При электролизе (с инертным анодом) 235 г раствора нитрата меди(II) с ω(Cu(NO3)2) = 20% на катоде выделилось 9,6 г металла. Вычислите объём газа (н.у.), выделившегося на аноде, и массовые доли кислоты и соли в оставшемся растворе.

Для решения этой задачи, нам необходимо использовать законы электролиза и применить массовое соотношение в реакции процесса электролиза.

1. Закон Фарадея гласит, что масса вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорциональна количеству электричества, протекшему через раствор. Из этого следует:
Масса вещества на электроде = заряд (количество электричества) × эквивалентная масса вещества

2. Молекулярная масса Cu(NO3)2 = 63.55 г/моль + 2 * (14.01 г/моль + 3 * 16.00 г/моль) = 187.55 г/моль.
Подставим значение молекулярной массы в формулу:
Масса меди = масса раствора × массовая доля меди(NO3)2 в растворе / молекулярная масса меди(NO3)2
= 235 г × 0.20 / 187.55 г/моль
≈ 0.25 моль.

3. Так как формула меди (Cu) и формула меди(II) будут одинаковыми на фазовом статусе, поэтому мы можем использовать молярную массу меди (63.55 г/моль) вместо молярной массы меди(II) при расчете массы меди.
Масса меди = 0.25 моль × 63.55 г/моль
= 15.88 г.

4. Количество электричества, протекшее через раствор, можно вычислить из массы меди с помощью массового соотношения:
Количество электричества = масса меди / эквивалентная масса меди
= 15.88 г / (63.55 г/моль / 2)
= 0.50 моль.

5. Закон Гей-Люссака гласит, что объем газа, выделившегося на электроде, прямо пропорционален его количеству.
Объем газа = количество газа × молярный объем газа (н.у.)
= 0.50 моль × 22.4 л/моль
= 11.2 л.

6. Массовая доля кислоты в оставшемся растворе.
Масса кислоты (HNO3) = масса финального раствора × массовая доля кислоты в нем
= 235 г × (1 - 0.20)
= 188 г.
Массовая доля кислоты = масса кислоты / масса финального раствора
= 188 г / 235 г
≈ 0.80.

7. Массовая доля соли в оставшемся растворе.
Масса соли (Cu(NO3)2) = масса финального раствора × массовая доля соли в нем
= 235 г × 0.20
= 47 г.
Массовая доля соли = масса соли / масса финального раствора
= 47 г / 235 г
≈ 0.20.

Таким образом, объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, составляет 11.2 л. Массовая доля кислоты в оставшемся растворе составляет примерно 0.80, а массовая доля соли в оставшемся растворе составляет примерно 0.20.