10. Медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, ювелирном деле, а в последнее время были доказаны даже ее бактерицидные свойства. Одним из способов получения меди является электролиз. 1) Составьте уравнение химической реакции электролиза рас- твора хлорида меди (ІІ). 2) Покажите процессы окисления и восстановления, протекаю- щие на инертных электродах. 3) Вычислите массу меди, образовавшейся в результате электро- лиза 5,4%-ного раствора хлорида меди (ІІ) массой 50 г. 4) Определите массу меди, которая может быть практически получена, если считать, что выход указанной реакции соста- вит 85%.

1) Уравнение электролиза раствора хлорида меди (II):

При электролизе раствора хлорида меди (II) на катоде выделяется медь, а на аноде — хлор.

Катод (восстановление): Cu²⁺ + 2e^- → Cu

Анод (окисление): 2Cl^- - 2e^- → Cl2↑

Общее уравнение: CuCl2 → Cu + Cl2↑

2) Процессы окисления и восстановления:

• На катоде (отрицательный электрод): Происходит восстановление ионов меди(II) до металлической меди.
• На аноде (положительный электрод): Происходит окисление хлорид-ионов до газообразного хлора.

3) Вычисление массы меди, образовавшейся в результате электролиза:

а) Найдем массу хлорида меди (II) в растворе:

Масса CuCl2 = Масса раствора × Массовая доля CuCl2

Масса CuCl2 = 50 г × 0.054 = 2.7 г

б) Найдем молярную массу CuCl2 и Cu:

M(CuCl2) = 63.5 + 2 × 35.5 = 63.5 + 71 = 134.5 г/моль

M(Cu) = 63.5 г/моль

в) Найдем количество вещества хлорида меди (II):

n(CuCl2) = Масса CuCl2 / M(CuCl2)

n(CuCl2) = 2.7 г / 134.5 г/моль ≈ 0.0201 моль

г) Найдем массу меди, которая может быть получена (теоретически):

По уравнению реакции, из 1 моль CuCl2 образуется 1 моль Cu.

n(Cu) = n(CuCl2) ≈ 0.0201 моль

Масса Cu (теоретическая) = n(Cu) × M(Cu)

Масса Cu (теоретическая) ≈ 0.0201 моль × 63.5 г/моль ≈ 1.276 г

4) Определение массы меди, которая может быть практически получена (с учетом выхода 85%):

Масса Cu (практическая) = Масса Cu (теоретическая) × Выход реакции

Масса Cu (практическая) ≈ 1.276 г × 0.85 ≈ 1.085 г

Ответ: 1) CuCl2 → Cu + Cl2↑; 2) Катод: Cu²⁺ + 2e^- → Cu; Анод: 2Cl^- - 2e^- → Cl2↑; 3) ~1.276 г; 4) ~1.085 г