Для решения задачи необходимо использовать законы электролиза и стехиометрию химических реакций.
Сначала найдем количество вещества, которое было электролизовано. Для этого воспользуемся формулой:
n = m/M,
где n - количество вещества (в молях), m - масса вещества (в граммах), M - молярная масса вещества (в г/моль).
Для нитрата меди (II):
m = 376 г,
M = 63,55 г/моль (молярная масса Cu(NO3)2),
n = m/M ≈ 5,92 моль.
Затем найдем количество электричества, которое прошло через раствор. Для этого воспользуемся законом Фарадея:
Q = nF,
где Q - количество электричества (в кулонах), F - постоянная Фарадея (96 485 Кл/моль), n - количество вещества (в молях).
Q = nF ≈ 5,92 * 96485 Кл ≈ 571 Кл.
Далее найдем количество вещества газа, выделившегося на аноде. Для этого воспользуемся законом Авогадро:
V = nRT/P,
где V - объем газа (в литрах), n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль*К)), T - температура газа (в Кельвинах), P - давление газа (в паскалях).
V = nRT/P ≈ 10,08 л ≈ 0,45 моль.
Так как на аноде выделился кислород, то соотношение между количеством кислорода и количеством электричества, прошедшего через раствор, равно:
2F = 1 моль кислорода,
так как на выделение одной моли кислорода необходимо две моли электричества.
Тогда количество кислорода, выделившегося на аноде, равно:
n(O2) = V/2 = 0,225 моль.
Далее найдем количество нитрата меди (II), которое превратилось в кислород. Для этого воспользуемся стехиометрией химической реакции электролиза:
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2.
Так как на аноде выделяется кислород и оксид меди (II), то соотношение между количеством кислорода и количеством нитрата меди (II) равно:
2n(Cu(NO3)2) = n(O2),
так как на выделение одной моли кислорода необходимо две моли нитрата меди (II).
Тогда количество нитрата меди (II), которое превратилось в кислород, равно:
n(Cu(NO3)2) = n(O2)/2 ≈ 0,113 моль.
Масса нитрата меди (II), которое превратилось в кислород, равна:
m(Cu(NO3)2) = n(Cu(NO3)2) * M ≈ 7,19 г.
Таким образом, после электролиза осталось:
m(остаток) = m(начальный раствор) - m(Cu(NO3)2) ≈ 368,81 г.
Затем к полученному раствору добавили 848 г 5%-ного раствора карбоната натрия. Тогда массовая доля кислоты в полученном растворе равна:
массовая доля кислоты = m(кислота)/(m(кислота) + m(карбонат натрия)),
где m(кислота) - масса кислоты в полученном растворе, m(карбонат натрия) - масса карбоната натрия в полученном растворе.
Масса карбоната натрия в полученном растворе равна:
m(карбонат натрия) = 848 г * 0,05 = 42,4 г.
Так как карбонат натрия не содержит кислоты, то масса кислоты в полученном растворе равна массе кислоты в остатке после электролиза:
m(кислота) = m(остаток) ≈ 368,81 г.
Тогда массовая доля кислоты в полученном растворе равна:
массовая доля кислоты = m(кислота)/(m(кислота) + m(карбонат натрия)) ≈ 0,896.
Ответ: массовая доля кислоты в полученном растворе составляет около 89,6%.