Какой объем газа (н.у.) был выделен на аноде при электролизе (с использованием инертного анода) 235 г раствора нитрата

Для решения этой задачи, нам необходимо использовать ряд химических закономерностей и формул. Давайте начнем с вычисления объема газа, выделившегося на аноде.

Шаг 1: Найдем количество вещества Cu(NO3)2 в граммах, используя весовую долю.

Массовая доля Cu(NO3)2 в растворе равна 20%, значит она составляет 0.20. Поэтому масса Cu(NO3)2 равна 0.20 умножить на 235 г.

Масса Cu(NO3)2 = 0.20 * 235 г = 47 г.

Шаг 2: Найдем количество моль Cu(NO3)2, используя его молярную массу.

Молярная масса Cu(NO3)2 = масса атомов Cu + 2 * (масса атомов N + 3 * масса атомов O)

Масса атома Cu = 63.55 г/моль
Масса атома N = 14.01 г/моль
Масса атома O = 16.00 г/моль

Молярная масса Cu(NO3)2 = 63.55 + 2 * (14.01 + 3 * 16.00) г/моль = 63.55 + 2 * (14.01 + 48.00) г/моль = 63.55 + 2 * 62.01 г/моль = 63.55 + 124.02 г/моль = 187.57 г/моль

Количество молей Cu(NO3)2 = масса Cu(NO3)2 / молярная масса Cu(NO3)2 = 47 г / 187.57 г/моль

Количество молей Cu(NO3)2 ≈ 0.250 моль.

Шаг 3: Уравновесим реакцию электролиза и найдем количество молей газа, выделившегося на аноде.

Реакционное уравнение электролиза нитрата меди(II) Cu(NO3)2:
Cu(NO3)2 (раствор) → CuO (твердое вещество) + O2 (газ)

По уравнению реакции, на каждый моль Cu(NO3)2 образуется 1 моль меди(II) оксида CuO и 1 моль кислорода O2.

Количество молей O2 = 0.250 моль.

Шаг 4: Вычислим объем газа O2, используя идеальный газовый закон.

Используем уравнение идеального газа: PV = nRT.

Где:
P - давление газа (н.у.), принимается равным 1 атмосфере;
V - объем газа (н.у.);
n - количество молей газа (из предыдущего шага);
R - универсальная газовая постоянная (R = 0.0821 л·атм/моль·K);
T - температура (н.у.), принимается равной 273.15 К.

Подставим известные значения в уравнение и найдем V:
V = (n * R * T) / P = (0.250 моль * 0.0821 л·атм/моль·K * 273.15 К) / 1 атмосфера

V ≈ 5.68 л.

Таким образом, объем газа O2, выделенного на аноде при электролизе, составляет примерно 5.68 л.

Теперь перейдем ко второй части задачи и найдем массовые доли кислоты и соли в оставшемся растворе.

Общая масса оставшегося раствора равна исходной массе минус масса Cu(NO3)2:
Масса оставшегося раствора = 235 г - 47 г = 188 г.

Массовая доля кислоты в оставшемся растворе:
Масса кислоты = масса оставшегося раствора * массовая доля кислоты
Массовая доля кислоты = масса кислоты / масса оставшегося раствора

Масса кислоты = 0.20 * 188 г = 37.6 г.
Массовая доля кислоты = 37.6 г / 188 г ≈ 0.20 = 20%.

Массовая доля соли в оставшемся растворе:
Масса соли = масса оставшегося раствора * массовая доля соли
Массовая доля соли = масса соли / масса оставшегося раствора

Масса соли = (1 - 0.20) * 188 г = 0.80 * 188 г = 150.4 г.
Массовая доля соли = 150.4 г / 188 г ≈ 0.80 = 80%.

Таким образом, массовая доля кислоты в оставшемся растворе составляет примерно 20%, а массовая доля соли - 80%.