Через 640 г 15%-го раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 11,2 л (н. у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 665,6 г 25%-го раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Составим уравнение реакции электролиза раствора сульфата меди (II):
$2CuSO$_4$ + 2H$_2$O $\reactrarrow0pt2 cmэл. ток$ 2Cu$\downarrow$ + O$_2$$\uparrow$ + 2H$_2$SO$_4$ ( 1 )$
2. Определим, является ли выделившийся газ продуктом только одной реакции:
$\nu \rm ( CuSO_4 ) = $\frac{640 \cdot 0,15}{160}$ = 0,6моль$
$\nu\rm ( O_2 ) = $\frac{11,2}{22,4}$ = 0,5моль$
Но по уравнению реакции (1) должно выделиться $\nu \rm ( CuSO_4 ) : 2 = 0,3моль$ кислорода. Значит, кислород выделяется еще в результате реакции электролиза серной кислоты (воды):
$2H$_2$O $\reactrarrow0pt2 cmэл. ток$ 2H$_2$ + O$_2$$\uparrow$ ( 2 )$
Тогда $\nu\rm ( O_2 ) _по 2 = 0,5 - 0,3 = 0,2моль$
3. Определим массу раствора по результатам двух реакций электролиза:
$\it m\rm_после эл - за = \it m\rm_р - ра ( CuSO_4 ) - m ( O_2 ) - m ( H_2 ) - m ( Cu )$
$\it m\rm ( O_2 ) = 0,5 \cdot 32 = 16г$
$\nu\rm ( H_2 ) = 2\nu\rm ( O_2 ) _по ( 2 ) = 2 \cdot 0,2 = 0,4моль$
$\it m\rm ( H_2 ) = 0,4 \cdot 2 = 0,8г$
$\nu\rm ( Cu ) = \nu\rm ( CuSO_4 ) = 0,6моль$
$\it m\rm ( Cu ) = 0,6 \cdot 64 = 38,4г$
$\it m\rm_после эл - за = 640 - 16 - 0,8 - 38,4 = 584,8г$
3. К полученном раствору прилили раствор хлорида бария:
$\ChemFormBaCl_2 + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2HCl ( 3 )$
Определим, какой из реагентов в избытке, а какой — в недостатке:
$\nu\rm ( H_2SO_4 ) = \nu\rm ( CuSO_4 ) = 0,6моль$
$\nu\rm ( BaCl_2 ) = $\frac{665,6 \cdot 0,25}{208}$ = 0,8моль$
Отсюда видим, что хлорид бария в избытке. Значит, можем определить, сколько именно хлорида бария осталось непрореагировавшим:
$\nu\rm ( BaCl_2 ) _прореаг. = \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 0,6моль$
$\it m\rm ( BaCl_2 ) _ост. = ( 0,8 - 0,6 ) \cdot 208 = 41,6г$
4. Найдем массу конечно раствора, после реакции с хлоридом бария:
$\it m\rm_кон. = \it m\rm_после эл - за + \it m\rm_р - ра ( BaCl_2 ) - \it m\rm ( BaSO_4 )$
$\nu\rm ( BaSO_4 ) = \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 0,6моль$
$\it m\rm ( BaSO_4 ) = 0,6 \cdot 233 = 139,8г$
$\it m\rm_кон. = 584,8 + 665,6 - 139,8 = 1110,6г$
Откуда массовая доля хлорида бария в конечном растворе:
$\omega \rm ( BaCl_2 ) = $\frac{41,6}{1110,6}$ = 0,0375 = 3,75$ %.
Ответ: 3,75%.
$2CuSO$_4$ + 2H$_2$O $\reactrarrow0pt2 cmэл. ток$ 2Cu$\downarrow$ + O$_2$$\uparrow$ + 2H$_2$SO$_4$ ( 1 )$
2. Определим, является ли выделившийся газ продуктом только одной реакции:
$\nu \rm ( CuSO_4 ) = $\frac{640 \cdot 0,15}{160}$ = 0,6моль$
$\nu\rm ( O_2 ) = $\frac{11,2}{22,4}$ = 0,5моль$
Но по уравнению реакции (1) должно выделиться $\nu \rm ( CuSO_4 ) : 2 = 0,3моль$ кислорода. Значит, кислород выделяется еще в результате реакции электролиза серной кислоты (воды):
$2H$_2$O $\reactrarrow0pt2 cmэл. ток$ 2H$_2$ + O$_2$$\uparrow$ ( 2 )$
Тогда $\nu\rm ( O_2 ) _по 2 = 0,5 - 0,3 = 0,2моль$
3. Определим массу раствора по результатам двух реакций электролиза:
$\it m\rm_после эл - за = \it m\rm_р - ра ( CuSO_4 ) - m ( O_2 ) - m ( H_2 ) - m ( Cu )$
$\it m\rm ( O_2 ) = 0,5 \cdot 32 = 16г$
$\nu\rm ( H_2 ) = 2\nu\rm ( O_2 ) _по ( 2 ) = 2 \cdot 0,2 = 0,4моль$
$\it m\rm ( H_2 ) = 0,4 \cdot 2 = 0,8г$
$\nu\rm ( Cu ) = \nu\rm ( CuSO_4 ) = 0,6моль$
$\it m\rm ( Cu ) = 0,6 \cdot 64 = 38,4г$
$\it m\rm_после эл - за = 640 - 16 - 0,8 - 38,4 = 584,8г$
3. К полученном раствору прилили раствор хлорида бария:
$\ChemFormBaCl_2 + H_2SO_4 = BaSO_4\downarrow + 2HCl ( 3 )$
Определим, какой из реагентов в избытке, а какой — в недостатке:
$\nu\rm ( H_2SO_4 ) = \nu\rm ( CuSO_4 ) = 0,6моль$
$\nu\rm ( BaCl_2 ) = $\frac{665,6 \cdot 0,25}{208}$ = 0,8моль$
Отсюда видим, что хлорид бария в избытке. Значит, можем определить, сколько именно хлорида бария осталось непрореагировавшим:
$\nu\rm ( BaCl_2 ) _прореаг. = \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 0,6моль$
$\it m\rm ( BaCl_2 ) _ост. = ( 0,8 - 0,6 ) \cdot 208 = 41,6г$
4. Найдем массу конечно раствора, после реакции с хлоридом бария:
$\it m\rm_кон. = \it m\rm_после эл - за + \it m\rm_р - ра ( BaCl_2 ) - \it m\rm ( BaSO_4 )$
$\nu\rm ( BaSO_4 ) = \nu\rm ( H_2SO_4 ) = 0,6моль$
$\it m\rm ( BaSO_4 ) = 0,6 \cdot 233 = 139,8г$
$\it m\rm_кон. = 584,8 + 665,6 - 139,8 = 1110,6г$
Откуда массовая доля хлорида бария в конечном растворе:
$\omega \rm ( BaCl_2 ) = $\frac{41,6}{1110,6}$ = 0,0375 = 3,75$ %.
Ответ: 3,75%.
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 119372 • Задание №12
Из предложенного перечня выберите все вещества, которые могут быть получены в одну стадию из этанола.
1. Аце...
ID 174600 • Задание №27
Используя только реактивы из приведенного перечня, запишите молекулярные уравнения двух реакций, которые харак...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются
необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь
физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Допущена ошибка только в одном из перечисленных выше
элементов ответа | 3
Допущены ошибки в двух из перечисленных выше элементах ответа | 2
Допущены ошибки в трех из перечисленных выше элементах ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях в одном из трех элементов (втором, третьем или четвертом), которая привела к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только на 1 балл.
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный:
— в ответе правильно записаны уравнения реакций, соответствующих условию задания;
— правильно произведены вычисления, в которых используются
необходимые физические величины, заданные в условии задания;
— продемонстрирована логически обоснованная взаимосвязь
физических величин, на основании которых проводятся расчеты;
— в соответствии с условием задания определена искомая физическая величина | 4
Допущена ошибка только в одном из перечисленных выше
элементов ответа | 3
Допущены ошибки в двух из перечисленных выше элементах ответа | 2
Допущены ошибки в трех из перечисленных выше элементах ответа | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях в одном из трех элементов (втором, третьем или четвертом), которая привела к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только на 1 балл.
🔗 Другие задания линии №34 по предмету Химия:
ID 126200
При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л...
ID 126201
Навеску гидрокарбоната натрия прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тверд...
ID 126202
Навеску основного карбоната меди прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тв...
ID 126203
Навеску технического карбоната кальция массой 8,00 г растворили в избытке соляной кислоты. К по...
ID 126204
Железную проволоку массой 0,295 г растворили при нагревании в избытке разбавленной азотной кисл...