Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 135 г 40%-ного раствора хлорида меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 27 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 30%-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).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Уравнения реакций:
CuCl2 → (электролиз) Cu + Cl2↑
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
Что было в растворе. m(CuCl2) = 135 г · 0,40 = 54 г, n = 54 г / 135 г/моль = 0,4 моль.
Электролиз. Из раствора уходят медь (осаждается на катоде) и хлор (выделяется на аноде), то есть на каждый моль разложившегося CuCl2 раствор теряет
64 г/моль + 71 г/моль = 135 г/моль.
n(разложившегося CuCl2) = 27 г / 135 г/моль = 0,2 моль.
Так как 0,2 моль < 0,4 моль, соль израсходована не полностью и вода на катоде ещё не восстанавливается; в растворе осталось
n(CuCl2) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.
m(р-ра после электролиза) = 135 г − 27 г = 108 г.
Добавление щёлочи. m(NaOH) = 160 г · 0,30 = 48 г, n = 48 г / 40 г/моль = 1,2 моль.
На 0,2 моль CuCl2 по уравнению нужно 2 · 0,2 моль = 0,4 моль NaOH, а есть 1,2 моль, то есть щёлочь в избытке, соль меди в недостатке; расчёт осадка ведём по CuCl2.
n(Cu(OH)2) = 0,2 моль, m = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г (осадок уходит из раствора; в растворе щёлочи Cu(OH)2 не растворяется).
Непрореагировавшая щёлочь: n = 1,2 моль − 0,4 моль = 0,8 моль, m = 0,8 моль · 40 г/моль = 32 г.
m(конечного р-ра) = 108 г + 160 г − 19,6 г = 248,4 г.
ω(NaOH) = 32 г / 248,4 г = 0,1288, или 12,88 %.
Ответ: ω(NaOH) ≈ 12,88 %.
Источник: ФИПИ