Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 50 г.

Решение задания 34 (Вариант 11): 1. Электролиз раствора сульфата меди(II): Реакция: $2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu + O_2\uparrow + 2H_2SO_4$ Масса исходного раствора $CuSO_4 = 640$ г. Масса соли: $640 \times 0,15 = 96$ г. $n(CuSO_4) = 96 / 160 = 0,6$ моль. Уменьшение массы раствора на 50 г (за счет выделения меди и кислорода). Пусть прореагировало $x$ моль $CuSO_4$: $n(Cu) = x$ моль, $m(Cu) = 64x$ г. $n(O_2) = 0,5x$ моль, $m(O_2) = 32x$ г. $64x + 32x = 50 \Rightarrow 96x = 50 \Rightarrow x = 50/96 \approx 0,5208$ моль. Масса газа (кислорода) $m(O_2) = 32 \times (50/96) \approx 16,67$ г. 2. Оставшиеся вещества: $n(CuSO_4)$ ост $= 0,6 - 0,5208 = 0,0792$ моль. $n(H_2SO_4)$ обр $= x = 0,5208$ моль. Масса полученного раствора $= 640 - 50 = 590$ г. 3. Добавление гидроксида натрия: Добавили 400 г 20% $NaOH$: $m(NaOH) = 400 \times 0,2 = 80$ г. $n(NaOH) = 80 / 40 = 2$ моль. Реакции: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$ $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$ Расходы $NaOH$: На нейтрализацию $H_2SO_4: n(NaOH) = 2 \times 0,5208 = 1,0416$ моль. На реакцию с $CuSO_4: n(NaOH) = 2 \times 0,0792 = 0,1584$ моль. Всего $NaOH$ нужно: $1,0416 + 0,1584 = 1,2$ моль. (В наличии 2 моль, щелочь в избытке). 4. Масса осадка и раствора: $n(Cu(OH)_2) = 0,0792$ моль, $m = 0,0792 \times 98 \approx 7,76$ г. Масса конечного раствора = $590 + 400 - 7,76 = 982,24$ г. Масса воды: изначально в 590 г было $590 - 96 + (96-32x) = 540$ г воды + добавлено $(400 - 80) = 320$ г = 860 г воды. Из реакций: в первой $n(H_2O)$ не меняется, во второй образовалось $0,0792 \times 2 = 0,1584$ моль воды ($2,85$ г). Итого воды: $860 + 2,85 = 862,85$ г. Массовая доля воды = $862,85 / 982,24 \approx 0,878$ (87,8%). Ответ: массовая доля воды 87,8%, масса выделившегося кислорода 16,67 г.