Химия

При растворении медного катода в концентрированной серной кислоте образуется сульфат меди, который реагирует с гидроксидом натрия с образованием осадка гидроксида меди:

$CuSO_{4} + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_{2} \downarrow + Na_{2}SO_{4}$.

Рассчитываем количество гидроксида меди:

$\nu (Cu(OH)_{2})= \frac{m(Cu(OH)_{2})}{M(Cu(OH)_{2})}$;
$\nu (Cu(OH)_{2})= \frac{49}{98} = 0,5 моль$.

Определяем количество образовавшегося сульфата меди. Согласно уравнению реакции

$\nu (CuSO_{4}) = \nu (Cu(OH)_{2}); \nu (CuSO_{4}) = 0,5 моль$.

Записываем уравнение реакции взаимодействия меди и серной кислоты:

$Cu + 2H_{2}SO_{4} \rightarrow CuSO_{4} + SO_{2} + 2H_{2}O$.

Определяем количество меди. Из уравнения реакции следует, что

$\nu (Cu) = \nu (CuSO_{4}); \nu (Cu) = 0,5 моль$.

Находим массу катода после электролиза:

$m(катода) = \nu (Cu) \cdot M(Cu)$;
$m(катода) = 0,5 \cdot 64 = 32 г$.

Рассмотрим процессы, протекающие на электродах. На катоде будут восстанавливаться ионы меди. При этом масса катода будет возрастать:

катод (-) $Cu^{2+} + 2 \bar{e} = Cu$.

На аноде будет происходить окисление меди, т.е. анод будет растворяться :

анод (+) $Cu - 2 \bar{e} = Cu^{2+}$.

Рассчитываем массу меди, осажденной на катоде:

$m(Cu) = 32 - 20 = 12 г$.

Масса анода уменьшилась ровно на столько, на сколько возросла масса катода (на 12 г). Находим массу анода:

$m(анода) = 20 - 12 = 5 г$.