Для определения массы медного купороса, помещенного в электролизер, нужно сначала рассчитать количество кислорода, выделившегося в процессе электролиза. Шаг 1: Найдем количество кислорода, выделившегося в н.у. (нормальных условиях). Используем закон Бойля-Мариотта и идеальный газ. Один моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. Шаг 2: Расчет теоретически возможного объема кислорода: Для 5,71 л кислорода (выделившегося в результат элетролиза) с учетом выхода 85%: Теоретический объем = 5,71 л / 0,85 = 6,71 л. Шаг 3: Рассчитаем количество молей кислорода (O2): Количество молей = Объем (л) / Объем 1 моля (л) = 6,71 л / 22,4 л/моль ≈ 0,299 моль. Шаг 4: Находясь в растворе, медный купорос (CuSO4) диссоциирует на меди (Cu2+) и сульфат (SO4²⁻). В процессе электролиза выделяется кислород, а медь восстанавливается до металлической меди. Согласно уравнению реакции: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e− (один моль O2 соответствует 4 молям H2O). Шаг 5: Количество молей H2O, соответственно, будет равно: Количество молей H2O = 0,299 моль O2 * 4 = 1,196 моль H2O. Шаг 6: В расчетах следует рассмотреть, что количество меди, соответствующее этому объему, приходит из 1 моль медного купороса. Так как медный купорос dissociates в отношении 1:1 с меди и сульфатом. То есть, количество медного купороса непосредственно зависит от количества выделившегося кислорода. Шаг 7: Найдем массу медного купороса. Молярная масса CuSO4 ≈ 63,5 (Cu) + 32 (S) + 4*16 (O) = 159,5 г/моль. Зная, что 1 моль CuSO4 приведет к выделению 1 моль O2, находим массу: Масса медного купороса = количество молей * молярная масса = 0,299 моль * 159,5 г/моль ≈ 47,7 г. Таким образом, масса медного купороса, помещенного в электролизёр, составляет примерно 47,7 г.
