При электролизе ( с инертным анодом) 235 г раствора нитрата меди (2) с массовой долей (Cu(NO3)2)=20% на катоде выделился металл. Определите...
Условие:
При электролизе ( с инертным анодом) 235 г раствора нитрата меди (2) с массовой долей (Cu(NO3)2)=20% на катоде выделился металл. Определите массу выделившегося металла и объём газа (н.у.), выделившегося на аноде
Решение:
Для решения этой задачи, нам необходимо знать мольную массу нитрата меди (Cu(NO3)2) и знать, какие продукты образуются при электролизе.
Мольная масса нитрата меди (Cu(NO3)2) составляет: М(Cu) = 63.55 г/моль М(N) = 14.01 г/моль М(O) = 16.00 г/моль
Таким образом, масса одной моли нитрата меди (Cu(NO3)2) равна: М(Cu(NO3)2) = 63.55 г/моль + 2 * (14.01 г/моль) + 6 * (16.00 г/моль) = 187.55 г/моль
Массовая доля нитрата меди (Cu(NO3)2) в растворе составляет 20%. Это означает, что в 100 г раствора содержится 20 г нитрата меди (Cu(NO3)2).
Масса нитрата меди (Cu(NO3)2) в 235 г раствора равна: Масса(Cu(NO3)2) = 235 г * 0.20 = 47 г
Теперь мы можем рассчитать количество молей нитрата меди (Cu(NO3)2) в растворе: Количество молей(Cu(NO3)2) = Масса(Cu(NO3)2) / М(Cu(NO3)2) = 47 г / 187.55 г/моль = 0.25 моль
При электролизе нитрата меди (Cu(NO3)2) на катоде выделяется медь (Cu), а на аноде выделяется кислород (O2) и азотная кислота (HNO3).
Мольное соотношение между медью (Cu) и нитратом меди (Cu(NO3)2) составляет: Cu(NO3)2 + 2e- -> Cu
Таким образом, для каждых 2 электронов, выделяется 1 моль меди (Cu).
Масса меди (Cu), выделившейся на катоде, равна: Масса(Cu) = Количество молей(Cu(NO3)2) * М(Cu) = 0.25 моль * 63.55 г/моль = 15.89 г
Теперь рассмотрим анодную реакцию. При электролизе нитрата меди (Cu(NO3)2) на аноде выделяется кислород (O2) и азотная кислота (HNO3).
Мольное соотношение между кислородом (O2) и нитратом меди (Cu(NO3)2) составляет: 4NO3- -> 2O2 + 4e-
Таким образом, для каждых 4 электронов, выделяется 2 моля кислорода (O2).
Объем кислорода (O2), выделившегося на аноде, можно рассчитать с использованием закона Гей-Люссака: V(O2) = (Количество молей(Cu(NO3)2) * 2) * 22.4 л/моль = (0.25 моль * 2) * 22.4 л/моль = 11.2 л
Таким образом, масса выделившегося металла (меди) составляет 15.89 г, а объем газа (кислорода) составляет 11.2 л (н.у.).
