Химия

8 класс

Через 136,4 мл раствора плотностью 1,1 г/мл, содержащего нитрат меди с массовой долей 6,27 % и хлорид натрия с массовой долей 11,7 %, пропустили постоянный электрический ток. В результате этого на электродах выделилось 6,72л газов (н.у.). Определите массовые доли веществ в растворе после электролиза.

Определяем состав исходного раствора и количество вещества выделившихся газов:

$m(исходного \: раствора) = 136,4 \cdot 1,1 = 150 г$ .

$\nu [Cu(NO_{3})_{2}] = 150 \frac{0,0627}{188} = 0,05 моль. \nu (NaCl) = 150 \frac{0,117}{58,5} = 0,2 моль$ .

В растворе содержится 0,05 моль ионов

$Cu^{2+}$ , 0,1 моль ионов

$NO_{3}^{-}$ , 0,2 моль ионов

$Na^{+}$ и 0,2 моль ионов

$Cl^{-}$ .

$\nu (газов) = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 моль$ .

Составляем схемы электролиза и определяем количества образовавшихся веществ:

$\begin{matrix} Катод : & Cu^{2+} + 2 \bar{e} \rightarrow Cu^{ \circ } \downarrow \\ Анод: & 2Cl^{-} - 2 \bar{e} \rightarrow Cl_{2} \uparrow \end{matrix}$

Суммарное уравнение в ионной форме:

$Cu^{2+} + 2Cl^{-} \rightarrow Cu^{ \circ } \downarrow + Cl_{2} \uparrow$

Суммарное уравнение в молекулярной форме:

$\begin{matrix} Было: & 0,05 \\ ~ & Cu(NO_{3} )_{2} \\ Прореагировало: & 0,05 \end{matrix} + \begin{matrix} 0,2 & ~ \\ 2NaCl & \rightarrow \\ 0,1 & стало: \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ Cu^{ \circ } \downarrow \\ 0,05 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ Cl_{2} \uparrow \\ 0,05 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ 2NaNO_{3} \\ 0,1 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ (NaCl) \\ 0,1 \end{matrix}$

В этой реакции выделилось только 0,05 моль газа, следовательно, электролиз пошел дальше:

$\begin{matrix} катод: & 2H_{2}O + 2 \bar{e} \rightarrow H_{2} \uparrow + 2 OH^{-} \\ анод: & 2Cl^{-} - 2 \bar{e} \rightarrow Cl_{2} \uparrow \end{matrix}$

Суммарное уравнение в ионной форме:

$2H_{2}O + 2Cl^{-} \rightarrow H_{2} \uparrow + Cl_{2} \uparrow + 2OH^{-}$

Суммарное уравнение в молекулярной форме:

$\begin{matrix} Было: & 0,1 \\ ~ & 2NaCl \\ Прореагировало: & 0,1 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ 2H_{2}O \\ ~ \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ \rightarrow \\ стало: \end{matrix} \begin{matrix} ~ \\ H_{2} \downarrow \\ 0,05 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ Cl_{2} \uparrow \\ 0,05 \end{matrix} + \begin{matrix} ~ \\ 2NaOH \\ 0,1 \end{matrix}$

В этой реакции выделилось 0,05 + 0,05 = 0,1 моль газов. Всего в двух реакциях электролиза выделилось 0,05 + 0,1 = 0,15 моль газов. Оставшиеся 0,3 - 0,15 = 0,15 моль газов должны выделиться в результате последующего электролиза воды: х

$\overset{x}{2H_{2}O} \rightarrow \underset{x}{2H_{2} } \uparrow + \underset{0,5x}{O_{2} } \uparrow$

$x + 0,5x = 0,15; x = 0,1$ .

Определяем массу конечного раствора и массовые доли содержащихся в нем веществ:

$m(конечного \: раствора) = m(исходного \: раствора) - m(Cu) - m(Cl_{2}) - m(O_{2}) - m(H_{2}) = 150 - 0,05 \cdot 64 - (NULL,05 + 0,05) \cdot 71 - 0,1 \cdot 0,5 \cdot 32 - (NULL,05 + 0,1) \cdot 2 = 137,8 г$ .