Для решения данной задачи, мы будем использовать химическую реакцию между хлоридом меди и натриевым гидроксидом для осаждения гидроксида меди (II):
CuCl2 + 2NaOH -> Cu(OH)2 + 2NaCl
На основе уравнения реакции, мы видим, что молярное соотношение между CuCl2 и Cu(OH)2 составляет 1:1. Это означает, что для осаждения 1 моль (63,5 г) хлорида меди необходимо 1 моль (97,5 г) гидроксида меди (II).
Давайте теперь посмотрим, сколько моль CuCl2 содержится в 0,6468 г хлорида меди. Для этого мы разделим массу на молярную массу:
0,6468 г / (63,5 г/моль) = 0,0102 моль CuCl2
Исходя из этого, мы можем сказать, что нам понадобится 0,0102 моль Cu(OH)2 для осаждения всей меди из данного количества хлорида меди.
Теперь давайте рассчитаем массу Cu(OH)2, используя молярную массу:
Для решения этой задачи, нам необходимо использовать фундаментальные законы электролиза и знание общей формулы воды и уравнения реакции, происходящей при электролизе раствора нитрата меди(II).
Формула воды:
H2O
Уравнение реакции при электролизе нитрата меди(II):
Cu(NO3)2(aq) → Cu(s) + 2NO3-(aq)
В задаче дано количество меди, которое нам нужно получить (8,88 г) и время проведения электролиза (0,5 часа). Нам также известно, что катодный выход по току составляет 100%.
Шаг 1: Рассчитаем количество моль меди, которое мы хотим получить.
Используя молярную массу меди (63.5 г/моль) и данное количество меди (8,88 г), мы можем определить количество моль меди.
Масса = количество моль × молярная масса
8,88 г = количество моль × 63,5 г/моль
Количество моль = 8.88 г / 63.5 г/моль
Количество моль = 0.14 моль
Шаг 2: Рассчитаем количество зарядов, необходимых для осаждения заданного количества меди.
Количество электронов, необходимое для осаждения 1 моли меди (Cu2+ + 2e- → Cu) равно 2.
Количество электронов = количество моль × 2
Количество электронов = 0.14 моль × 2
Количество электронов = 0.28 Кл
Шаг 3: Рассчитаем количество зарядов, пропущенных через раствор.
Мы знаем, что катодный выход по току составляет 100%, что означает, что все электроны, необходимые для осаждения меди, будут поставляться в электролит.
Количество зарядов, пропущенных через раствор = количество электронов
Количество зарядов, пропущенных через раствор = 0.28 Кл
Шаг 4: Рассчитаем силу тока.
Используя понятие, что сила тока (I) равна заряду (Q), пропущенному через сечение проводника, поделенному на время (t), мы можем рассчитать силу тока.
Сила тока = количество зарядов / время
Сила тока = 0.28 Кл / 0.5 час
Преобразуем время из часов в секунды:
1 час = 3600 секунд
0.5 часа = 0.5 × 3600 секунд
0.5 часа = 1800 секунд
Сила тока = 0.28 Кл / 1800 секунд
Сила тока = 0.0001556 Кл/сек
Шаг 5: Рассчитаем ток силой.
Для этого нам необходимо узнать значение F.
F = 96500 Кл (дано в условии задачи)
Ток силой = Сила тока / F
Ток силой = 0.0001556 Кл/сек / 96500 Кл
Теперь мы можем рассчитать ток силой, разделив силу тока на F.
Образовательная модель:
Для получения 8,88 г меди электролизом водного раствора нитрата меди(II) с угольными электродами в течение 0,5 часа и катодном выходе по току 100% необходимо пропустить через раствор ток силой 0.0001556 Кл/сек
ω(р-р) = 8% (или 0,08 в долях единицы)
ρ(р-р) = 1,07 г/см³
Найти: m(Na₂SO₄) - ?
1) Находим массу раствора:
m(p-p) = ρ(p-p)*V(p-p) = 1,07*140 = 149,8 г
2) Находим массу растворенного вещества:
m(Na₂SO₄) = ω(р-р) * m(p-p) = 0,08 * 149,8 = 11,984 г