Химия

$2CuSO_4 + 2H_2O = 2Cu + 2H_2SO_4 + O_2$,

на катоде: $2Cu_2 + 4e = 2Cu^{0}$,
на аноде: $2H_2O - 4e = 4H^{+} + O_2$.

Масса выделившейся при электролизе меди может быть вычислена по закону Фарадея:

$m = k \cdot I \cdot t = \frac{M}{zF} \cdot I \cdot t$.

При $M = 63,54, z = 2, F = 96 500, I = 0,100 А$ и $t = 900$ с $m_{Cu} = 0,0296$ г. Масса катода после электролиза $2,000 +
+ 0,0296 = 2,0296$ г, масса анода в процессе электролиза не изменяется и равна 2,000 г.

По формуле $V_1 \cdot н_1 = V_2 \cdot н_2$, где $V_1 = 10,0$ мл, $н_1 = 2$ г-экв/л (концентрация исходного раствора 1 М или 2 н.) и $н_2 = 0,1$ г-экв/л, следует, что для осаждения ионов меди из 10 мл исходного раствора требуется взять 200 мл 0,1 н. раствора $NaOH$.

В процессе электролиза ионы меди, разряжающиеся на катоде, заменяются эквивалентным им количеством ионов водорода, образующихся на аноде, поэтому щелочь будет расходоваться в том же количестве, но на две реакции

$H_3O^{+} + OH^{-} = 2H_2O$,
$Cu^{2+} + 2OH^{-} = Cu(OH)_2$.

Учитывая, что после электролиза раствор разбавлен в 2 раза, следует, что на реакцию с 10 мл полученного после электролиза раствора потребуется 100 мл 0,1 н. раствора $NaOH$.

Количество образовавшегося кислорода в молях также можно вычислить по закону Фарадея:

$n = \frac{I \cdot t}{2F} = \frac{0,1 \cdot 900}{4,96500} = 2,33 \cdot 10^{-4}$ моля.

Объем кислорода при указанных условиях можно вычислить по формуле ($p = 800 : 760 = 1,053$ атм, $T = 298 К$)

$V = \frac{nRT}{p} = \frac {22,4 \cdot 10^{-4} \cdot 0,82 \cdot 298}{1,053} = 5,407 \cdot 10^{-3} \: л = 5,41$ мл,

или же, вычислив мольный объем при 800 мм рт. ст.

$V_1 = \frac {V_0p_0T_1}{p_1 \cdot T_0} = \frac {22,4 \cdot 760 \cdot 298}{800 \cdot 273} = 23,2$ л/моль.

найти объем полученного кислорода: $2,33 \cdot 10^{-4} \cdot 23,2 = 5,41 \cdot 10^{-3} \: л = 5,41$ мл.