. При электролизе раствора сульфата меди образовалось 165мл газа (н.у.). Составьте уравнения анодного и катодного процессов. Определите массу меди, образовавшейся при этом.
При электролизе раствора сульфата меди (CuSO₄) вольтамметрическое уравнение можно представить следующим образом:
Катодный процесс (восстановление ионов меди): \[ Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu \] На катоде (отрицательном электроде) ионы меди восстанавливаются, образуя металлическую медь.
Анодный процесс (оксидирование воды): \[ 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^{+} + 4e^{-} \] На аноде (положительном электроде) происходит окисление молекул воды с образованием кислорода.
Теперь определим массу меди, образовавшейся при электролизе, если выделилось 165 мл газа (при нормальных условиях, н.у. - 0°C и 1 атм). При н.у. объем одного моля газа равен 22,4 л (или 22400 мл).
Для начала найдем количество молей кислорода (O₂), выделившегося в результате электролиза:
\[ n(O_2) = \frac{V}{V_{m}} = \frac{165 \text{ мл}}{22400 \text{ мл/моль}} \approx 0.00736 \text{ моль} \]
Согласно уравнению анодного процесса, на каждый моль O₂ выделяется 4 моля электронов. Таким образом, количество молей электронов, участвующих в реакции, будет:
\[ n(e^{-}) = 4 \cdot n(O_2) = 4 \cdot 0.00736 \text{ моль} \approx 0.02944 \text{ моль} \]
На катоде в процессе восстановления меди на каждый два электрона получается один моль меди:
\[ n(Cu) = \frac{n(e^{-})}{2} = \frac{0.02944}{2} \approx 0.01472 \text{ моль} \]
Теперь найдем массу меди, используя молярную массу меди (Cu), которая составляет примерно 63,55 г/моль:
\[ m(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0.01472 \text{ моль} \cdot 63,55 \text{ г/моль} \approx 0.935 \text{ г} \]
Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди образуется примерно 0,935 г меди.
