РУҚА
34

Шешімі: Электролиз раствора сульфата меди

ЕГЭ · Химия · Тапсырма 34 · Электролиз
ЖоғарыФИПИDBDAB5Толық шешім≈ 15 минутТалдау 12 қадам
Условие

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 750 мл раствора сульфата меди(II) с концентрацией 0,8 моль/л и плотностью 1,08 г/мл. После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 500 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 3,2 моль/л и плотностью 1,25 г/мл. Определите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.

Тапсырманы ашып, өзіңіз шешіңіз
Дальше ответЕгер әлі шешіп жатсаңыз – кеңестерден бастаңыз: олар жауапқа жетелейді, бірақ оны ашпайды.
К подсказкам

Шешім по шагам

12 қадам
1

На инертном аноде окисляется вода, а на катоде восстанавливаются ионы меди:

$$2\mathrm{H_2O}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+};\quad \mathrm{Cu^{2+}}+2e^-\rightarrow\mathrm{Cu}$$
2

Количество кислорода, выделившегося на аноде:

$$n(\mathrm{O_2})=\dfrac{V(\mathrm{O_2})}{V_m}=\dfrac{4{,}48\ \mathrm{л}}{22{,}4\ \mathrm{л/моль}}=0{,}2\ \mathrm{моль}$$
3

При электролизе образуется серная кислота в количестве, равном количеству выделившегося кислорода. Количество исходного сульфата меди:

$$n_0(\mathrm{CuSO_4})=cV=0{,}8\ \mathrm{моль/л}\cdot0{,}750\ \mathrm{л}=0{,}6\ \mathrm{моль}$$
4

Количество меди, выделившейся на катоде, вдвое больше количества кислорода:

$$n(\mathrm{Cu})=2n(\mathrm{O_2})=2\cdot0{,}2=0{,}4\ \mathrm{моль}$$
5

После электролиза в растворе остаётся $0{,}6-0{,}4=0{,}2$ моль сульфата меди, а также образуется $0{,}2$ моль серной кислоты. При добавлении гидроксида натрия происходит реакция нейтрализации:

$$\mathrm{H_2SO_4}+2\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{Na_2SO_4}+2\mathrm{H_2O}$$
6

Количество добавленного гидроксида натрия:

$$n(\mathrm{NaOH})=cV=3{,}2\ \mathrm{моль/л}\cdot0{,}500\ \mathrm{л}=1{,}6\ \mathrm{моль}$$
7

На нейтрализацию $0{,}2$ моль серной кислоты расходуется:

$$n_{\text{расх}}(\mathrm{NaOH})=2n(\mathrm{H_2SO_4})=2\cdot0{,}2=0{,}4\ \mathrm{моль}$$
8

Гидроксид натрия взят в избытке. Его количество и масса после реакции:

$$n_{\text{изб}}(\mathrm{NaOH})=1{,}6-0{,}4=1{,}2\ \mathrm{моль};\quad m(\mathrm{NaOH})=1{,}2\cdot40=48\ \mathrm{г}$$
9

Масса исходного раствора сульфата меди:

$$m_1=V\rho=750\ \mathrm{мл}\cdot1{,}08\ \mathrm{г/мл}=810\ \mathrm{г}$$
10

При электролизе из раствора удаляются медь и кислород:

$$m(\mathrm{Cu})=0{,}4\cdot64=25{,}6\ \mathrm{г};\quad m(\mathrm{O_2})=0{,}2\cdot32=6{,}4\ \mathrm{г}$$
11

Масса раствора после электролиза и масса добавленного раствора гидроксида натрия:

$$m_{\text{эл}}=810-25{,}6-6{,}4=778\ \mathrm{г};\quad m_2=500\ \mathrm{мл}\cdot1{,}25\ \mathrm{г/мл}=625\ \mathrm{г}$$

Масса полученного раствора и массовая доля избытка гидроксида натрия:

$$m_{\text{р-ра}}=778+625=1403\ \mathrm{г};\quad \omega(\mathrm{NaOH})=\dfrac{48}{1403}\cdot100\%=3{,}42\%$$
Жауап

Массовая доля избытка гидроксида натрия в полученном растворе равна $3{,}42\%$.

Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что весь добавленный гидроксид натрия остаётся в растворе в неизменном количестве.

Не учитывать расход гидроксида натрия на нейтрализацию образовавшейся серной кислоты.

Не вычитать из массы раствора массу выделившихся меди и кислорода.

Использовать объём раствора вместо его массы при расчёте массовой доли.

Закрепить приёмВ теме «Электролиз» ещё 91 тапсырма — жауабымен және дәл осындай талдауымен.
Жаттығу

Тапсырманы қалай шешу керек 34 ЕГЭ, химия

Бұл есептің талдауы келесіге бөлінген: 12 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Жауап есептеулердің жанында келтірілген, олардың орнына емес.

Тапсырма из темы «Электролиз»: в ней 92 тапсырма, и у каждой есть такой же разбор. Тіркеу қажет емес.