Question

В результате реакции 1,95 г цинка с 160 г 5%-ного раствора сульфата меди(II) образовалось простое вещество. Это вещество поместили в 60 мл 10%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,055 г/мл), при этом выделился бесцветный газ. Определите массовую долю соли в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить реагент в недостатке в каждой реакции, рассчитать количество образовавшейся соли и массу конечного раствора, затем найти массовую долю.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{Zn + CuSO4 -> Cu + ZnSO4}$$

$$\ce{3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO ^ + 4H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество цинка:

$$n(\ce{Zn}) = \frac{m(\ce{Zn})}{M(\ce{Zn})} = \frac{1{,}95}{65} = 0{,}03 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу и количество сульфата меди(II) в растворе:

$$m(\ce{CuSO4}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega = 160 \cdot 0{,}05 = 8 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CuSO4}) = \frac{8}{160} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

3) Определим реагент в недостатке в первой реакции. Сравним отношения молей к коэффициентам:

$$\frac{n(\ce{Zn})}{1} : \frac{n(\ce{CuSO4})}{1} = 0{,}03 : 0{,}05$$

Цинк в недостатке, поэтому расчёты ведём по нему.

4) Количество образовавшейся меди:

$$n(\ce{Cu}) = n(\ce{Zn}) = 0{,}03 	ext{ моль}$$

5) Найдём массу и количество азотной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) = ho \cdot V = 1{,}055 \cdot 60 = 63{,}3 	ext{ г}$$

$$m(\ce{HNO3}) = 63{,}3 \cdot 0{,}1 = 6{,}33 	ext{ г}$$

$$n(\ce{HNO3}) = \frac{6{,}33}{63} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

6) Определим реагент в недостатке во второй реакции:

$$\frac{n(\ce{Cu})}{3} : \frac{n(\ce{HNO3})}{8} = \frac{0{,}03}{3} : \frac{0{,}1}{8} = 0{,}01 : 0{,}0125$$

Медь в недостатке, расчёты ведём по ней.

7) Количество и масса образовавшегося нитрата меди(II):

$$n(\ce{Cu(NO3)2}) = n(\ce{Cu}) = 0{,}03 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu(NO3)2}) = 0{,}03 \cdot 188 = 5{,}64 	ext{ г}$$

8) Вычислим количество и массу оксида азота(II):

$$n(\ce{NO}) = \frac{2}{3} \cdot n(\ce{Cu}) = \frac{2}{3} \cdot 0{,}03 = 0{,}02 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{NO}) = 0{,}02 \cdot 30 = 0{,}6 	ext{ г}$$

9) Масса меди:

$$m(\ce{Cu}) = 0{,}03 \cdot 64 = 1{,}92 	ext{ г}$$

10) Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = m(\ce{Cu}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) - m(\ce{NO}) = 1{,}92 + 63{,}3 - 0{,}6 = 64{,}62 	ext{ г}$$

11) Массовая доля нитрата меди(II):

$$\omega(\ce{Cu(NO3)2}) = \frac{m(\ce{Cu(NO3)2})}{m_{	ext{конечн.}}} = \frac{5{,}64}{64{,}62} = 0{,}087 = 8{,}7\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии