Номер 8, страница 233 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

8. Через водный раствор массой 400 г, содержавший некоторое количество хлорида меди(II), пропустили постоянный электрический ток. Когда масса катода перестала изменяться, пропускание тока прекратили. Оказалось, что масса катода в результате электролиза увеличилась на 25,6 г. Рассчитайте массовую долю хлорида меди(II) в исходном растворе.

Дано:

$m_{раствора}(CuCl_2) = 400 \text{ г}$

$\Delta m_{катода} = 25,6 \text{ г}$

Найти:

$\omega(CuCl_2) - ?$

Решение:

При электролизе водного раствора хлорида меди(II) на катоде происходит восстановление катионов меди, а на аноде - окисление хлорид-ионов. Процесс останавливают, когда масса катода перестает изменяться, это означает, что вся медь из раствора осела на катоде.

Уравнение диссоциации соли в воде:

$CuCl_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^-$

Процессы на электродах:

Катод (-): $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$

Анод (+): $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2 \uparrow$

Суммарное уравнение электролиза:

$CuCl_2 \xrightarrow{электролиз} Cu \downarrow + Cl_2 \uparrow$

Увеличение массы катода произошло за счет осаждения на нем металлической меди. Таким образом, масса выделившейся меди равна 25,6 г.

$m(Cu) = \Delta m_{катода} = 25,6 \text{ г}$

Найдем количество вещества выделившейся меди. Молярная масса меди $M(Cu) = 64 \text{ г/моль}$.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{25,6 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

Согласно суммарному уравнению реакции, количество вещества хлорида меди(II), подвергшегося электролизу, равно количеству вещества выделившейся меди:

$n(CuCl_2) = n(Cu) = 0,4 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем массу хлорида меди(II) в исходном растворе. Молярная масса хлорида меди(II) $M(CuCl_2) = 64 + 2 \cdot 35,5 = 135 \text{ г/моль}$.

$m(CuCl_2) = n(CuCl_2) \cdot M(CuCl_2) = 0,4 \text{ моль} \cdot 135 \text{ г/моль} = 54 \text{ г}$

Наконец, рассчитаем массовую долю хлорида меди(II) в исходном растворе:

$\omega(CuCl_2) = \frac{m(CuCl_2)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{54 \text{ г}}{400 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,135 \cdot 100\% = 13,5\%$

Ответ: массовая доля хлорида меди(II) в исходном растворе составляет 13,5%.