Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II).

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 500 г 16%-ного раствора сульфата меди(II). После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. К образовавшемуся в процессе электролиза раствору добавили 53 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.
от

2 Ответы

2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2 (электролиз)
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O
Ответ: w(CuSO4) = 11,79%
от
Запишем уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II): 2CuSO4 + 2H2O → 2Сu↓ + O2↑+ 2H2SO4.

Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II): mисх.(CuSO4) = mисх.р-ра(CuSO4) ∙ ω(CuSO4)/100% = 500 г ∙ 16%/100% = 80 г; νисх.(CuSO4) = mисх.(CuSO4)/М(CuSO4) = 80 г/160 г/моль = 0,5 моль.

Найдем количество вещества выделившегося на аноде кислорода: ν(О2) = V(О2)/Vm = 1,12 л/22,4 л/моль = 0,05 моль.

Найдем количество вещества и массу сульфата меди, оставшегося в растворе после электролиза: νпрореаг.(CuSO4) = 2∙ν(О2) = 2 ∙ 0,05 моль = 0,1 моль; νост.(CuSO4) = νисх.(CuSO4) – νпрореаг.(CuSO4) = 0,5 моль – 0,1 моль = 0,4 моль; mост.(CuSO4) = νост.(CuSO4)∙ М(CuSO4) = 0,4 моль ∙ 160 г/моль = 64 г.

Найдем количество вещества образовавшейся серной кислоты: ν(Н2SO4) = νпрореаг.(CuSO4) = 0,1 моль.

Найдем массу и количество вещества добавленного карбоната натрия: m(Nа2СО3) = mр-ра(Nа2СО3) ∙ ω(Nа2СО3) = 53 г ∙ 10%/100% = 5,3 г; ν(Nа2СО3) = m(Nа2СО3)/М(Nа2СО3) = 5,3 г/106 г/моль = 0,05 моль.

Для того, чтобы сульфат меди прореагировал с карбонатом натрия, прежде всего должна быть нейтрализована серная кислота. Карбонат реагирует с серной кислотой в соответствии с уравнением Н2SO4 + Na2CO3 → СО2↑ + Н2О + Na2SO4 (I)

Напомним, что ν(Н2SO4) = 0,1 моль, а ν(Nа2СО3) = 0,05 моль. Серная кислота находится в явном избытке, в связи с чем реакция сульфата меди с карбонатом натрия невозможна, т.к. израсходуется весь карбонат натрия.

Рассчитаем количество вещества выделившегося CO2 и его массу: ν(Na2CO3) = ν(СО2) = 0,05 моль; m(СО2) = ν(СО2) ∙ M(СО2) = 0,05 моль ∙ 44 г/моль = 2,2 г.

Найдем массу конечного раствора: mкон.р-ра = mисх.р-ра(CuSO4) – m(Сu) – m(О2) + m(Nа2СО3) – m(СО2); m(О2) = ν(О2) ∙ М(О2) = 0,05 моль ∙ 32 г/моль = 1,6 г; ν(Cu) = 2∙ν(О2) = 2 ∙ 0,05 моль = 0,1 моль; m(Cu) = ν(Cu) ∙ М(Cu) = 0,1 моль ∙ 64 г/моль = 6,4 г; mкон.р-ра = mисх.р-ра(CuSO4)– m(Сu) – m(О2) + m(Nа2СО3) – m(СО2) = 500 г – 6,4 г – 1,6 г + 53 г – 2,2 г = 542,8 г;

Найдем массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе: ω(CuSO4) = 100% ∙ mост.(CuSO4)/mкон.р-ра = 100% ∙ 64 г/542,8 г = 11,79 %.
от

Похожие вопросы