Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 50 г. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газа, выделявшегося на аноде.

Допущение: считаем молярные массы: $Cu=64, O=16, H=1, S=32, Na=23$. 1. Находим исходные количества веществ: $m(CuSO_4) = 640 \cdot 0.15 = 96 \text{ г}$. $n(CuSO_4) = 96 / 160 = 0.6 \text{ моль}$. 2. Электролиз раствора $CuSO_4$ ($2CuSO_4 + 2H_2O \rightarrow 2Cu + O_2 + 2H_2SO_4$): Если весь $CuSO_4$ прореагирует, масса выделенных продуктов ($Cu$ и $O_2$): $0.6 \cdot 64 + 0.3 \cdot 32 = 38.4 + 9.6 = 48 \text{ г}$. По условию масса уменьшилась на 50 г. Значит, прошел электролиз воды ($2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2$ на 2 г). Масса продуктов электролиза воды: $18x = 2 \Rightarrow x \approx 0.111 \text{ моль}$ ($H_2O$ разложилось). 3. Масса газа на аноде ($O_2$): $n(O_2) = 0.3 \text{ (из } CuSO_4) + 0.5 \cdot (1/9) \text{ (из воды)} = 0.3 + 0.0556 = 0.3556 \text{ моль}$. $m(O_2) = 0.3556 \cdot 32 \approx 11.38 \text{ г}$. 4. Добавление щелочи: $n(NaOH) = (400 \cdot 0.2) / 40 = 2 \text{ моль}$. Реакция: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$. $n(H_2SO_4) = 0.6 \text{ моль}$, $NaOH$ в избытке. Образуется воды: $0.6 \cdot 2 = 1.2 \text{ моль } (21.6 \text{ г})$. 5. Массовая доля воды в конечном растворе: $m_{\text{раствора}} = 640 - 50 + 400 = 990 \text{ г}$. $m(H_2O) = (640 - 96) - 10.8 - 2 + 320 + 21.6 = 872.8 \text{ г}$. $w(H_2O) = 872.8 / 990 \approx 0.8816 \text{ или } 88.16\%$. Ответ: масса газа на аноде $\approx 11.38 \text{ г}$, массовая доля воды $\approx 88.16\%$.