Question

Медь, выделившаяся в результате реакции 2,6 г цинка с 160 г 5%-ного раствора сульфата меди(II), полностью прореагировала с 20 мл разбавленной азотной кислоты (ρ = 1,055 г/мл). Определите массовую долю нитрата меди(II) 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: найти количество меди, образовавшейся в первой реакции, затем проследить её превращение во вторую реакцию, вычислить массу нитрата меди(II) и определить его массовую долю в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

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

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

**Расчёты:**

1) Вычислим количество цинка:

$$n(\ce{Zn}) = \frac{m(\ce{Zn})}{M(\ce{Zn})} = \frac{2{,}6}{65} = 0{,}04 	ext{ моль}$$

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

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

Количество сульфата меди(II):

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

3) Определим лимитирующий реагент. Сравним отношения:

$$\frac{n(\ce{Zn})}{1} = 0{,}04; \quad \frac{n(\ce{CuSO4})}{1} = 0{,}05$$

Цинк находится в недостатке, поэтому расчёты ведём по нему.

4) Количество образовавшейся меди:

$$n(\ce{Cu}) = n(\ce{Zn}) = 0{,}04 	ext{ моль}$$

5) Масса раствора азотной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) = ho \cdot V = 1{,}055 \cdot 20 = 21{,}1 	ext{ г}$$

6) Количество и масса нитрата меди(II):

$$n(\ce{Cu(NO3)2}) = n(\ce{Cu}) = 0{,}04 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu(NO3)2}) = 0{,}04 \cdot 188 = 7{,}52 	ext{ г}$$

7) Вычислим массу конечного раствора. Сначала найдём количество и массу оксида азота(II):

$$n(\ce{NO}) = \frac{2}{3} \cdot n(\ce{Cu}) = \frac{2}{3} \cdot 0{,}04 = 0{,}0267 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{NO}) = 0{,}0267 \cdot 30 = 0{,}8 	ext{ г}$$

Масса меди:

$$m(\ce{Cu}) = 0{,}04 \cdot 64 = 2{,}56 	ext{ г}$$

Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = m(\ce{Cu}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) - m(\ce{NO}) = 2{,}56 + 21{,}1 - 0{,}8 = 22{,}86 	ext{ г}$$

8) Массовая доля нитрата меди(II):

$$\omega(\ce{Cu(NO3)2}) = \frac{m(\ce{Cu(NO3)2})}{m_{	ext{конечн.}}} = \frac{7{,}52}{22{,}86} = 0{,}329 = 32{,}9\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии