При проведении электролиза 500 г 16 %-ного раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. К образовавшемуся

Запишем уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II):
2CuSO4 + 2H2O→(электролиз)2Сu + O2 + 2H2SO4
Найдем массу и количество вещества исходного сульфата меди (II):
m(CuSO4)исх. = m(CuSO4)р-ра∙ ω(CuSO4) = 500 г ∙ 0,16 = 80 г
n(CuSO4)исх. = m(CuSO4)исх. / М(CuSO4) = 80 г / 160 г/моль = 0,5 моль.
Найдем количество вещества выделившегося на аноде кислорода:
n(О2)= V(О2)/Vm= 1,12 л / 22,4 л/моль = 0,05 моль.
Найдем количество вещества и массуCuSO4, оставшегосяв растворе после электролиза:
n(CuSO4)реакц. = 2∙n(О2) = 2∙0,05 моль = 0,1 моль.
n(CuSO4)ост. = n(CuSO4)исх. – n(CuSO4)реакц. = 0,5 моль – 0,1 моль = 0,4 моль.
m(CuSO4)ост. =n(CuSO4)ост.∙ М(CuSO4) = 0,4моль ∙ 160г/моль = 64г.
Найдем количество вещества образовавшейся серной кислоты:
n(Н2SO4) = n(CuSO4)реакц.= 0,1моль.
Найдем массу и количество вещества добавленного карбоната натрия:
m(Nа2СО3) = m(Nа2СО3)р-ра∙ ω(Nа2СО3) = 53 г ∙ 0,1 = 5,3г
n(Nа2СО3) = m(Nа2СО3)/ М(Nа2СО3) = 5,3г / 106г/моль = 0,05моль.
При добавлении карбоната натрия возможно одновременное протекание реакций:
2CuSO4 + 2Nа2СО3 + Н2O → (СuОН)2СО3↓ + СО2↑ + 2Na2SO4(1)
Н2SO4 + Na2CO3 → СО2↑ + Н2О + Na2SO4   (2)
Т.к. серная кислота в избытке, то она сразу же растворяет образующийся по реакции (1) основный карбонат меди с образованием CuSO4 и выделением CO2:
(СuОН)2СО3+ 2Н2SO4→2CuSO4+ СО2↑ + 3Н2О     (3)
Таким образом, количество CuSO4в растворе остается неизменным, а общее количество выделившегося CO2в реакциях (2) и (3) определяется количеством карбоната натрия:
n(Na2CO3) = n(СО2) = 0,05 моль
Найдем массу конечного раствора:
mкон.р-ра = m(CuSO4)р-ра – m(Сu)–m(О2) + m(Nа2СО3) – m(СО2)
m(О2) = n(О2) ∙ М(О2) = 0,05моль ∙ 32г/моль = 1,6г.
n(Cu) = 2∙n(О2) = 2 ∙ 0,05моль = 0,1 моль.
m(Cu) = n(Cu) ∙ М(Cu) = 0,1моль ∙ 64 г/моль = 6,4г.
m(СО2) = n(СО2)∙М(СО2) = 0,05 моль ∙ 44 г/моль= 2,2 г.
mкон.р-ра = m(CuSO4)р-ра – m(Сu)–m(О2) + m(Nа2СО3) – m(СО2) =
= 500 г – 6,4г – 1,6г + 53 г – 2,2 г = 542,8 г.
Найдем массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе:
ω(CuSO4)кон.р-р = m(CuSO4)ост./mкон.р-ра = 64г / 542,8 г = 0,118 (11,8 %).
Ответ: ω(CuSO4) = 11,8 %.