Врублевский А. И. Тренажер по химии

На катоде выделился водород объемом 5,6 дм3. Видим, что на аноде выделился хлор, объем которого также равен 5,6 дм3:

п (С 12) = и ( Н 2) = ^ ^ = А £ . = 0 ,2 5 ( м о л ь ).

т’

Вкатодном пространстве образовалась щелочь, NaOH. Из уравнения реакции электролиза следует:

х = «(NaOH) = °’ 2р - = 0,50 (моль).

Ответ: «(NaOH) = 0,25 моль; «(NaOH) = 0,50 моль.

Рассмотрим пример решения более сложной задачи.

ПРИМЕР 32-2. На нейтрализацию кислоты, полученной после неполного электролиза раствора CuS04 массой 200 г с мас­ совой долей соли 18 % затрачен раствор NaOH объемом 2 дм3 с молярной концентрацией щелочи 0,1 моль/дм3. Определите массовые доли электролитов в растворе, образовавшемся после электролиза.

Решение В данном случае уравнение реакции электролиза соли бу­

дет таким:

При неполном электролизе сульфат меди (II) полностью не разложился; следовательно, в растворе после электролиза требуется найти массовые доли полученной кислоты H2S04 и неразложившейся соли CuS04.

Записываем уравнение реакции нейтрализации кислоты щелочью и проводим расчеты:

х0,2 моль

M(CuS04) = 160 г/моль;

M(Cu) = 64 г/моль;

М (02) = 32 г/моль;

M(H2S04) = 98 г/моль.

л(NaOH) = с(р-ра NaOH) • F(p-pa NaOH) = = 0,1 -2 = 0,2 (моль).

Из уравнения (2) следует:

х = n(H2S 04) = ~ ~ ~ = 0,1 (моль);

m(H2S04) = «(H2S04) M(H2S04) = 0,1 *98 = 9,8 (г).

По уравнению (32-1) находим химические количества и массы разложившейся соли CuS04, осадившейся на катоде меди и выделившегося кислорода:

у = л(C u S O J^ = ^ у = 0,1 (моль);

Л1(Сu S O ^ = n(CuS04)paM• M(CuS04) = 0,1 -160 = 16 (г);

г = п(Си) = ^ у =0,1 (моль);

w(Cu) = п(Си) М(Си) = 0,1-64 = 6,4 (г);

к = п(02) = - у = 0,05 (моль);

т(02) = п(02) М ( 0 2) = 0,05-32 = 1,6 (г).

Находим исходную массу CuS04 и оставшуюся после элек­ тролиза массу этой соли:

m(CuS04)Hcx = m(p-pa CuS04) • w(CuS04) = 200 -0,18 = 36 (г);

m(CuS04)Hepa3j] = w(CuS04)Hcx - m(CuS04)paM=

= 36 - 16 = 20 (r).

392 _____________________________________________§ 32. Электролиз

Итак, раствор после электролиза содержит CuS04 массой 20 г и H2S04 массой 9,8 г. Находим массу раствора после элек­ тролиза (конечную массу раствора):

т{р-ра конечн.) = /и(р-ра исх.) —/и(Си) —т (02) =

= 200 - 6,4 - 1,6 = 192 (г).

Находим искомые массовые доли электролитов:

Ответ: w(CuS04) = 10,42 %; w(H2S04) = 5,10 %.

1.При полном электролизе водного раствора КС1 на аноде получено 2,8 дм3 газа (н.у.). Какие вещества и в каком хими­ ческом количестве образовались в катодном пространстве?

2.При полном электролизе 300 г водного раствора NaCl на электродах в сумме получено 22,4 дм3 (н.у.) газов. Какова массовая доля исходного раствора?

3.При электролизе раствора NaCl собрано 5,5 дм3 хлора (н.у.). Определите массовую долю вещества в полученном ра­ створе, если его объем равен 180 см3, а плотность 1,12 г/см3.

4.Имеется 500 г раствора, содержащего 12,8 г смеси нит­ ратов меди (II) и серебра (I). Раствор подвергли полному элек­ тролизу и получили 5,34 г смеси металлов. Найдите массо­ вые доли нитратов в смеси.

5.При электролизе 300 см3 раствора с w(KOH) = 22,4 % (р =

=1,2 г/см3) на катоде получили 89,6 дм3 (н.у.) газа. Найдите массовую долю КОН в полученном растворе.

6.Продукт, накопившийся в катодном пространстве при электролизе раствора КС1, полностью взаимодействует с 12,6 г

азотной кислоты. Какая масса А1 может прореагировать с продуктом, накопившемся в катодном пространстве?

7.Раствор с w(NaOH) = 9 % объемом 350 см3 (р = 1,1 г/ см3)

подвергли электролизу, получив на аноде 28 дм3 (н.у.) газа. Найдите массовую долю вещества в растворе после электро­ лиза.

8.При электролизе раствора NaOH получено 280 дм3 (н.у.) кислорода. Найдите массу вещества, разложившегося при электролизе.

9.При полном электролизе раствора хлорида натрия (w =

=14,6 %, р = 1,12 г/см3) получено 125 г NaOH. Какой объем раствора NaCl был израсходован?

