Задание 34 ЕГЭ по химии · 1C2048

Запишем уравнение электролиза раствора сульфата меди(II) на инертных электродах:
2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄
Определим количество вещества кислорода, выделившегося на аноде. При нормальных условиях молярный объём газа равен 22,4 л/моль:
n(O₂) = 1,12 л22,4 л/моль = 0,05 моль
По уравнению электролиза количество израсходованного сульфата меди(II) в два раза больше количества образовавшегося кислорода:
n(CuSO₄) = 2n(O₂) = 2 · 0,05 = 0,10 моль
Масса сульфата меди(II), содержащегося в исходном растворе, равна:
m₀(CuSO₄) = 500 г · 0,16 = 80 г
Молярная масса сульфата меди(II) равна 160 г/моль. После электролиза в растворе осталось:
m(CuSO₄) = 80 г - 0,10 моль · 160 г/моль = 64 г
По уравнению электролиза образовалось 0,10 моль серной кислоты. Её масса составляет:
m(H₂SO₄) = 0,10 моль · 98 г/моль = 9,8 г
В добавленном растворе карбоната натрия содержится:
m(Na₂CO₃) = 53 г · 0,10 = 5,3 г; n(Na₂CO₃) = 5,3 г106 г/моль = 0,05 моль
Запишем реакцию серной кислоты с карбонатом натрия:
H₂SO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O
Карбонат натрия является недостаточным: его количество равно 0,05 моль, тогда как серной кислоты образовалось 0,10 моль. Поэтому выделится 0,05 моль углекислого газа:
m(CO₂) = 0,05 моль · 44 г/моль = 2,2 г
Масса раствора после электролиза равна массе исходного раствора за вычетом масс выделившихся меди и кислорода:
m₁(раствора) = 500 г - 0,10 моль · 64 г/моль - 0,05 моль · 32 г/моль = 492 г
После добавления раствора карбоната натрия и выделения углекислого газа масса конечного раствора составляет:
m(раствора) = 492 г + 53 г - 2,2 г = 542,8 г
Массовая доля сульфата меди(II) в полученном растворе равна:
ω(CuSO₄) = 64 г542,8 г · 100% ≈ 11,8%