Шешімі: Осаждение меди после электролиза
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 66,6 г. Вычислите массу 10%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Шешім по шагам
10 қадамЗапишем уравнение электролиза раствора хлорида меди(II) на инертных электродах:
$$\mathrm{CuCl_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Cl_2\uparrow}$$Найдём массу и количество вещества исходного хлорида меди(II):
$$m(\mathrm{CuCl_2})=360\cdot0{,}15=54\ \mathrm{г};\quad n_0(\mathrm{CuCl_2})=\frac{54}{134{,}5}=0{,}4015\ \mathrm{моль}$$Количество вещества хлора, выделившегося на аноде, при нормальных условиях:
$$n(\mathrm{Cl_2})=\frac{4{,}48}{22{,}4}=0{,}20\ \mathrm{моль}$$По уравнению электролиза на 1 моль хлора расходуется 1 моль хлорида меди(II). Поэтому оставшееся количество хлорида меди(II) равно:
$$n_{\text{ост}}(\mathrm{CuCl_2})=0{,}4015-0{,}20=0{,}2015\ \mathrm{моль}$$В процессе электролиза из раствора удаляются медь и хлор. Масса полученного раствора:
$$m_{\text{р-ра}}=360-0{,}20\cdot71-0{,}20\cdot63{,}5=320{,}4\ \mathrm{г}$$Масса оставшегося хлорида меди(II) во всём растворе:
$$m_{\text{ост}}(\mathrm{CuCl_2})=0{,}2015\cdot134{,}5=27{,}1\ \mathrm{г}$$Масса хлорида меди(II) в порции раствора массой 66,6 г:
$$m_{\text{порц}}(\mathrm{CuCl_2})=27{,}1\cdot\frac{66{,}6}{320{,}4}=5{,}635\ \mathrm{г}$$Количество вещества хлорида меди(II) в порции:
$$n_{\text{порц}}(\mathrm{CuCl_2})=\frac{5{,}635}{134{,}5}=0{,}0419\ \mathrm{моль}$$Запишем уравнение реакции осаждения и рассчитаем количество гидроксида натрия:
$$\mathrm{CuCl_2+2NaOH\rightarrow Cu(OH)_2\downarrow+2NaCl};\quad n(\mathrm{NaOH})=2\cdot0{,}0419=0{,}0838\ \mathrm{моль}$$Масса чистого гидроксида натрия и масса 10%-ного раствора:
$$m(\mathrm{NaOH})=0{,}0838\cdot40=3{,}35\ \mathrm{г};\quad m_{\text{р-ра}}(\mathrm{NaOH})=\frac{3{,}35}{0{,}10}=33{,}5\ \mathrm{г}$$Масса 10%-ного раствора гидроксида натрия составляет примерно 33,5 г.
Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают, что при электролизе из раствора удаляются и медь, и хлор.
Используют объём хлора как количество вещества без деления на молярный объём газа при н.у.
Забывают коэффициент 2 перед \mathrm{NaOH} в реакции осаждения.
Принимают массу чистого \mathrm{NaOH} за массу 10%-ного раствора.