Через 120 г 10%-ного раствора едкого натра пропустили электрический ток, в результате выделилось 134,4 л (н. у.) газов. Часть полученного раствора использовали для полного осаждения меди из 48 г 10%-ного раствора сульфата меди(II). Вычислите, какую часть (в процентах) раствора использовали для осаждения меди.

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно сначала разобраться с несколькими химическими процессами, происходящими в задаче.

1. Электролиз раствора едкого натра (NaOH): При пропускании электрического тока через раствор NaOH происходит выделение водорода (H₂) на катоде и кислорода (O₂) на аноде. Уравнение реакции можно представить так: $2NaOH → 2Na + H₂O + O₂$

   Нам известно, что образовалось 134.4 литра газов при нормальных условиях. Следовательно, половина этого объема (67.2 л) - это водород, а другая половина (67.2 л) - кислород.

2. Определение количества вещества газов: Используя уравнение состояния идеального газа (PV = nRT), где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, мы можем найти количество вещества (n) для каждого газа. Нормальные условия предполагают, что P = 1 атм и T = 0°C (273.15 K). Объем одного моля идеального газа при нормальных условиях составляет 22.4 литра.

3. Расчет количества NaOH, исходя из количества газов: Зная количество молей газов, мы можем определить, сколько молей NaOH было использовано в реакции.

4. Реакция осаждения меди (Cu) из сульфата меди(II) (CuSO₄) с помощью NaOH: Осаждение меди из ее сульфата можно представить следующим уравнением: $CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄$

   Из уравнения видно, что 1 моль CuSO₄ реагирует с 2 молями NaOH.

5. Расчет количества CuSO₄ в растворе: Нам известно, что раствор сульфата меди(II) 10%-ный и его масса 48 грамм. Это позволит нам рассчитать массу и количество вещества CuSO₄.

6. Определение необходимого количества NaOH для реакции с CuSO₄: Зная количество молей CuSO₄, мы можем вычислить, сколько NaOH потребуется для полного осаждения меди.

7. Сравнение количества NaOH, полученного после электролиза, и необходимого для осаждения меди: Это позволит определить, какая часть раствора NaOH была использована.

Давайте проведем расчеты.

Проведем расчеты по каждому этапу:

1. Количество вещества газов: Общий объем газов, выделившихся в результате электролиза раствора NaOH, составляет 134.4 л (67.2 л водорода и 67.2 л кислорода). При нормальных условиях объем одного моля идеального газа равен 22.4 л. Таким образом, количество молей водорода (H₂) и кислорода (O₂) составляет:

   • $n(H₂) = \frac{67.2}{22.4}$ моль
   • $n(O₂) = \frac{67.2}{22.4}$ моль

2. Количество NaOH, использованного для генерации газов: По уравнению реакции электролиза $2NaOH \rightarrow 2Na + H₂O + O₂$ видно, что на каждый моль O₂ требуется 2 моль NaOH, аналогично и для H₂. Таким образом, общее количество NaOH, использованное для генерации газов, составляет $2 \times (n(H₂) + n(O₂))$ моль.

3. Расчет количества CuSO₄ в растворе: Масса раствора сульфата меди(II) составляет 48 граммов, из которых 10% (или 4.8 г) - это CuSO₄. Молярная масса CuSO₄ равна 159.61 г/моль, откуда количество вещества CuSO₄ в растворе составляет $\frac{4.8}{159.61}$ моль.

4. Количество NaOH, необходимое для осаждения меди: Согласно уравнению реакции $CuSO₄ + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄$, на каждый моль CuSO₄ требуется 2 моля NaOH. Таким образом, общее количество NaOH, необходимое для полного осаждения меди, составляет $2 \times$ количество молей CuSO₄.

5. Процент использованного раствора NaOH для осаждения меди: Сравнив количество NaOH, использованного для осаждения меди, с общим количеством NaOH, полученным после электролиза, мы получим долю (в процентах) раствора NaOH, использованного для осаждения меди.

По результатам расчетов:

• Общее количество NaOH, использованное для генерации газов: около 12 моль.
• Количество NaOH, необходимое для осаждения меди: около 0.0601 моль.
• Процент использованного раствора NaOH для осаждения меди: около 0.5%.

Таким образом, для осаждения меди использовали приблизительно 0.5% раствора NaOH. ​​