Сколько газа (н.у.) было образовано на аноде при электролизе с инертным анодом раствора нитрата меди(II) со значением

Для решения этой задачи, нам необходимо знать химическую реакцию, происходящую при электролизе нитрата меди(II). Реакция выглядит следующим образом:

2Cu(NO3)2 -> 2Cu + 4NO2 + O2 + 2NO3-

Из этой реакции видно, что на аноде образуется медь (Cu) и кислород (O2), а также выделяются газы NO2 и NO3-. Теперь у нас есть основная информация для решения задачи.

1. Определение количества газа (н.у.), образовавшегося на аноде:
На аноде образуется кислород (O2) и азотный газ (NO2). Количество этих газов можно определить с использованием закона Дальтона частичных давлений.

Сначала рассчитаем количество молей кислорода (O2), используя данные о составе раствора. Для этого нам понадобится знать массовую долю нитрата меди(II) (Cu(NO3)2).

Массовая доля нитрата меди(II) (Cu(NO3)2) равна:
ω(Cu(NO3)2) = (масса Cu(NO3)2 / масса раствора) * 100%

Давайте предположим, что у нас есть 100 г раствора. Тогда масса Cu(NO3)2 будет 20 г (так как ω(Cu(NO3)2) = 20%). Теперь мы можем рассчитать количество молей Cu(NO3)2, используя ее молекулярную массу.

Молекулярная масса Cu(NO3)2 = (масса Cu + 2 * масса N + 6 * масса O) = 63.55 + 2 * 14.01 + 6 * 16.00 = 187.55 г/моль

Количество молей Cu(NO3)2 = масса Cu(NO3)2 / молекулярная масса Cu(NO3)2 = 20 г / 187.55 г/моль ≈ 0.1066 моль

Поскольку в реакции электролиза 1 моль Cu(NO3)2 дает 1 моль O2, мы можем заключить, что образуется такое же количество молей кислорода, что и нитрата меди(II).

Количество молей O2, образовавшегося на аноде, равно 0.1066 моль.

Теперь рассчитаем количество молей азотного газа (NO2). Похожим образом, мы можем использовать закон Дальтона частичных давлений:

Количество молей NO2 = (парциальное давление NO2 / общее давление газов) * образовавшийся объем всех газов

Парциальное давление NO2 будет равно половине общего давления газов. Общее давление газов можно определить с использованием идеального газового закона:

P = nRT/V

где P — давление, n — количество молей газов, R — универсальная газовая постоянная (0.0821 атм*л/моль*К), T — температура в Кельвинах, V — объем газов.

Предположим, что мы проводим электролиз при нормальных условиях (температура 298 К, объем газов неизвестен). В этом случае общее давление газов будет равно:

P = (n(O2) + n(NO2))RT/V

Поскольку количество молей O2 равно 0.1066 моль, а общее давление равно атмосферному давлению (1 атм), мы можем рассчитать количество молей NO2:

0.5 * 1 атм = (0.1066 моль + n(NO2)) * 0.0821 атм*л/моль*К * 298 К / V

0.5 = 0.1066 + n(NO2) * 0.0821 * 298 / V

n(NO2) = (0.5 — 0.1066) * V / (0.0821 * 298)

2. Расчет количества кислоты и соли в оставшемся растворе:
Поскольку на аноде образуется кислород, азотные ионы (NO3-) остаются в растворе. Это означает, что оставшийся раствор будет содержать повышенное количество кислоты (HNO3) и соли (Cu(NO3)2).

Мы уже рассчитали количество молей Cu(NO3)2 в предыдущем вычислении. Теперь мы можем рассчитать общую массу Cu(NO3)2 в оставшемся растворе, используя его молярную массу и количество молей:

Масса Cu(NO3)2 = количество молей Cu(NO3)2 * молярная масса Cu(NO3)2

Масса Cu(NO3)2 = 0.1066 моль * 187.55 г/моль = 19.97 г

Оставшийся раствор будет весить 100 г — 19.97 г = 80.03 г, так как мы предполагали, что у нас было 100 г раствора.

Количество кислоты (HNO3) и соли (Cu(NO3)2) в оставшемся растворе будет равно массе Cu(NO3)2, так как кислота и соль находятся в растворе в виде нитрата меди(II).

Таким образом, в оставшемся растворе будет содержаться 19.97 г кислоты (HNO3) и 19.97 г соли (Cu(NO3)2).

Итак, ответ на задачу:

Количество газа (н.у.), образовавшегося на аноде при электролизе нитрата меди(II), равно 0.1066 моль (это кислород и азотный газ).

В оставшемся растворе содержится 19.97 г кислоты (HNO3) и 19.97 г соли (Cu(NO3)2).