1. Запишем уравнения реакций

(1) 2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4HNO₃ (электролиз)

(2) 2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + CO₂ + H₂O

2. Рассчитаем количество прореагировавшего нитрата меди и образованной азотной кислоты

m_всего(Cu(NO₃)₂) = m_р–ра • ω = 470 • 0,2 = 96 г ⇒ n_всего(Cu(NO₃)₂) = m : M = 96 : 188 = 0,5 моль

Пусть n₁(Cu(NO₃)₂) = х моль, тогда n₁(Cu) = х моль, n₁(O₂) = 0,5х моль.

m_{уменьш.} = m₁(Cu) + m₁(O₂) = 64х + 32 • 0,5х = 80х = 24 г ⇒ х = 24 : 80 = 0,3 моль

В процессе электролиза приняло участие 0,3 моль Cu(NO₃)₂ < n_всего(Cu(NO₃)₂) = 0,5 моль

Электролиз воды дополнительно не протекал. n₁(Cu) = 0,3 моль, n₁(O₂) = 0,15 моль.

n₁(HNO₃) = 2 • n₁(Cu(NO₃)₂) = 2 • 0,3 = 0,6 моль

n_ост.(Cu(NO₃)₂) = n_всего(Cu(NO₃)₂) − n₁(Cu(NO₃)₂) = 0,5 − 0,3 = 0,2 моль

3. Рассчитаем количество выделившегося углекислого газа и его массу

m_всего(Na₂CO₃) = m_р–ра • ω = 212 • 0,1 = 21,2 г ⇒ n_всего(Na₂CO₃) = m : M = 21,2 : 106 = 0,2 моль

0,6 : 2 = 0,3 моль > 0,2 : 1 = 0,2 моль ⇒ Na₂CO₃ в недостатке

n₂(CO₂) = n_всего(Na₂CO₃) = 0,2 моль ⇒ m₂(CO₂) = n • M = 0,2 • 44 = 8,8 г

4. Рассчитаем массовую долю нитрата меди в полученном растворе

m_ост.(Cu(NO₃)₂) = n • M = 0,2 • 188 = 37,6 г

m_{получ. р–ра} = m_р–ра(Cu(NO₃)₂) + m_р–ра(Na₂CO₃) − m_{уменьш.} − m₂(CO₂) = 470 + 212 – 24 – 8,8 = 649,2 г

ω_ост.(Cu(NO₃)₂) = m_ост.(Cu(NO₃)₂) : m_{получ. р–ра} • 100 = 37,6 : 649,2 • 100 = 5,8%

Максимальный балл: 4