Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 120 г 20%-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. При электролизе раствора хлорида меди(II) на катоде выделяется медь, на аноде — хлор. Пока соль не израсходована, никаких других газов на аноде не выделяется.
Уравнения реакций:
CuCl2 → (электролиз) Cu + Cl2↑
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
1. Исходные количества.
m(CuCl2) = 270 г · 0,2 = 54 г; n(CuCl2) = 54 г / 135 г/моль = 0,4 моль;
n(Cl2) = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль.
2. Электролиз. На 0,2 моль Cl2 расходуется 0,2 моль CuCl2 — это меньше 0,4 моль, значит соль израсходована лишь наполовину, и весь анодный газ — хлор.
m(Cu) = 0,2 моль · 64 г/моль = 12,8 г; m(Cl2) = 0,2 моль · 71 г/моль = 14,2 г;
n(CuCl2) в растворе = 0,4 − 0,2 = 0,2 моль;
m(раствора) = 270 г − 12,8 г − 14,2 г = 243 г.
3. Добавление щёлочи.
m(NaOH) = 120 г · 0,2 = 24 г; n(NaOH) = 24 г / 40 г/моль = 0,6 моль.
На 0,2 моль CuCl2 нужно 0,4 моль NaOH, значит щёлочь в избытке:
n(NaOH) осталось = 0,6 − 0,4 = 0,2 моль; m(NaOH) = 0,2 моль · 40 г/моль = 8 г;
n(Cu(OH)2) = 0,2 моль; m = 0,2 моль · 98 г/моль = 19,6 г.
4. Масса раствора и искомая величина.
m(раствора) = 243 г + 120 г − 19,6 г = 343,4 г;
w(NaOH) = 8 г / 343,4 г = 0,0233, то есть 2,33 %.
Ответ: w(NaOH) ≈ 2,33 %.
Источник: ФИПИ