Question

Через 100 г раствора сульфата меди с массовой долей соли 10% пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 560 мл газа (н.у.). Определите массовые доли веществ в образовавшемся растворе

Answer 1

1) Составляем схему электролиза:
Катод: Cu2+ + 2 ē -> Cuo ¯ · 2
Анод: 2 Н2О - 4 ē -> О2­ + 4 Н+
Суммарное уравнение в ионном виде:
2 Cu2+ + 2Н2О -> 2 Cuo ¯ + О2­ + 4 Н+
Суммарное уравнение в молекулярном виде:
2 CuSO4 + 2 H2O -> 2 Cuo ¯ + О2­ + 2 H2SO4
2) Определяем количества веществ сульфата меди в исходном растворе и кислорода,
выделившегося на аноде:
n( CuSO4) = 100 · 0,1 / 160 = 0,0625 моль. n(О2) = 0,560 / 22,4 = 0,025 моль.
Если бы электролиз сульфата меди прошел полностью, то, согласно уравнению реакции, кислорода должно было бы выделиться 0,0625 / 2 = 0,03125 моль, что больше, чем выделилось на самом деле. Следовательно, электролиз прошел не до конца и в растворе остался сульфат меди:
Было: 0,0625
2 CuSO4 + 2 H2O -> 2 Cuo ¯ + О2­ + 2 H2SO4 + (CuSO4)
Прореагировало: 0,05 стало: 0,05 0,025 0,05 0,0125
3) Определяем массовые доли веществ в конечном растворе:
m(H2SO4) = 98 · 0,05 = 4,9 г. m(CuSO4 в конечном растворе) = 0,0125 · 160 = 2 г.
m(конечного раствора) = m(исходного раствора) – m(Cu) – m(О2) = 100 – 0,05 · 64 – 0,025 · 32 = 96 г.
w(H2SO4) = 4,9 / 96 = 0,051. w(CuSO4 в конечном растворе) = 2 / 96 = 0,0208
Ответ: w(H2SO4) = 5,1 %; w(CuSO4) = 2,08 %.