Сколько газа (при нормальных условиях) выделилось на аноде и какие массовые доли кислоты и соли содержатся в оставшемся

Данная задача связана с электролизом и состоит из двух частей. Нам потребуется вычислить количество газа, выделившегося на аноде, а также определить массовые доли кислоты и соли в оставшемся растворе после электролиза.

1. Расчет количества газа на аноде:
Поскольку на катоде выделилось 9,6 г металла, мы можем использовать эту информацию для расчета количества газа на аноде. Разложение нитрата меди(II) происходит по следующему уравнению:

\[ 2Cu(NO_3)_2 → 2CuO + 4NO_2 + O_2 \]

Коэффициенты перед соответствующими веществами указывают на их стехиометрические соотношения. Заметим, что 2 моль NO2 соответствуют 1 молекуле O2, а также, что количество газа на аноде пропорционально количеству металла, выделившегося на катоде. Таким образом, нам нужно вычислить количество металла, соответствующее 9,6 г, и затем использовать его для расчета количества газа. Далее следуют вычисления:

Молярная масса меди (Cu) = 63,55 г/моль
Молярная масса нитрата меди (Cu(NO3)2) = 187,56 г/моль
Масса катода (Cu) = 9,6 г

Вычисление количества металла на катоде:
\[
n_{Cu} = \frac{{\text{{масса катода}}}}{{\text{{молярная масса меди}}}} = \frac{{9,6}}{{63,55}} \approx 0,151 \, \text{{моль Cu}}
\]

Теперь мы можем использовать это значение для расчета количества газа, выделившегося на аноде. Поскольку соотношение между O2 и Cu в уравнении разложения нитрата меди(II) составляет 1:2, то количество газа находится следующим образом:

\[
n_{O_2} = 2 \cdot n_{Cu} = 2 \cdot 0,151 = 0,302 \, \text{{мол O}}_2
\]

Теперь у нас есть количество газа на аноде, равное 0,302 моля кислорода (O2).

2. Расчет массовых долей кислоты и соли в оставшемся растворе:
Нам дано, что исходный раствор нитрата меди(II) содержит 20% Cu(NO3)2.
Поскольку сумма массовых долей компонентов должна равняться 1, суммарная массовая доля кислоты и соли равна 100% или 1.

Массовая доля Cu(NO3)2: 20% = 0,20
Массовая доля оставшегося раствора: 100% - 20% = 80% = 0,80

Таким образом, оставшийся раствор содержит 80% Cu(NO3)2 и 20% медной(II) кислоты.

В результате решения данной задачи мы определили, что на аноде выделилось 0,302 моля кислорода (O2), а массовые доли кислоты и соли в оставшемся растворе составляют соответственно 20% и 80%.