Объяснение:
650 г 22%-ного раствор сульфата меди(II) подвергли электролизу до тех пор, пока на аноде не выделилось 13,44 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 76 г цинка. Определите массовую долю сульфата цинка в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (количество вещества (моли) и итоговая формула с цифрами (из чего складывается масса раствора) w= m соли / m раствора).
Электролиз водного раствора сульфата меди протекает по уравнению:
На катоде Сu(2+) + 2e = Cu(0)
Ha аноде 2 Н2О - 4е = 4Н+ + О2
Суммарное уравнение электролиза
2СuSO4 + 2H2O = 2 Cu(0) + O2↑ + 2H2SO4
По условию задачи на аноде выделилось 13,44 л кислорода.
Это составляет 0,6 моль (19,2 г) и 1,2 моль меди это на катоде (76,8 г)
В результате электролиза в межэлектродном пространстве накапливается 1,2 моль серной кислоты.
Первоначально было 650 г 22% раствора сульфата меди .
В этом растворе было 143 г CuSO4
Масса воды в растворе 507 г
После этого к раствору добавили 76 г цинка (1,16 моль)
В ходе реакции между цинком и серной кислотой образуется 1,16 моль сульфата цинка и выделяется 1,16 моль водорода (2,3 г)
Масса сульфата цинка в растворе 161,5 х 1,16 = 187 г
масса сульфата цинка 187 г
ω(ZnSO4) = Х 100 = 29,8 %
масса раствора 627,7
масса раствора складывается
приход расход
Сульфат меди 143 г медь на катоде 76,8 г
Вода 507 г кислород на аноде 19,2
Цинк 76 г водород 2,3 г
Итого масса раствора 627,7 г
Mg+2HCl=MgCl2+H2
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl
MgCl2+2NaOH=2NaCl+Mg(OH)2
2. Найдем количество вещества водорода по формуле n=V/Vm, где Vm=22.4 литр/моль. n (H2)=5.6/22.4=0.25 моль. Сразу же найдем и массу выделившегося водорода по формуле m=M*n. m (H2)= 0.25*2=0.5 грамм.
Пусть количество вещества Mg будет Х, а количество вещества алюминия Y, тогда получим следующую систему уравнений:
3. Найдем массу раствора соляной кислоты по формуле m=p*V. m (HCl)=1.183*50.7=60 грамм. Найдем массу чистой соляной кислоты по формуле m вещества= w*m раствора/100%. m (HCl)=60*0.365=21.9 грамм. Найдем количество вещества HCl. n (HCl)=21.9/36.5=0.6 моль; HCl в избытке. Найдем количество вещества HCl, которое прореагирует с Mg и Al по уравнению реакции: n (HCl) при реакции с Mg= 0.2 моль, n (HCl) при реакции с Al=0.3 моль. n (HCl), вступившее в реакцию с NaOH=0.6-0.2-0.3=0.1 моль. Напишем данную реакцию: NaOH+HCl=NaCl+H2O.
4. Найдем количество вещества MgCl2 и AlCl3 по уравнению реакции: n (MgCl2)=0.1 моль, а n (AlCl3)= 0.1 моль.
Найдем массу раствора NaOH по формуле m=p*V. m (NaOH)=78.1*1.28=100 грамм. Масса чистого NaOH находим по формуле m вещества= w*m раствора/100%. m вещества (NaOH)=100*0.26=26 грамм; n(NaOH)=0.65 моль. Найдем количество вещества, которое вступило в реакцию с HCl по уравнению реакции: n (NaOH)=n (HCl)=0.1 моль. m (NaOH)=0.1*40=4 грамма.
m (NaOH), которая вступит в реакцию с MgCl2 и AlCl3= 22 грамма. Найдем количество вещества NaOH в каждой реакции с солями. n (NaOH) при реакции с MgCl2= 0.2 моль, а при реакции с AlCl3=0.3 моль. В растворе осталось еще 0.05 моль NaOH (2 грамма).
5. Найдем количество вещества осадков Al(OH)3 и Mg(OH)2 по уравнению реакции: n (Al(OH)3)=0.1 моль, а n (Mg(OH)2)=0.1 моль. Найдем массы этих осадков: m (Al(OH)3)=0.1*78=7.8 грамм, а m (Mg(OH)2)=0.1*58=5.8 грамм.
6. Масса образовавшегося раствора= m (Mg)+m (Al)+m раствора (HCl)+m раствора (NaOH)-m (H2)-m (Al(OH)3)-m (Mg(OH)2)=151.25 грамм.
В растворе осталось: 2 грамма (NaOH) и NaCl. Найдем массу NaCl в реакции с осадками и NaOH с HCl. m (NaCl) при реакции с образованием Al(OH)3=17.55 грамм, при реакции с образованием Mg(OH)2=11.7 грамм, при реакции NaOH с HCl=5.85 грамм. m общая (NaCl)=5.85+11.7+17.55=35.1 грамм.
Найдем массовую долю оставшихся веществ по формуле w=m вещества*100%/m раствора.w (NaOH)=2*100/151.25=1.32%, а w (NaCl)=35.1*100/151.25=23.2%.
ответ: 1.32%, 23.2%.