Задание №34 — Типы расчётных задач
Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 360 г 15%-ного раствора хлорида меди(II). После того как на аноде выделилось 4,48 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 66,6 г. Вычислите массу 10%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
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, указанных в условии:
CuCl2 → (электролиз) Cu + Cl2↑
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
1. Исходные количества веществ.
m(CuCl2) = 360 г · 0,15 = 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 остановлен до полного разложения соли. На аноде из раствора хлорида окисляются хлорид-ионы, поэтому выделившийся газ — хлор; по уравнению на 1 моль разложившегося CuCl2 приходится 1 моль Cl2:
n(CuCl2, разлож.) = n(Cl2) = 0,2 моль.
Это меньше исходных 0,4 моль, значит ионы Cu2+ и Cl− в растворе ещё остались (кислород на аноде не выделялся), и в растворе осталось
n(CuCl2, ост.) = 0,4 моль − 0,2 моль = 0,2 моль.
3. Масса раствора после электролиза. Раствор теряет осевшую медь и улетевший хлор:
m(Cu) = 0,2 моль · 64 г/моль = 12,8 г; m(Cl2) = 0,2 моль · 71 г/моль = 14,2 г;
m(р-ра) = 360 г − 12,8 г − 14,2 г = 333 г.
4. Сколько соли в отобранной порции. Раствор однороден, поэтому количество вещества соли в порции пропорционально её массе:
доля порции = 66,6 г / 333 г = 0,2;
n(CuCl2, порция) = 0,2 моль · 0,2 = 0,04 моль.
5. Щёлочь для полного осаждения меди. По второму уравнению на 1 моль CuCl2 нужно 2 моль NaOH (осадок Cu(OH)2):
n(NaOH) = 2 · 0,04 моль = 0,08 моль;
m(NaOH) = 0,08 моль · 40 г/моль = 3,2 г;
m(р-ра NaOH) = m(NaOH) / ω = 3,2 г / 0,1 = 32 г.
Проверка: хлор сохраняется — 0,4 моль CuCl2 содержали 0,8 моль Cl, из них 0,4 моль ушли с газом (0,2 моль Cl2), 0,4 моль остались в растворе.
Ответ: CuCl2 → Cu + Cl2↑; CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl; требуется 32 г 10%-ного раствора NaOH.
Источник: ФИПИ