Question

Электролиз 470 г 5 %-ного раствора нитрата меди (II) прекратили после того, как масса раствора уменьшилась на 8 г. Из полученного раствора отобрали порцию массой 92,4 г. Вычислите массу 11,2%-ного раствора едкого калия, необходимого для полного осаждения меди из отобранной порции раствора.

Answer 1

Итоговоеуравнениеэлектролизарастворанитратамеди(II):2Cu(NO3)2+ 2H2O = 4HNO3+ 2Cu +O2↑.(1)Определимколичествосоливисходномрастворе:3n(Cu(NO3)2) = 470⋅0,08/188 = 0,2 (моль).Есливсясольподвергласьэлектролизу,томассарастворауменьшитсянамассуушедшихизсферыреакциимедиикислорода,количествакоторыхсогласноуравнению(1)составляютсо-ответственно0,2и0,1моль.Приэтоммассарастворауменьшитсяна16г(0,2⋅64 + 0,1⋅32 = 16),анена19,6г.Следовательно,ипослетого,каквсямедьосадиласьнакатоде,электролизпродолжалсясогласноуравнению:2H2O = 2H2↑+ O2↑.Входеэтойреакцииэлектролизуподверглось3,6г(19,6 – 16),или0,2мольводы.Массараствора,оставшегосяпослеэлектролиза:m(р-ра) = 470 – 19,6 = 450,4 (г).Вэтомрастворесогласноуравнению(1)содержится0,4моль,или25,2газотнойкислоты.Определиммассовуюдолюазотнойкислоты:w(HNO3) = (25,2/450,4)⋅100 % = 5,59 %.Накатодевыделилось0,2моль(12,8г)медии0,2моль(0,2г)водорода.Наанодевыдели-лось0,2моль(0,1 + 0,1)кислорода,егомассасоставляет6,4г

Answer 2

Для решения данной задачи мы можем использовать законы сохранения массы и закон Фарадея электролиза.

Сначала вычислим количество вещества меди (II) в 5%-ном растворе нитрата меди (II): Масса раствора = 470 г Концентрация = 5%

Масса меди (II) = 470 г * 5% = 23,5 г

Затем найдем количество вещества меди (II), осажденной в результате электролиза: Уменьшение массы раствора = 8 г

Масса меди (II) осажденной = 8 г

Теперь рассчитаем количество вещества меди (II), отобранной из полученного раствора: Масса отобранной порции = 92,4 г

Масса меди (II) отобранной = 92,4 г

Так как медь (II) имеет валентность 2, нам понадобится в два раза больше моль едкого калия (KOH), чтобы полностью осадить всю медь (II).

Теперь можно рассчитать количество моль меди (II), осажденной и отобранной: Моль меди (II) осажденной = масса меди (II) осажденной / молярная масса меди (II) Моль меди (II) отобранной = масса меди (II) отобранной / молярная масса меди (II)

Молярная масса меди (II) (Cu) ≈ 63,55 г/моль

Моль меди (II) осажденной = 8 г / 63,55 г/моль ≈ 0,126 моль Моль меди (II) отобранной = 92,4 г / 63,55 г/моль ≈ 1,454 моль

Так как медь (II) имеет валентность 2, количество моль едкого калия (KOH) будет равно удвоенному количеству моль меди (II) отобранной.

Моль KOH = 2 * моль меди (II) отобранной = 2 * 1,454 моль ≈ 2,908 моль

Наконец, найдем массу 11,2%-ного раствора едкого калия (KOH): Масса раствора KOH = моль KOH * молярная масса KOH

Молярная масса KOH ≈ 56,11 г/моль

Масса раствора KOH = 2,908 моль * 56,11 г/моль ≈ 163,2 г

Таким образом, масса 11,2%-ного раствора едкого калия, необходимого для полного осаждения меди из отобранной порции раствора, составит приблизительно 163,2 г.