Реальный ЕГЭ по химии 2018. Задание 34

18 Окт

Задания 34 из реальных КИМов ЕГЭ 2018 по химии

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-раω(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 mкон.р-ра:

mкон.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.

  • mкон.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.))/mкон.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) = mостаткаm((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) ∙Vm= 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)вва = m(Na2SO4)рраω(Na2SO4) = 200 г ∙ 0,2 =  40 г

n(Na2SO4) = m(Na2SO4)вва/ 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:

mкон.р-ра = m(ВаО) + m2O) +m(Na2SO4)р-раm(ВаSO4)

m2O) = ρ2O) ∙V2O) = 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.

mкон.р-ра = m(ВаО) + m2O) +m(Na2SO4)р-раm(ВаSO4) = 30,6 г + 100 г + 200 г – 46,6 г  = 284г.

  • Массовая доля гидроксида натрия в растворе равна:

ω(NaOH) = m(NaOH) / mкон.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) = mостаткаm(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) ∙Vm= 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:

mкон.р-ра= mостатка + 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. / mкон.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:

mкон.p-pa = mостатка + m(НCl)р-ра + m2О) – 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./ mкон.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.)) = mостаткаm(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 mкон.р-ра:

mкон.р-ра = mостатка + m(NaOH)р-ра=  64,8г + 200г = 264,8г

  • Определиммассовую долю нитрата натрия в полученном растворе:

ω(NaNO3) = m(NaNO3)/mкон.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-раω(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)/Vm= 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:

mкон.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.

mкон.р-ра = m(CuCl2)р-раm(Cl2) – m(Cu) = 360 г – 14,2 г – 12,8 г = 333 г

ω(CuCl2)кон. = m(CuCl2)ост./mкон.р-ра = 27 г/ 333 г = 0,0811

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

m(CuCl2)порц. = mпорц 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-раω(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:

n2)= V2)/Vm= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.

  • Найдем количество вещества и массу CuSO4, оставшегосяв растворе:

n(CuSO4)реакц. = 2∙n2) = 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:

mкон.р-ра = m(CuSO4)р-ра m(O2) – m(Cu)

m2) = n2)∙М2) = 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.

mкон.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./mкон.рра = 64 г / 492 г = 0,13

ω(H2SO4)кон.  = m(H2SO4)/mкон.р-ра = 9,8г / 492 г = 0,02

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

m(CuSO4)порц. = mпорц 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. = mпорц 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)рраω(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.1n(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:

mкон.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./mкон.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-раω(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:

n2)= V2)/Vm= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.

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

n(AgNO3)реакц. = 4∙n2) = 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:

mкон.р-ра = m(AgNO3)р-ра m(O2) – m(Ag)

m2) = n2)∙М2) = 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.

mкон.р-ра = m(AgNO3)р-ра m(O2) – m(Ag) = 340г – 1,6 г – 21,6г = 316,8г

ω(AgNO3)кон. = m(AgNO3)ост./mкон.р-ра = 34г / 316,8г = 0,107.

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

m(AgNO3)порц. = mпорц 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-раω(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)/Vm= 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:

mкон.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.

mкон.р-ра = m(NaCl)р-ра m(H2) – m(Cl2) = 312г – 0,6 г – 21,3г = 290,1г

ω(NaOH)кон. = m(NaOH)/mкон.р-ра = 24г / 290,1г = 0,0827

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

m(NaOH)порц. = mпорц 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)вва = 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-раω(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:

n2SO4) = 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∙n2SO4) = 2∙0,4 моль = 0,8 моль.

n(NaOH)ост. = n(NaOH)исх. n(NaOH)реакц.1n(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:

mкон.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./mкон.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)/Vm= 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:

mкон.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.

mкон.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. / mкон.р-ра = 40,5г / 333 г = 0,122.

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

m(CuCl2)порц. = mпорц 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-раω(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)/Vm= 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:

mкон.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.

mкон.р-ра = m(ВaCl2)р-ра m(H2) – m(Cl2) = 624г – 0,4г – 14,2г = 609,4г

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

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

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

m(Вa(OH)2)порц. = mпорц 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. = mпорц 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)вва = n(Na2CO3)∙ M(Na2CO3) = 0,045 моль∙ 106 г/моль = 4,77 г

m(Na2CO3)рра = m(Na2CO3)вва/ 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-раω(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:

n2)= V2)/Vm= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.

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

n(CuSO4)реакц. = 2∙n2) = 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:

n2SO4) = n(CuSO4)реакц.= 0,1моль.

  • Найдем массу и количество вещества добавленного карбоната натрия:

m(Nа2СО3) = m(Nа2СО3)р-раω(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:

mкон.р-ра = m(CuSO4)р-раm(Сu)–m2) + m(Nа2СО3) – m(СО2)

m2) = n2) ∙ М2) = 0,05моль ∙ 32г/моль = 1,6г.

n(Cu) = 2∙n2) = 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.

mкон.р-ра = m(CuSO4)р-раm(Сu)–m2) + 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./mкон.р-ра = 64г / 542,8 г = 0,118 (11,8 %).

Ответ: ω(CuSO4) = 11,8 %.


А также вы можете получить доступ ко всем видео-урокам, заданиям реального ЕГЭ с подробными видео-объяснениями, задачам и всем материалам сайта кликнув:

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: