При электролизе 235 г раствора нитрата меди(II) с содержанием 20% Cu(NO3)2 весом на катоде составил 9,6 г. Рассчитайте

Электролиз раствора нитрата меди(II)

Разъяснение: При электролизе раствора нитрата меди(II) происходит разложение раствора на ионы и нейтральное вещество под воздействием электрического тока. На катоде, который является местом восстановления вещества, происходит осаждение меди, а на аноде, который является местом окисления, происходит выделение газа. Для решения данной задачи мы должны учесть закон сохранения массы, который гласит, что масса продуктов электролиза должна равняться массе исходного вещества.

Решение:
1. Рассчитаем количество вещества, содержащегося в растворе нитрата меди(II) на катоде. Для этого воспользуемся формулой:
n = m/M,
где n - количество вещества (моль), m - масса вещества (г), M - молярная масса вещества.
Расчитаем:
n = 9,6 г / (63,55 г/моль) ≈ 0,151 моль

2. Из известного состава раствора мы можем вычислить массу соли и кислоты, которая осталась в растворе после электролиза. Поскольку соль Cu(NO3)2 и кислота HNO3 имеют одинаковую молярную массу, то массовая доля каждой из них в оставшемся растворе будет равна:
(0,151 моль / (0,151 моль + 2*0,235 моль)) * 100% ≈ 21,22%

3. Для расчета объема газа, выделившегося на аноде, воспользуемся законом Люнге--Шарля. Закон гласит, что объем выделенного газа пропорционален количеству молярных электролитов, участвующих в реакции электролиза.
Так как реакция окисления на аноде включает образование газа N2O5, его количество будет таким же, как и количество меди, осажденной на катоде.
Объем газа можно вычислить по формуле:
V = n * Vm,
где V - объем газа (л), n - количество вещества (моль), Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль).
Расчитаем:
V = 0,151 моль * 22,4 л/моль = 3,38 л

Совет: Для лучшего понимания электролиза растворов рекомендуется изучить законы, регулирующие процессы электролиза, а также свойства и характеристики растворов.

Проверочное упражнение: При электролизе раствора хлорида натрия (NaCl) на катоде осаждается металл, а на аноде выделяется газ. Рассчитайте объем выделившегося газа (н.у.), если при электролизе расход электрического тока составил 2 А в течение 1 часа.