Номер 11, страница 229 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 6. Окислительно-восстановительные процессы. Параграф 31. Электролиз - номер 11, страница 229.

Условие.

11. Навеску бронзы массой 1,246 г растворили в азотной кислоте, полученный раствор подвергли электролизу с платиновыми электродами при потенциале восстановления меди. Масса катода при этом увеличилась на 0,972 г. Определите массовую долю меди в бронзе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса навески бронзы, $m_{бронзы} = 1,246$ г
Увеличение массы катода, $\Delta m_{катода} = 0,972$ г

$m_{бронзы} = 1,246 \cdot 10^{-3}$ кг
$\Delta m_{катода} = 0,972 \cdot 10^{-3}$ кг

Найти:

Массовую долю меди в бронзе, $\omega(Cu)$

Решение:

При растворении бронзы (сплава на основе меди) в азотной кислоте медь, как и другие металлы в сплаве, окисляется и переходит в раствор в виде катионов, в данном случае $Cu^{2+}$.

Далее раствор подвергают электролизу. На катоде (отрицательно заряженном электроде) происходит процесс восстановления. Условие "при потенциале восстановления меди" означает, что напряжение подобрано таким образом, чтобы на катоде восстанавливались только ионы меди, но не ионы других, более активных металлов, которые могут присутствовать в сплаве.

Процесс, происходящий на катоде: $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu(s)$

Таким образом, всё увеличение массы катода обусловлено осаждением на нём чистой металлической меди. Это означает, что масса меди, выделившейся на катоде, равна массе меди, содержавшейся в исходном образце бронзы.

$m(Cu) = \Delta m_{катода} = 0,972$ г

Массовая доля меди ($\omega(Cu)$) в бронзе рассчитывается как отношение массы меди к общей массе образца сплава, и обычно выражается в процентах.

Формула для расчёта массовой доли:

$\omega(Cu) = \frac{m(Cu)}{m_{бронзы}} \times 100\%$

Подставим числовые значения в формулу:

$\omega(Cu) = \frac{0,972 \text{ г}}{1,246 \text{ г}} \times 100\% \approx 0,7801 \times 100\% \approx 78,01\%$

Ответ: массовая доля меди в бронзе составляет 78,01%.