Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2H2O → H2↑ + Cl2↑+ 2NaOH
Рассчитаем массу и количество вещества хлорида натрия в растворе до электролиза:
mисх.(NaCl) = mр-ра(NaCl) ∙ ω(NaCl)/100% = 312 г ∙ 15%/100% = 46,8 г;
νисх.(NaCl) = m исх.(NaCl)/М(NaCl) = 46,8 г/58,5 г/моль = 0,8 моль.
Согласно уравнению электролиза выделяется два газообразных продукта. На аноде выделился хлор, а на катоде - водород. Следовательно, газ, объем которого дан в условии, это водород. Рассчитаем его количество вещества:
ν(H2) = V(H2)/Vm = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль.
Найдем количество вещества образовавшегося гидроксида натрия:
ν(NaOH) = 2∙ ν(H2) = 2 ∙ 0,3 моль = 0,6 моль
Рассчитаем массу раствора после электролиза:
m р-ра после эл-за = m(NaCl)р-ра – m(H2) – m(Cl2);
m(H2) = ν(H2) ∙ М(H2) = 0,3 моль ∙ 2 г/моль = 0,6 г;
ν(Cl2) = ν(H2) = 0,3 моль;
m(Cl2) = ν(Cl2) ∙ М(Cl2) = 0,3 моль ∙ 71 г/моль = 21,3 г;
m р-ра после эл-за = m исх.р-ра(NaCl) – m(H2) – m(Cl2) = 312 г – 0,6 г – 21,3 г = 290,1 г
Из раствора после электролиза отобрали 58,02 г, что составляет 58,02/290,1 = 1/5 его часть.
Так как из раствора взяли 1/5 его часть, это значит, что и 1/5 часть взяли каждого компонента этого раствора.
Следовательно,
ν в порции(NaOH) = ν в р-ре после эл-за(NaOH) ∙ 1/5 = 0,6 моль ∙ 1/5 = 0,12 моль
Наличие хлорида натрия в растворе после электролиза нас не интересует, т.к. он не реагирует с сульфатом меди. Поэтому его количество мы рассчитывать не будем.
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
ν(CuSO4) = 0,5∙ νв порции(NaOH) = 0,5 ∙ 0,12 моль = 0,06 моль;
m(CuSO4)в-ва = ν(CuSO4) ∙ М(CuSO4) = 0,06 моль ∙ 160 г/моль = 9,6 г;
mр-ра(CuSO4) = 100% ∙ m(CuSO4)/ω(CuSO4) = 100% ∙ 9,6 г/20% = 48 г.
