Электролиз водного раствора сульфата меди2 с w (cuso4) = 15% продолжали до тех пор, пока массовая доля сульфата меди не составила 7%. Найдите массы всех веществ, выделившихся на электродах, и массовую долю кислоты в конечном растворе, если масса исходного раствора сульфата меди равна 500 г.

Дано:

m исх. р-ра (CuSO₄) = 500 г

ω исх. (CuSO₄) = 15%

ω кон. (CuSO₄) = 7%

Найти:

m кон. (в-в) - ?

ω кон. (кислоты) - ?

Решение:

1) 2CuSO₄ + 2H₂O = (эл. ток) = > 2Cu + 2H₂SO₄ + O₂;

2) Пусть n реаг. (CuSO₄) = х моль;

3) m реаг. (CuSO₄) = n реаг. (CuSO₄) * M (CuSO₄) = (160 х) г;

4) n (Cu) = n реаг. (CuSO₄) = х моль;

5) m (Cu) = n (Cu) * M (Cu) = (64 х) г;

6) n (O₂) = n реаг. (CuSO₄) / 2 = (х / 2) моль;

7) m (O₂) = n (O₂) * M (O₂) = ((х / 2) * 32) = (16 х) г;

8) m кон. р-ра = m исх. р-ра (CuSO₄) - m (Cu) - m (O₂) = 500 - 64 х - 16 х = (500 - 48 х) г;

9) m исх. (CuSO₄) = ω исх. (CuSO₄) * m исх. р-ра (CuSO₄) / 100% = 15% * 500 / 100% = 75 г;

10) m кон. (CuSO₄) = m исх. (CuSO₄) - m реаг. (CuSO₄) = (75 - 160 х) г;

11) ω кон. (CuSO₄) = m кон. (CuSO₄) * 100% / m кон. р-ра;

7% = (75 - 160 х) * 100% / (500 - 48 х);

35 - 3,36 х = 75 - 160 х;

156,64 х = 40;

х = 0,26;

n реаг. (CuSO₄) = х = 0,26 моль;

12) m (Cu) = 64 х = 64 * 0,26 = 16,64 г;

13) m (O₂) = 16 х = 16 * 0,26 = 4,16 г;

14) n (H₂SO₄) = n реаг. (CuSO₄) = 0,26 моль;

15) m (H₂SO₄) = n (H₂SO₄) * M (H₂SO₄) = 0,26 * 98 = 25,48 г;

16) m кон. р-ра = 500 - 48 х = 500 - 48 * 0,26 = 487,52 г;

17) ω (H₂SO₄) = m (H₂SO₄) * 100% / m кон. р-ра = 25,48 * 100% / 487,52 = 5,23%.

Ответ: Масса Cu составляет 16,64 г; O₂ - 4,16 г; массовая доля H₂SO₄ - 5,23%.