10.При неполном электролизе 250 г раствора w(NaCl) = 30 % получено 11,2 дм3 водорода (н.у.). Найдите массовые доли электролитов в растворе к этому моменту времени.

11.При электролизе водного раствора бромида металла (I), содержащего 41,2 г этой соли, получено 4,48 дм3 (н.у.) водорода. Найдите металл.

12.Гидроксид калия массой 10 г, содержащий примеси КС1, растворили в воде и раствор подвергли электролизу, по­ лучив при этом 224 см3 (н.у.) хлора. Найдите массовую долю примесей в гидроксиде калия.

13.При полном электролизе 33,3 г хлорида металла (II) получено 6,72 дм3 (н.у.) хлора. Установите металл. Имеет ли значение, подвергался ли раствор или расплав электролизу, для ответа на вопрос задачи?

14.Раствор NaOH объемом 500 см3 (w = 4,6 %, р = 1,05 г/см3)

подвергали электролизу до тех пор, пока массовая доля гид­ роксида натрия стала равной 10 %. Определите объемы га­ зов, выделенных на электродах.

15.При электролизе водного раствора NaCl получили ра­ створ, содержащий 20 г NaOH. Газ, выделенный на аноде,

пропущен через раствор иодида калия (w= 10 %, р = 1,1 г/см3). Найдите объем израсходованного раствора иодида калия.

16.При электролизе водного раствора NaCl на катоде по­ лучено 13,44 дм3 газа (н.у.). Газ, выделенный на аноде, про­ пущен через избыток горячего раствора КОН. Какие соли и в каком химическом количестве при этом образовались?

17.Хлор, полученный при электролизе 250 г раствора NaCl, пропустили через избыток раствора KI и получили 6,35 г иода. Найдите массовую долю соли в исходном растворе.

18.После электролиза раствора NaCl получили раствор, содержащий 20 г NaOH. Газ, полученный на аноде, пропус­ тили через 66 см3 раствора с w(KI) = 10 % (р = 1,1 г/см3). Най­ дите массу выпавшего осадка.

19.Газ, образовавшийся на аноде при электролизе раствора КС1, полностью реагируете 750 см3 раствора с w(NaI) = 20 % (р =

=1,2 г/см3). Какая масса КОН получена при электролизе?

20.Раствор NaOH объемом 1 дм3 (р = 1,08 г/см3) подвергли электролизу, при этом массовая доля щелочи изменилась в пол­ тора раза. Найдите массы веществ, выделенных на электродах.

21.При электролизе 500 г водного раствора нитрата серебра

(I)с массовой долей соли 17 % получено 2,8 дм3 газа (н.у.). Найдите: а) массу раствора к этому моменту времени; б) химическое количество продукта, выделенного на катоде; в) массовую долю электролита к этому времени.

22.Хлор, полученный при электролизе 40 см3 раствора NaCl (w = 25 %, р = 1,17 г/см3), полностью прореагировал с 4,4 г смеси меди и железа. Определите массовые доли металлов в смеси.

23.В воде объемом 10 дм3 растворили весь Са, полученный при электролизе расплава СаС^, при этом выделилось 9,52 дм3 водорода (н.у.). Затем в раствор добавили Р20 5 до образова­ ния дигидрофосфата кальция. Определите массовую долю дигидрофосфата в полученном растворе.

24.Хлор, полученный электролизом раствора КС1, пропу­ щен через раствор иодида натрия объемом 50 см3 (w = 20 %,

р= 1,2 r/см 3). Хлор и соль прореагировали полностью. Най­ дите: а) объем хлора; б) массовую долю соли в конечном ра­ створе.

25.При неполном электролизе 200 г раствора с w(Na2S04) = = 20 % на катоде выделилось 22,4 дм3 газа (н.у.). Какой про­ дукт и в каком химическом количестве выделился на аноде? Как изменилась массовая доля соли?

26.При электролизе раствора КС1 (w=20 %) получили 5,6 дм3 хлора (н.у.), при этом массовая доля соли стала равной 10,5 %. Найдите: а) начальную массу раствора соли; б) массу разло­ жившегося КС1.

27.Раствор массой 300 г с массовой долей хлорида натрия 11,7 % подвергли электролизу и после этого к раствору ка­

тодного пространства прибавили 50 г раствора ортофосфорной кислоты (w = 39,2 %). Какая соль образовалась и какова ее масса? Какая масса А1 может прореагировать с веществом, выделившимся на аноде?

28. Раствор с массовой долей хлорида натрия 11,7 % под­ вергли полному электролизу, а газ, полученный на аноде, пропустили через раствор бромида калия. Для обесцвечива­ ния полученного при этом раствора нужно пропустить через него 11,2 дм3 сернистого газа (н.у.). Найдите массу исходного раствора NaCl.

29.* Продукт, выделенный на аноде при полном элект­ ролизе 200 см3 раствора K^S (w= 10 %, р = 1,1 г/см3), прореагиро­ вал с 5,6 дм3 (н.у.) кислорода Полученное вещество растворили в растворе NaOH (объем раствора 40 см3, w = 20 %, р = 1,2 г/см3). Найдите химическое количество солей в растворе после ре­ акции.

