1. Первым делом запишем уравнения реакций, происходящих на электродах. На аноде (положительном электроде) происходит окисление, а на катоде (отрицательном электроде) – восстановление:
На аноде:
CuSO4 -> Cu2+ + SO4 2- + 2e-
На катоде:
2H+ + 2e- -> H2
Суммарное уравнение реакции будет:
CuSO4 + 2H+ -> Cu + SO4 2- + H2O
2. Чтобы найти массу катода и анода после электролиза, нам нужно рассчитать количество перешедшей заряда (q). Для этого нам известна сила тока (I) и время (t) электролиза:
q = I * t
В данной задаче сила тока равна 100 мА, а время электролиза – 15 минут (количество заряда достаточно, чтобы вычислить массы электродов). Поскольку в задаче указано, что масса каждого платинового электрода составляет 2,0000 г, мы можем считать, что электроды изначально не содержат медь (Cu).
3. Далее нужно рассмотреть потребляемые и выделяемые вещества на электродах.
На аноде происходит окисление Cu2+ до Cu. По химическому уравнению видно, что каждая 1 моль CuSO4 нужна 2 моль электронов. Значит, поскольку всего у нас 1 моль CuSO4, затратится 2 моль электронов.
На катоде восстанавливается водород. Согласно уравнению реакции, каждая 2 моль водорода требует 2 моль электронов. То есть, для образования 1 моля водорода необходимо 1 моль электронов.
Таким образом, мы видим, что на аноде и катоде требуется одинаковое количество электронов.
Если сравнить количество подведенных электронов с количеством перешедшего заряда q, можно сделать вывод, что половина заряда перешла на анод, а другая половина – на катод.
Поскольку масса каждого электрода составляет 2,0000 г, то масса катода и анода после электролиза будет равна 2,0000 г каждая.
Таким образом, масса катода и анода не изменяется в результате электролиза.
Информации о последующем промывании электродов и доведении объема раствора не хватает для ответа на данную часть задачи.
