-ра.}∙ ω(ВaCl₂)_ост. = 91,41 г ∙ 0,0341 =  3,12г

n(ВaCl₂)_порц. = m(ВaCl₂)_порц. / М(ВaCl₂) = 3,12г / 208 г/моль = 0,015моль.

Вa(OH)₂ + Na₂CO₃ → ВaCO₃ + 2NaOH              (1)

ВaCl₂ + Na₂CO₃ → ВaCO₃ + 2NaCl                     (2)

• Найдем массу растворакарбоната натрия, необходимого для осаждения ионов Вa²⁺:

Изуравнения (1): n(Na₂CO₃)₁ = n(Вa(OH)₂)_порц. =  0,03моль

Изуравнения (2): n(Na₂CO₃)₂ = n(ВaCl₂)_порц.=  0,015моль

n(Na₂CO₃)= n(Na₂CO₃)₁ + n(Na₂CO₃)₂ = 0,03 моль + 0,015 моль = 0,045 моль

m(Na₂CO₃)_в—ва = n(Na₂CO₃)∙ M(Na₂CO₃) = 0,045 моль∙ 106 г/моль = 4,77 г

m(Na₂CO₃)_р—ра = m(Na₂CO₃)_в—ва/ ω(Na₂CO₃) = 4,77 г / 0,1 = 47,7 г.

Ответ:m(Na₂CO₃)_р-ра= 47,7 г.

---

Вариант 17

При проведении электролиза 500 г 16 %-ного раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. К образовавшемуся раствору прибавили 53 г 10 %-ного раствора карбоната натрия. Определитемассовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе.

Решение.

• Запишем уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II):

2CuSO₄ + 2H₂O→(электролиз)2Сu + O₂ + 2H₂SO₄

• Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II):

m(CuSO₄)_исх. = m(CuSO₄)_р-ра∙ ω(CuSO₄) = 500 г ∙ 0,16 = 80 г

n(CuSO₄)_исх. = m(CuSO₄)_исх. / М(CuSO₄) = 80 г / 160 г/моль = 0,5 моль.

• Найдем количество вещества выделившегося на аноде кислорода:

n(О₂)= V(О₂)/V_m= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.

• Найдем количество вещества и массуCuSO₄, оставшегосяв растворе после электролиза:

n(CuSO₄)_реакц. = 2∙n(О₂) = 2∙0,05 моль = 0,1 моль.

n(CuSO₄)_ост. = n(CuSO₄)_исх. – n(CuSO₄)_реакц. = 0,5 моль – 0,1 моль = 0,4 моль.

m(CuSO₄)_ост. =n(CuSO₄)_ост.∙ М(CuSO₄) = 0,4моль ∙ 160г/моль = 64г.

• Найдем количество вещества образовавшейся серной кислоты:

n(Н₂SO₄) = n(CuSO₄)_реакц.= 0,1моль.

• Найдем массу и количество вещества добавленного карбоната натрия:

m(Nа₂СО₃) = m(Nа₂СО₃)_р-ра∙ ω(Nа₂СО₃) = 53 г ∙ 0,1 = 5,3г

n(Nа₂СО₃) = m(Nа₂СО₃)/ М(Nа₂СО₃) = 5,3г / 106г/моль = 0,05моль.

• При добавлении карбоната натрия возможно одновременное протекание реакций:

2CuSO₄ + 2Nа₂СО₃ + Н₂O → (СuОН)₂СО₃↓ + СО₂↑ + 2Na₂SO₄(1)

Н₂SO₄ + Na₂CO₃ → СО₂↑ + Н₂О + Na₂SO₄           (2)

Т.к. серная кислота в избытке, то она сразу же растворяет образующийся по реакции (1) основный карбонат меди с образованием CuSO₄ и выделением CO₂:

(СuОН)₂СО₃+ 2Н₂SO₄→2CuSO₄+ СО₂↑ + 3Н₂О                   (3)

Таким образом, количество CuSO₄в растворе остается неизменным, а общее количество выделившегося CO₂в реакциях (2) и (3) определяется количеством карбоната натрия:

n(Na₂CO₃) = n(СО₂) = 0,05 моль

• Найдем массу конечного раствора:

m_{кон.р-ра} = m(CuSO₄)_р-ра – m(Сu)–m(О₂) + m(Nа₂СО₃) – m(СО₂)

m(О₂) = n(О₂) ∙ М(О₂) = 0,05моль ∙ 32г/моль = 1,6г.

n(Cu) = 2∙n(О₂) = 2 ∙ 0,05моль = 0,1 моль.

m(Cu) = n(Cu) ∙ М(Cu) = 0,1моль ∙ 64 г/моль = 6,4г.

m(СО₂) = n(СО₂)∙М(СО₂) = 0,05 моль ∙ 44 г/моль= 2,2 г.

m_{кон.р-ра} = m(CuSO₄)_р-ра – m(Сu)–m(О₂) + m(Nа₂СО₃) – m(СО₂) =

= 500 г – 6,4г – 1,6г + 53 г – 2,2 г = 542,8 г.

• Найдем массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе:

ω(CuSO₄)_кон.р-р = m(CuSO₄)_ост./m_{кон.р-ра} = 64г / 542,8 г = 0,118 (11,8 %).

Ответ: ω(CuSO₄) = 11,8 %.

---