30. При электролизе водного раствора сульфата меди (II) получена кислота, на нейтрализацию которой затрачено

6 см3 раствора КОН (w = 16 %, р = 1,05 г/см3). Какая масса меди получена на катоде?

31.Электролиз 400 см3 раствора медного купороса (и> = 16 % купороса, р = 1,02 г/см3) продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 10 г. Найдите массовые доли ве­ ществ в оставшемся растворе и химическое количество про­ дуктов, выделенных на электродах.

32.К 200 г раствора сульфата меди (II) с w(CuS04) = 16 % прилили 200 г раствора с w(KCl) = 29,8 % и полученный ра­ створ подвергли электролизу с инертными электродами. Электролиз закончили, когда массовая доля сульфат-ионов стала равной 5,61 %. Рассчитайте массы продуктов, выделив­ шихся на электродах.

33.При пропускании электрического тока силой 0,402 А в течение 4 ч через 200 см3 раствора нитратов меди (II) и серебра

(I)на катоде вьщелилось 3,44 г металлов. Определите моляр­ ную концентрацию нитратов меди и серебра в растворе.

34.* Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с w(CuS04) = 15 % продолжали до тех пор, пока массовая доля сульфата меди не стала равной 7 %. Найдите массы всех ве­ ществ, выделившихся на электродах, и массовую долю кис­ лоты в конечном растворе, если масса исходного раствора сульфата меди равнялась 500 г.

35.Смешали 27 г раствора хлорида меди (II) с w(CuCl2) =

=20 % и 170 г раствора нитрата серебра (I) с w(AgN03) =

=10 %. Полученный осадок отфильтровали, а оставшийся раствор подвергали электролизу до тех пор, пока на катоде не начал выделяться водород. Определите химическое ко­ личество веществ, выделившихся на электродах, и массо­ вую долю вещества, оставшегося в растворе после прекра­ щения электролиза.

36.После электролиза 500 г раствора сульфата меди (II) масса раствора уменьшилась на 7,96 г. Оставшийся раствор

нацело прореагировал с 8,96 дм3 сероводорода (н. у.). Опре­ делите массовую долю сульфата меди в исходном растворе. Какие вещества остались в растворе после обработки серово­ дородом и каковы их массовые доли?

37.На нейтрализацию кислоты, полученной после электро­ лиза раствора нитрата серебра (I) массой 200 г с w(AgN03) =

=15,75 %, пошло 102 г раствора с w(NaOH) = 5%. Определи­ те массу выделившегося на катоде серебра и массовую долю соли в оставшемся растворе.

38.При электролизе раствора соли на катоде выделилось 31,8 г меди, а на аноде —8 г газа. Какой это газ?

39.Раствор какой соли меди подвергался электролизу, если на катоде выделилось 31,8 г меди, на аноде —11,2дм3 газа (н.у.)?

40.* Смесь хлорида и нитрата меди (II) массой 20,0 г ра­ створили в 250 см3 воды и полученный раствор подвергли электролизу до полного разложения солей, получив при этом 8,15 г металла. Найдите массовую долю электролита в полу­ ченном после электролиза растворе.

Ответы

1.0,125 моль Н2; 0,25 моль КОН. 2. 19,5 %. 3. 9,7 %. 4. 0,68 % и 1,88 %.

5.28 %. 6. 1,8 г. 7. 10,2 %. 8. 450 г Н20 . 9. 118 см3. 10. 7,7 % NaCl; 18,74 % NaOH. И. Натрий. 12.14,9 %. 13. Са. 14.176,4 дм3 0 2; 352,8 дм3 Н2. 15.754 см3.

16.1 моль КС1 и 0,2 моль КС10Г 17. 1,17 %. 18. 5,588 г. 19. 67,2 г. 20.40 г Н2;

320г 0 2. 21. а) 442 г; б) 0,5 моль Ag; в) 7,13 % H N 03. 22. w(Fe) = 63,6 %; w(Cu) =

= 36,4 %. 23. 0,99 %. 24. 0,896 дм3 Cl2; 8,9 % NaCl. 25.0,5 моль 0 2; возросла на 2 %. 26. а) 372 г; б) 37,25 г. 27.32,8 г Na3P04; 5,4 гAl. 28. 500 г. 29.0,04 моль Na2S03 и 0,16 моль NaHSOr 30. 0,576 г. 31. 5,47 % CuS04; 3,1 % H2S04; 0,125

моль Си и 0,0625 моль 0 2. 32. Катод: 12,8 г Си и 2,2 г Н2; анод: 28,4 г С12, и 14,4 г 0 2. 33. 0,1 моль AgN03 и 0,1 моль Cu(N03)r 34. 16,58 г Си; 4,16 г 0 2; 5,42 % H2S04. 35. 0,025 моль 0 2; 0,020 моль Ag; 0,048 моль Си; 3,5 % H N 03. 36. 16 % CuS04; остался раствор H2S04 с w(H2S04) = 9,96 %. 37. 13,77 г Ag; 5,30 % AgN03. 38. Кислород. 39. CuClr 40. 2,61 %.