РУҚА
34

Решение: Массовая доля щёлочи после электролиза

ЕГЭ · Химия · Задание 34 · Электролиз
ВысокаяФИПИ3027E7Развёрнутое решение≈ 15 минутРазбор в 12 шагов
Условие

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 120 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

12 шагов
1

Масса хлорида меди(II) в исходном растворе:

$$m(\mathrm{CuCl_2})=270\cdot 0{,}20=54\ \mathrm{г}$$
2

Количество вещества хлорида меди(II):

$$n(\mathrm{CuCl_2})=\frac{54}{135}=0{,}40\ \mathrm{моль}$$
3

Количество вещества газа, выделившегося на аноде:

$$n(\mathrm{Cl_2})=\frac{4{,}48}{22{,}4}=0{,}20\ \mathrm{моль}$$
4

Уравнения процессов на электродах и суммарное уравнение электролиза:

$$\mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2};\quad \mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu};\quad \mathrm{CuCl_2\rightarrow Cu+Cl_2}$$
5

По уравнению реакции электролизовано $0{,}20\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{CuCl_2}$. Следовательно, в растворе осталось:

$$n_{\text{ост}}(\mathrm{CuCl_2})=0{,}40-0{,}20=0{,}20\ \mathrm{моль}$$
6

Масса раствора после электролиза равна массе исходного раствора за вычетом масс выделившихся меди и хлора:

$$m_1=270-0{,}20\cdot64-0{,}20\cdot71=230\ \mathrm{г}$$
7

В добавленном растворе содержится:

$$m(\mathrm{NaOH})=120\cdot0{,}20=24\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{NaOH})=\frac{24}{40}=0{,}60\ \mathrm{моль}$$
8

Хлорид меди(II) реагирует с гидроксидом натрия:

$$\mathrm{CuCl_2+2NaOH\rightarrow Cu(OH)_2\downarrow+2NaCl}$$
9

На реакцию с $0{,}20\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{CuCl_2}$ расходуется $0{,}40\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{NaOH}$. В избытке остаётся:

$$n_{\text{ост}}(\mathrm{NaOH})=0{,}60-0{,}40=0{,}20\ \mathrm{моль};\quad m_{\text{ост}}(\mathrm{NaOH})=0{,}20\cdot40=8\ \mathrm{г}$$
10

Образуется осадок гидроксида меди(II):

$$m(\mathrm{Cu(OH)_2})=0{,}20\cdot98=19{,}6\ \mathrm{г}$$
11

Масса полученного раствора без осадка:

$$m_{\text{р-ра}}=230+120-19{,}6=330{,}4\ \mathrm{г}$$

Массовая доля щёлочи в полученном растворе:

$$\omega(\mathrm{NaOH})=\frac{8}{330{,}4}\cdot100\%=2{,}42\%$$
Ответ

Массовая доля щёлочи в полученном растворе равна $2{,}42\%$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что весь исходный хлорид меди(II) разложился: объём хлора соответствует только $0{,}20\ \mathrm{моль}$ $\mathrm{CuCl_2}$.

Не учитывать расход гидроксида натрия на образование осадка $\mathrm{Cu(OH)_2}$.

Включать массу осадка в массу полученного раствора.

Не вычитать из массы раствора массы выделившихся меди и хлора.

Закрепить приёмВ теме «Электролиз» ещё 91 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 34 ЕГЭ, химия

Разбор этой задачи разложен на 12 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электролиз»: в ней 92 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.