при электролизе водного раствора сульфата меди (ll) на аноде собрали газ объемом 6, 72 литра. Сколько меди выделилось при этом на катоде?
При электролизе водного раствора сульфата меди (II) \( \text{CuSO}_4 \) на аноде происходит окисление воды с образованием кислорода, а на катоде восстанавливается медь. Давайте разберёмся, как рассчитать количество меди, выделившейся на катоде, на основе объема газа, собранного на аноде.
Объем газа на аноде: 6,72 литра. Это, скорее всего, кислород, поскольку на аноде выделяется именно этот газ в результате электролиза воды и сульфата меди.
Сравнение с нормальными условиями: При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 литра. Для нахождения количества молей кислорода (O₂), выделившегося на аноде, воспользуемся формулой: \[ n = \frac{V}{22.4} = \frac{6.72 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.3 \, \text{моль} \] Это количество молей кислорода, выделившегося на аноде.
Соотношение реакции: Реакция, происходящая на катоде, может быть записана как: \[ \text{Cu}^{2+} + 2 \, e^- \rightarrow \text{Cu} \] Это означает, что 1 моль меди (Cu) выделяется при передаче 2 моль электронов.
Количество электрона: Поскольку на аноде выделяется 0.3 моль кислорода, по реакции: \[ 2 \, \text{H}_2O \rightarrow O_2 + 4 \, e^- \] видно, что на выделение 1 моля кислорода (который является O₂) потребуется 4 моль электронов. Следовательно, \[ 0.3 \, \text{моль O}_2 \times 4 = 1.2 \, \text{моль e}^- \]
Итоговое количество меди: Так как 2 моль электронов необходимо для выделения 1 моля меди, количество меди, которое выделится, можно вычислить как: \[ \frac{1.2 \, \text{моль e}^-}{2} = 0.6 \, \text{моль Cu} \]
Масса меди: Чтобы найти массу меди, нужно умножить количество молей на молярную массу меди, которая составляет приблизительно 63.5 г/моль: \[ m = 0.6 \, \text{моль} \times 63.5 \, \text{г/моль} \approx 38.1 \, \text{г} \]
Таким образом, при электролизе водного раствора сульфата меди (II) на катоде выделилось примерно 0.6 моль меди, что соответствует приблизительно 38.1 грамма меди.
