При электролизе 240 г 20% водного раствора медного купороса на аноде выделился бесцветный газ. Определите объём выделившегося газа. Ответ укажите в литрах, округлите до целых.

Question 1

Задача Задача №2385268

А

Аноним

01 декабря 2024 13:37 · публичный вопрос

А

Аноним 01 декабря 2024 13:37

При электролизе 240 г 20% водного раствора медного купороса на аноде выделился бесцветный газ. Определите объём выделившегося газа. Ответ укажите в литрах, округлите до целых.

Answer

Для решения этой задачи нам понадобятся некоторые физические и химические принципы.

Определим количество вещества медного купороса (CuSO₄) в растворе: Мы знаем, что 20% водный раствор содержит 20 г медного купороса на 100 г раствора. В 240 г 20% раствора будет: \[ m_{\text{CuSO₄}} = 240 \, \text{г} \times 0.20 = 48 \, \text{г} \]
Переведем массу медного купороса в количество молей: Молярная масса CuSO₄ составляет: \[ M_{\text{CuSO₄}} = 63.5 \, (\text{Cu}) + 32 \, (\text{S}) + 4 \times 16 \, (\text{O}) = 63.5 + 32 + 64 = 159.5 \, \text{г/моль} \] Теперь находим количество молей CuSO₄: \[ n_{\text{CuSO₄}} = \frac{m_{\text{CuSO₄}}}{M_{\text{CuSO₄}}} = \frac{48 \, \text{г}}{159.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.300 \, \text{моль} \]
Определим процесс на аноде. При электролизе медного купороса медь оседает на катоде, а на аноде происходит окисление и выделение кислорода (в виде бесцветного газа): \[ 2 \, \text{H₂O} \rightarrow \text{O₂} + 4 \, \text{H}^+ + 4 \, e^- \] Из уравнения видно, что 2 моля воды дают 1 моль кислорода.
Определим количество освобождающегося газа. Для 0.300 моля CuSO₄, происходит выделение кислорода, а часть меди оседает на катоде. Однако, количество стрелок определяется через кол-во воды (которая присутствует в растворе). В 1 моле воды содержится 18 г, и в 240 г раствора будет примерно 218 г воды (240 г - 48 г CuSO₄). Количество молей воды: \[ n_{\text{H₂O}} = \frac{218 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 12.11 \, \text{моль} \]

Поскольку от 2 моль воды выделяется 1 моль кислорода, количество молей кислорода: \[ n_{\text{O₂}} = \frac{12.11}{2} \approx 6.06 \, \text{моль} \]
Определяем объем выделившегося газа. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра: \[ V_{\text{O₂}} = n_{\text{O₂}} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 6.06 \times 22.4 \approx 135.344 \, \text{л} \]

Округлим результат до целых: \[ V_{\text{O₂}} \approx 135 \, \text{л} \]

Таким образом, объем выделившегося газа составляет около 135 литров.

Question 2

При электролизе 240 г 20% водного раствора медного купороса на аноде выделился бесцветный газ. Определите объём выделившегося газа. Ответ укажите в литрах, округлите до целых.

Answer

Для решения этой задачи нам понадобятся некоторые физические и химические принципы. 1. **Определим количество вещества медного купороса (CuSO₄)** в растворе: Мы знаем, что 20% водный раствор содержит 20 г медного купороса на 100 г раствора. В 240 г 20% раствора будет: \[ m_{\text{CuSO₄}} = 240 \, \text{г} \times 0.20 = 48 \, \text{г} \] 2. **Переведем массу медного купороса в количество молей**: Молярная масса CuSO₄ составляет: \[ M_{\text{CuSO₄}} = 63.5 \, (\text{Cu}) + 32 \, (\text{S}) + 4 \times 16 \, (\text{O}) = 63.5 + 32 + 64 = 159.5 \, \text{г/моль} \] Теперь находим количество молей CuSO₄: \[ n_{\text{CuSO₄}} = \frac{m_{\text{CuSO₄}}}{M_{\text{CuSO₄}}} = \frac{48 \, \text{г}}{159.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.300 \, \text{моль} \] 3. **Определим процесс на аноде**. При электролизе медного купороса медь оседает на катоде, а на аноде происходит окисление и выделение кислорода (в виде бесцветного газа): \[ 2 \, \text{H₂O} \rightarrow \text{O₂} + 4 \, \text{H}^+ + 4 \, e^- \] Из уравнения видно, что 2 моля воды дают 1 моль кислорода. 4. **Определим количество освобождающегося газа**. Для 0.300 моля CuSO₄, происходит выделение кислорода, а часть меди оседает на катоде. Однако, количество стрелок определяется через кол-во воды (которая присутствует в растворе). В 1 моле воды содержится 18 г, и в 240 г раствора будет примерно 218 г воды (240 г - 48 г CuSO₄). Количество молей воды: \[ n_{\text{H₂O}} = \frac{218 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 12.11 \, \text{моль} \] Поскольку от 2 моль воды выделяется 1 моль кислорода, количество молей кислорода: \[ n_{\text{O₂}} = \frac{12.11}{2} \approx 6.06 \, \text{моль} \] 5. **Определяем объем выделившегося газа**. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра: \[ V_{\text{O₂}} = n_{\text{O₂}} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 6.06 \times 22.4 \approx 135.344 \, \text{л} \] Округлим результат до целых: \[ V_{\text{O₂}} \approx 135 \, \text{л} \] Таким образом, объем выделившегося газа составляет около **135 литров**.