Question

650 г 22%-ного раствор сульфата меди(II) подвергли электролизу до тех пор, пока на аноде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 76 г цинка. Определите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (количество вещества (моли) и итоговая формула с цифрами (из чего складывается масса раствора) w= m соли / m раствора).

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

650 г 22%-ного раствор сульфата меди(II) подвергли электролизу до тех пор, пока на аноде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 76 г цинка. Определите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (количество вещества (моли) и итоговая формула с цифрами (из чего складывается масса раствора) w= m соли / m раствора).

Электролиз  водного  раствора  сульфата  меди  протекает  по  уравнению:

  На катоде  Сu(2+)  +  2e  =   Cu(0)

 Ha аноде   2 Н2О   - 4е  =  4Н+  +  О2

-------------------------------------------------------------

Суммарное  уравнение  электролиза

 2СuSO4  +  2H2O  =    2 Cu(0)    +  O2↑  + 2H2SO4

По условию  задачи  на  аноде  выделилось  13,44 л  кислорода.

Это  составляет  0,6 моль (19,2 г)    и  1,2  моль  меди  это  на катоде (76,8 г)  

В  результате  электролиза  в  межэлектродном  пространстве накапливается  1,2 моль  серной  кислоты.    

Первоначально  было 650 г  22%  раствора  сульфата  меди .

В этом  растворе  было  143 г  CuSO4  

Масса  воды  в растворе   507  г  

После этого  к  раствору  добавили  76 г цинка (1,16  моль)

В  ходе  реакции   между  цинком  и  серной  кислотой  образуется 1,16  моль  сульфата  цинка   и  выделяется  1,16  моль  водорода (2,3 г)

Масса  сульфата  цинка  в  растворе  161,5  х 1,16 = 187 г

                    масса  сульфата цинка  187 г

ω(ZnSO4)  =  ------------------------------------------Х 100  =  29,8 %

                   масса  раствора  627,7

                     масса  раствора   складывается

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

     приход                                                                расход

Сульфат меди 143 г                                             медь  на катоде 76,8 г

Вода  507 г                                                           кислород  на аноде  19,2                

Цинк   76 г                                                            водород  2,3  г

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

 Итого  масса  раствора  627,7 г

Answer 2

Давайте разберемся с этой задачей пошагово.

1. Электролиз сульфата меди(II): Из условия известно, что было подвергнуто электролизу 650 г 22%-ного раствора сульфата меди(II). Массовая доля сульфата меди(II) в этом растворе равна 22%, что означает, что масса соли в растворе составляет 0.22 * 650 г = 143 г (медь + сера).

По закону Фарадея, количество вещества, подвергнутое электролизу на аноде, пропорционально молекулярной массе вещества и затраченному заряду. Так как выделилось 13,44 л газа, предположим, что это водород (н.у. - нормальные условия, т.е. 1 моль газа занимает 22.4 л при 0°C и 1 атм). Молекулярная масса водорода (H₂) равна примерно 2 г/моль. Таким образом, количество молей газа можно вычислить как 13.44 л / 22.4 л/моль = 0.6 моль.

По уравнению электролиза сульфата меди(II) на аноде происходит окисление сернистой кислоты (H₂SO₄) и образуется кислород (O₂):

2 H₂SO₄ → 2 H₂O + O₂↑

Молекулярная масса сернистой кислоты H₂SO₄ равна примерно 98 г/моль. Масса вещества, подвергнутого электролизу, равна 0.6 моль * 98 г/моль = 58.8 г.

Изначальная масса сульфата меди(II) в растворе составляла 143 г, а после электролиза её осталось 143 г - 58.8 г = 84.2 г.

2. Добавление цинка: К оставшемуся раствору добавили 76 г цинка (Zn).

Уравнение реакции между цинком и сульфатом меди(II):

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Молекулярная масса цинка (Zn) равна примерно 65 г/моль. Мольная масса сульфата меди(II) равна примерно 159.5 г/моль.

Масса сульфата цинка (ZnSO₄), образовавшегося в растворе, можно рассчитать следующим образом:

Масса сульфата цинка = 76 г * (159.5 г/моль) / (65 г/моль) = 186.23 г

3. Массовая доля сульфата цинка в растворе: Общая масса раствора после добавления цинка равна сумме массы сульфата меди(II) и массы сульфата цинка:

Общая масса раствора = 84.2 г + 186.23 г = 270.43 г

Теперь можно вычислить массовую долю сульфата цинка в полученном растворе:

Массовая доля сульфата цинка = (Масса сульфата цинка / Общая масса раствора) * 100% = (186.23 г / 270.43 г) * 100% ≈ 68.9%

Итак, массовая доля сульфата цинка в полученном растворе составляет примерно 68.9%.