Cu(NO3)2 → Cu2+ + 2NO3–
H2O ⇆ Н+ + ОН–
Раз про электроды молчок, примем за инертные (напр., угольные).
Р-р содержит ионы Cu2+ и NO3–, мол-лы воды и немного ионов Н+ + ОН– (при рН=7 их крайне мало, т.е. их конц-я в р-ре незначительна и их присутствием можно пренебречь).
В катодном пространстве К(–) будут находиться ионы Cu2+, молекулы воды и ионы Н+(оч. мало)
Сu2+ + 2ē ⇆ Cu , φº= +0,3419 В
2Н2О + 2ē ⇆ Н2↑ + 2ОН– , φº= –0,828 В, при рН=7 φ=–0,828 + 0,059рН=–0,415 В
φº меди > > φº воды, значит, на катоде идет только восст-е ионов меди:
Сu2+ + 2ē → Cu - это металл, 15 г кот. осадились из р-ра при эл-лизе.
n(Cu) = m/M=15,00 г / 63,55 г/моль = 0,2360 моль
n(Cu(NO3)2) = m(р-ра) ∙ ω/ М = 200 г ∙ 0,40 / 187,6 г/моль = 0,4264 моль
Степень выделения меди из р-ра соли:
η% =n(Cu) ∙ 100 / n(Cu(NO3)2) = 0,2360 моль ∙ 100 / 0,4264 моль = 55,35%
В анодном пространстве А(+) будут находиться ионы NO3–, мол-лы воды и ионы ОН– (оч. мало). В ионе NO3– (как и в ионах др. кислородсодержащих высших к-т) центр. атом имеет высшую с.о. Поэтому нитрат-ион окисляться не может и на аноде не разряжается.
Остается окисление молекул воды с образованием кислорода:
2Н2О – 4е- → О2↑ + 4Н+
Суммарный процесс:
Сu2+ + 2ē → Cu | 2
2Н2О – 4ē → О2↑ + 4Н+
__________________________
2Сu2+ + 2Н2О → 2Cu + О2↑ + 4Н+ , или в молек. виде:
2Сu(NO3)2 + 2Н2О → 2Cu + О2↑ + 4НNO3
2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 . . . . 1 . . . . . .4 → n(О2) = ½ n(Сu(NO3)2), n(Сu)=n(Сu(NO3)2)
В этом процеccе прореагировали 0,2360 моль 2Сu(NO3)2 с осаждением 15 г меди и выделением 0,2360/2 = 0,118 моль О2 массой m(O2) = 0,118 моль ∙ 32 г/моль = 3,776 г.
n(Сu)=n(Сu(NO3)2), поэтому после осаждения меди в р-ре остались:
(0,4264 – 0,2360)моль ∙ 187,6 г/моль = 35,72 г Cu(NO3)2
Масса р-ра уменьшилась и стала 200 – 15 – 3,776 = 181,2 г
Масс. доля оставшейся соли в р-ре:
ω%(Cu(NO3)2) = m(Cu(NO3)2) ∙ 100 / m(p-pa) = 35,72 г ∙ 100 / 181,2 г
В процеccе образовались 0,236∙2=0,472 моль НNO3 массой m(НNO3) = 0,472 моль ∙ 63 г/моль = 29,74 г.
Масс. доля НNO3 в р-ре: ω%(НNO3) = m(НNO3) ∙ 100 / m(p-pa) = 29,74 г ∙ 100 / 181,2 г = 16,41%