Question

Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 270 г 20%-ного раствора хлорида меди(II). После того как масса раствора уменьшилась на 40,5 г, процесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 70 г 40%-ного раствора гидроксида калия. 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; затем оставшаяся соль реагирует с добавленной щелочью, и нужно найти долю непрореагировавшего гидроксида калия в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

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

$$\ce{CuCl2 + 2KOH -> Cu(OH)2 v + 2KCl}$$

**Расчёты:**

1) Найдём количество вещества меди и хлора, выделившихся при электролизе.

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

Масса выделившихся веществ:
$$m(\ce{Cl2}) + m(\ce{Cu}) = 40{,}5 	ext{ г}$$

$$71x + 64x = 40{,}5$$

$$135x = 40{,}5$$

$$x = 0{,}3$$

Следовательно, $n(\ce{Cu}) = n(\ce{Cl2}) = 0{,}3$ моль.

2) Вычислим исходное количество вещества $\ce{CuCl2}$:

$$m(\ce{CuCl2}) = 270 \cdot 0{,}2 = 54 	ext{ г}$$

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

3) Определим оставшееся количество вещества $\ce{CuCl2}$:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{CuCl2}) = n(\ce{Cu}) = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{CuCl2}) = 0{,}4 - 0{,}3 = 0{,}1 	ext{ моль}$$

4) Найдём массу выпавшего осадка $\ce{Cu(OH)2}$:

$$n(\ce{Cu(OH)2}) = n_{	ext{ост.}}(\ce{CuCl2}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Cu(OH)2}) = 0{,}1 \cdot 98 = 9{,}8 	ext{ г}$$

5) Вычислим массу и количество вещества добавленного гидроксида калия:

$$m(\ce{KOH}) = 70 \cdot 0{,}4 = 28 	ext{ г}$$

$$n(\ce{KOH}) = \frac{28}{56} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

6) Найдём количество вещества $\ce{KOH}$, вступившего в реакцию:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{KOH}) = 2 \cdot n_{	ext{ост.}}(\ce{CuCl2}) = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = 0{,}5 - 0{,}2 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{KOH}) = 0{,}3 \cdot 56 = 16{,}8 	ext{ г}$$

7) Определим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = 270 + 70 - 40{,}5 - 9{,}8 = 289{,}7 	ext{ г}$$

8) Вычислим массовую долю оставшегося гидроксида калия:

$$\omega(\ce{KOH}) = \frac{16{,}8}{289{,}7} = 0{,}058 = 5{,}8\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии