Question

При электролизе раствора сульфата меди на аноде выделился кислород объёмом 560 мл, измеренный при нормальных условиях (н. у.). Сколько граммов меди выделилось на катоде? Приведите схему электролиза.

Answer 1

СuSO4 + H2O = Cu + 1/2 O2 + H2SO4

V(O2) = 560 мл = 0,56 л

=> n(O2) = V(O2) / Vm = 0,56 л / 22,4 л/моль = 0,025 моль

=> n(Cu) = n(O2) * 2 = 0,05 моль

m(Cu) = n(Cu) * M(Cu) = 0,05 моль * 64 г/моль = 3,2 г

Answer 2

Электролиз раствора сульфата меди (CuSO4) происходит следующим образом:

На аноде (положительном электроде) происходит окисление ионов сульфата (SO4^2-) и выделение кислорода (O2):

2H2O(l) → O2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-

Таким образом, выделился кислород объемом 560 мл при нормальных условиях (н. у.).

На катоде (отрицательном электроде) ионы меди (Cu^2+) принимают электроны (4e^-) и осаждается медь:

Cu^2+(aq) + 2e^- → Cu(s)

Теперь мы можем рассчитать количество меди, которое осадилось на катоде. Для этого сначала найдем количество электронов, которые перешли через анод и катод:

1 моль кислорода (O2) соответствует 4 молям электронов (4e^-).

Объем кислорода при н.у. составил 560 мл. Переведем его в моль:

V(O2) = 560 мл = 0.56 л n(O2) = V/Vm = 0.56 л / 22.4 л/моль (при н. у. для газов) ≈ 0.025 моль O2

Следовательно, количество перешедших электронов равно:

n(e^-) = 4 * n(O2) = 4 * 0.025 моль = 0.1 моль электронов

Так как каждый моль меди (Cu) соответствует 2 молям электронов (2e^-), то количество осевшей меди можно рассчитать следующим образом:

n(Cu) = 0.1 моль электронов / 2 = 0.05 моль меди

Теперь используем молярную массу меди (Cu), которая составляет примерно 63.5 г/моль, чтобы найти массу меди:

m(Cu) = n(Cu) * M(Cu) = 0.05 моль * 63.5 г/моль ≈ 3.175 г

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на катоде осадилось примерно 3.175 г меди.