Question

Для проведения электролиза на инертных электродах взяли 135 г 40%-ного раствора $\ce{CuCl2}$. После того как масса раствора уменьшилась на 27 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 30%-ного раствора $\ce{NaOH}$. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: при электролизе раствора $\ce{CuCl2}$ выделяются медь и хлор; оставшаяся соль реагирует с гидроксидом натрия, образуя осадок гидроксида меди(II); требуется найти массовую долю избыточного $\ce{NaOH}$ в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{CuCl2 ->[электролиз] Cu + Cl2}$$

$$\ce{CuCl2 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + 2NaCl}$$

**Расчёты:**

**Шаг 1.** Определим количество вещества меди и хлора, выделившихся при электролизе.

Пусть $n(\ce{Cu}) = x$ моль, тогда $n(\ce{Cl2}) = x$ моль (по уравнению электролиза).

Убыль массы раствора равна сумме масс выделившихся веществ:

$$m(\ce{Cu}) + m(\ce{Cl2}) = 27 	ext{ г}$$

$$64x + 71x = 27$$

$$135x = 27$$

$$x = 0{,}2$$

Следовательно, $n(\ce{Cu}) = n(\ce{Cl2}) = 0{,}2$ моль.

**Шаг 2.** Найдём исходное количество вещества $\ce{CuCl2}$:

$$m(\ce{CuCl2}) = 135 \cdot 0{,}4 = 54 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CuCl2}) = \frac{54}{135} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

**Шаг 3.** Вычислим оставшееся количество вещества $\ce{CuCl2}$ после электролиза:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{CuCl2}) = n(\ce{Cu}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{CuCl2}) = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

**Шаг 4.** Определим количество вещества и массу $\ce{Cu(OH)2}$, образовавшегося при добавлении щелочи:

$$n(\ce{Cu(OH)2}) = n_{	ext{ост.}}(\ce{CuCl2}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu(OH)2}) = 0{,}2 \cdot 98 = 19{,}6 	ext{ г}$$

**Шаг 5.** Найдём исходное количество вещества $\ce{NaOH}$:

$$m(\ce{NaOH}) = 160 \cdot 0{,}3 = 48 	ext{ г}$$

$$n(\ce{NaOH}) = \frac{48}{40} = 1{,}2 	ext{ моль}$$

**Шаг 6.** Вычислим оставшееся количество вещества $\ce{NaOH}$ после реакции с $\ce{CuCl2}$:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = 2 \cdot n_{	ext{ост.}}(\ce{CuCl2}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 1{,}2 - 0{,}4 = 0{,}8 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}8 \cdot 40 = 32 	ext{ г}$$

**Шаг 7.** Определим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = 135 + 160 - 27 - 19{,}6 = 248{,}4 	ext{ г}$$

**Шаг 8.** Вычислим массовую долю $\ce{NaOH}$ в конечном растворе:

$$\omega(\ce{NaOH}) = \frac{32}{248{,}4} = 0{,}1288 = 12{,}88\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии