Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 390 г 15%-ного раствора хлорида натрия. После того как масса раствора уменьшилась
на 21,9 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю хлорида натрия 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:
2NaCl + 2H2O → (электролиз) 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Электролиз. m(NaCl) = 390 г · 0,15 = 58,5 г, n = 58,5 г / 58,5 г/моль = 1,0 моль.
Из раствора уходят водород и хлор: на 2 моль NaCl приходится 1 моль H2 (2 г) и 1 моль Cl2 (71 г), то есть убыль 73 г на 2 моль соли, или 36,5 г на 1 моль NaCl.
n(NaCl, подвергшегося электролизу) = 21,9 г / 36,5 г/моль = 0,6 моль.
Так как 0,6 моль < 1,0 моль, соль ещё не исчерпана и разложение воды с обеих сторон не началось.
n(NaCl, осталось) = 1,0 моль − 0,6 моль = 0,4 моль; n(NaOH, образовалось) = 0,6 моль.
m(р-ра после электролиза) = 390 г − 21,9 г = 368,1 г.
Добавление сульфата меди(II). m(CuSO4) = 160 г · 0,20 = 32 г, n = 32 г / 160 г/моль = 0,2 моль.
На 0,2 моль CuSO4 нужно 0,4 моль NaOH, а есть 0,6 моль — щёлочь в избытке, соль меди в недостатке, поэтому CuSO4 осаждается полностью:
n(Cu(OH)2) = 0,2 моль, m = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г.
Искомая величина. Хлорид натрия ни в одной из этих реакций не участвует, он просто остаётся в растворе:
m(NaCl) = 0,4 моль · 58,5 г/моль = 23,4 г.
m(конечн. р-ра) = 368,1 г + 160 г − 19,6 г = 508,5 г.
ω(NaCl) = 23,4 г / 508,5 г = 0,0460, или 4,60 %.
Ответ: ω(NaCl) ≈ 4,60 %.
Источник: ФИПИ