Номер 7, страница 118 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 25. Электролиз. Глава V. Электрохимические реакции - номер 7, страница 118.

Условие.

7. При электролизе раствора хлорида меди(II) масса катода увеличилась на 8 г. Какой газ выделился и каковы его масса и объём (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Раствор $CuCl_2$

Увеличение массы катода: $\Delta m(катода) = m(Cu) = 8 \text{ г}$

Найти:

Какой газ выделился - ?

Масса газа $m(газ)$ - ?

Объём газа $V(газ)$ (н. у.) - ?

Решение:

При электролизе водного раствора хлорида меди(II) ($CuCl_2$) соль диссоциирует в воде на ионы:

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

Также в растворе присутствуют ионы, образующиеся при диссоциации воды: $H_2O \leftrightarrow H^+ + OH^-$.

На катоде (отрицательно заряженном электроде) происходит процесс восстановления. К нему притягиваются катионы $Cu^{2+}$ и $H^+$. Поскольку медь в ряду активности металлов стоит правее (менее активна, чем) водорода, на катоде будет восстанавливаться медь:

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

Увеличение массы катода происходит за счет осаждения на нем металлической меди. Таким образом, масса выделившейся меди составляет 8 г: $m(Cu) = 8 \text{ г}$.

На аноде (положительно заряженном электроде) происходит процесс окисления. К нему притягиваются анионы $Cl^-$ и $OH^-$. Так как хлорид-ион является анионом бескислородной кислоты, он окисляется в первую очередь:

Анод (+): $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0 \uparrow$

Следовательно, на аноде выделяется газообразный хлор ($Cl_2$).

Суммарное уравнение реакции электролиза раствора хлорида меди(II):

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

Для расчета массы и объёма выделившегося хлора, сначала найдем количество вещества (моль) выделившейся меди. Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{8 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.125 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CuCl_2$ образуется 1 моль $Cu$ и 1 моль $Cl_2$. Следовательно, количество вещества выделившегося хлора равно количеству вещества выделившейся меди:

$n(Cl_2) = n(Cu) = 0.125 \text{ моль}$

Теперь можем найти массу выделившегося хлора. Молярная масса хлора $M(Cl_2) = 2 \times 35.5 = 71 \text{ г/моль}$.

$m(Cl_2) = n(Cl_2) \times M(Cl_2) = 0.125 \text{ моль} \times 71 \text{ г/моль} = 8.875 \text{ г}$

И, наконец, найдем объём выделившегося хлора при нормальных условиях (н. у.). Молярный объём газа при н. у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \times V_m = 0.125 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 2.8 \text{ л}$

Ответ: При электролизе выделился газ хлор ($Cl_2$). Его масса составляет 8.875 г, а объём (при н. у.) - 2.8 л.