Химия

Составляем схему электролиза:

$\left . \begin{matrix} Катод: & Cu^{2+} + 2 \bar{e} \rightarrow Cu^{ \circ} \downarrow \\ Анод: & 2H_{2}O - 4 \bar{e} \rightarrow O_{2} \uparrow + 4H^{+} \end{matrix} \right | \begin{matrix} \cdot 2 \\ ~ \end{matrix}$

Суммарное уравнение в ионном виде:

$2Cu^{2+} + 2H_{2}O \rightarrow 2Cu^{ \circ} \downarrow + O_{2} \uparrow + 4H^{+}$

Суммарное уравнение в молекулярном виде:

$2CuSO_{4} + 2H_{2}O \rightarrow 2Cu^{ \circ} \downarrow + O_{2} \uparrow + 2H_{2}SO_{4}$

Определяем количества веществ сульфата меди в исходном растворе и кислорода, выделившегося на аноде:

$\nu (CuSO_{4}) = \frac{100 \cdot 0,1}{160} = 0,0625 моль. \nu (O_{2}) = \frac{0,560}{22,4} = 0,025 моль$.

Если бы электролиз сульфата меди прошел полностью, то, согласно уравнению реакции, кислорода должно было бы выделиться $\frac{0,0625}{2} = 0,03125 моль$, что больше, чем выделилось на самом деле. Следовательно, электролиз прошел не до конца и в растворе остался сульфат меди:

$\begin{matrix} Было: & 0,0625 \\ ~ & 2CuSO_{4} \\ Прореагировало: & 0,05 \end{matrix} + 2H_{2}O \underset{стало:}{ \rightarrow } \underset{0,05}{2Cu^{ \circ}} + \underset{0,025}{O_{2} } \uparrow + \underset{0,05}{2H_{2}SO_{4}} + \underset{0,0125}{(CuSO_{4} )}$

Определяем массовые доли веществ в конечном растворе:

$m(H_{2}SO_{4}) = 98 \cdot 0,05 = 4,9 г. m(CuSO_{4} \: в \: конечном \: растворе) = 0,0125 \cdot 160 = 2 г$.
$m(конечного \: раствора) = m(исходного \: раствора) - m(Cu) - m(O_{2}) = 100 - 0,05 \cdot 64 - 0,025 \cdot 32 = 96 г$.
$\omega (H_{2}SO_{4}) = \frac{4,9}{96} = 0,051. \omega (CuSO_{4} \: в \: конечном \: растворе) = \frac{2}{96} = 0,0208$
Ответ: $\omega (H_{2}SO_{4}) = 5,1 \text{ %}; \omega (CuSO_{4}) = 2,08 \text{ %}$.