Какова молярная концентрация катионов водорода и рН в конечном растворе объемом 1 л, если при электролизе водного раствора сульфата меди (II) до исчезновения голубой окраски масса катода увеличилась на 0,43 г?
Химия11 классЭлектролиз растворовмолярная концентрациякатионы водородарНэлектролизсульфат медиконечный раствормасса катодаголубая окраска
Для решения данной задачи, давайте разберем все шаги по порядку.
Шаг 1: Определение количества вещества медиПри электролизе сульфата меди (II) происходит восстановление ионов меди (Cu2+) на катоде. Увеличение массы катода связано с осаждением меди. Сначала нам нужно определить, сколько граммов меди осело на катоде.
Масса меди, осевшая на катоде, составляет 0,43 г. Теперь мы можем рассчитать количество вещества меди (n) с помощью формулы:
n = m / M
Подставим значения:
n = 0,43 г / 63,5 г/моль ≈ 0,00677 моль.
Шаг 2: Определение количества катионов водородаВо время электролиза воды (который тоже происходит в растворе) на аноде происходит окисление воды с образованием кислорода и ионов водорода (H+). Количество катионов водорода, образующихся в результате электролиза, будет равно количеству меди, осевшей на катоде, так как каждый ион меди (Cu2+) восстанавливается с участием двух электронов, а два иона водорода (H+) также получают два электрона.
Таким образом, количество катионов водорода также равно 0,00677 моль.
Шаг 3: Определение молярной концентрации катионов водородаТеперь мы можем найти молярную концентрацию катионов водорода (C) в конечном растворе объемом 1 л:
C = n / V
Подставим значения:
C = 0,00677 моль / 1 л = 0,00677 моль/л.
Шаг 4: Определение pH раствораpH раствора можно вычислить с помощью формулы:
pH = -log[H+]
где [H+] - молярная концентрация катионов водорода.
Подставим значение концентрации:
pH = -log(0,00677) ≈ 2,17.
Итак, в заключение: