Раствор нитрата меди(II) объёмом 2 л 374 мл с плотностью 1,15 г/мл и концентрацией нитрата меди(II) 1,15 моль/л, содержащий в качестве примеси нитрат серебра, разлили на две колбы в соотношении 1 : 2.

Дано: $V_{total} = 2,374 \text{ л} = 2374 \text{ мл}$ $\rho = 1,15 \text{ г/мл}$ $C(Cu(NO_3)_2) = 1,15 \text{ моль/л}$ Соотношение объемов: $V_1 : V_2 = 1 : 2$ 1. Масса исходного раствора: $m_{total} = V_{total} \cdot \rho = 2374 \cdot 1,15 = 2730,1 \text{ г}$. 2. Разделение раствора: Общий объем делится на 3 части (1+2). $V_1 = \frac{1}{3} \cdot 2374 \approx 791,33 \text{ мл}$ $V_2 = \frac{2}{3} \cdot 2374 \approx 1582,67 \text{ мл}$ Массы растворов в колбах: $m_1 = \frac{1}{3} \cdot 2730,1 = 910,03 \text{ г}$ $m_2 = \frac{2}{3} \cdot 2730,1 = 1820,07 \text{ г}$ 3. Колба №1: В колбе содержится $Cu(NO_3)_2$ и примесь $AgNO_3$. При добавлении медной проволоки идет реакция: $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag \downarrow$ Пусть $n(AgNO_3) = x \text{ моль}$. Тогда по реакции образуется $\frac{x}{2} \text{ моль } Cu(NO_3)_2$ и расходуется $\frac{x}{2} \text{ моль } Cu$. Масса раствора $m_{р-ра1} = m_1 + m(Cu_{расход}) - m(Ag_{осадок}) = 910,03 + 64 \cdot \frac{x}{2} - 108 \cdot x = 910,03 - 76x$. Количество $Cu(NO_3)_2$ в колбе 1: $n_0 = C \cdot V_1 = 1,15 \cdot 0,79133 \approx 0,91 \text{ моль}$. Новое количество $n(Cu(NO_3)_2) = 0,91 + 0,5x$. Масса растворенного вещества: $188 \cdot (0,91 + 0,5x)$. Массовая доля $20\% = 0,2$: $\frac{188(0,91 + 0,5x)}{910,03 - 76x} = 0,2$ $171,08 + 94x = 182,006 - 15,2x$ $109,2x = 10,926 \Rightarrow x \approx 0,1 \text{ моль } AgNO_3$. 4. Колба №2: В колбе №2 в 2 раза больше вещества, значит $n(Cu(NO_3)_2) = 2 \cdot 0,91 = 1,82 \text{ моль}$, $n(AgNO_3) = 2 \cdot 0,1 = 0,2 \text{ моль}$. Добавляют порошок цинка. Реакции: 1) $Zn + 2AgNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2Ag \downarrow$ 2) $Zn + Cu(NO_3)_2 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + Cu \downarrow$ По условию раствор стал "бесцветным", значит весь $Cu(NO_3)_2$ прореагировал (так как ионы $Cu^{2+}$ окрашивают раствор в голубой цвет). Весь $AgNO_3$ тоже прореагирует первым. Всего цинка прореагировало $n(Zn) = \frac{1}{2} n(AgNO_3) + n(Cu(NO_3)_2) = \frac{0,2}{2} + 1,82 = 0,1 + 1,82 = 1,92 \text{ моль}$. Масса цинка $m(Zn) = 1,92 \cdot 65 = 124,8 \text{ г}$. Масса конечного раствора $m_{кон} = m_2 + m(Zn) - m(Ag) - m(Cu)$. $n(Ag) = 0,2 \text{ моль} \Rightarrow m(Ag) = 0,2 \cdot 108 = 21,6 \text{ г}$. $n(Cu) = 1,82 \text{ моль} \Rightarrow m(Cu) = 1,82 \cdot 64 = 116,48 \text{ г}$. $m_{кон} = 1820,07 + 124,8 - 21,6 - 116,48 = 1806,79 \text{ г}$. Количество $Zn(NO_3)_2$ равно сумме $n(Cu(NO_3)_2) + \frac{1}{2} n(AgNO_3) = 1,82 + 0,1 = 1,92 \text{ моль}$. Масса соли $m(Zn(NO_3)_2) = 1,92 \cdot 189 = 362,88 \text{ г}$. $\omega = \frac{362,88}{1806,79} \approx 0,2008 \text{ или } 20,08\%$.