Какая масса (г) серной кислоты образуется около нерастворимого анода при электролизе раствора сульфата натрия, если на аноде выделяется кислород объёмом 1,12 л, измеренный при н.у.? Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде.
Для решения данной задачи мы сначала должны записать химическое уравнение главной реакции, происходящей на аноде и на катоде.
На аноде происходит окисление сульфата натрия (Na2SO4):
2Na2SO4 → 2Na2O + 4SO2 + O2
На катоде происходит восстановление воды (H2O):
2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
Из химического уравнения для реакции на аноде видно, что на 1 моль кислорода образуется 2 моль серной кислоты (H2SO4). Соответственно, на 1 литр кислорода при нормальных условиях образуется масса серной кислоты, равная молярной массе (98 г/моль).
Таким образом, для вычисления массы серной кислоты, образующейся на аноде, мы можем использовать следующую пропорцию:
1 л кислорода = 98 г серной кислоты.
Согласно условию, на аноде выделился кислород объемом 1,12 л при нормальных условиях. Подставляем числа в пропорцию:
1,12 л кислорода * (98 г серной кислоты / 1 л кислорода) = 109,76 г серной кислоты.
Таким образом, масса серной кислоты, образующейся на аноде, равна примерно 109,76 г.
Теперь давайте рассчитаем массу вещества, выделяющегося на катоде. Из химического уравнения для реакции на катоде видно, что на 2 моля электронов образуется 1 моль водорода. Соответственно, на 2 моля электронов образуется масса водорода, равная молярной массе (2 г/моль).
Согласно условию, мы не знаем точное количество электронов, поэтому нам нужно найти количество молей электронов, используя уравнение Нернста, которое гласит:
q = nF,
где q - заряд (в нашем случае нам известен объем выделившегося газа кислорода, измеренный при н.у.), n - количество молей электронов (то, что мы и ищем), F - постоянная Фарадея.
Заряд, выраженный через количество молей электронов, можно выразить следующим образом:
q = n * e,
где e - заряд одного электрона.
Зная численное значение постоянной Фарадея (F = 96 485 Кл/моль) и заряд одного электрона (e = 1,6 * 10^-19 Кл), мы можем найти количество молей электронов:
n = q / e,
где q - заряд, равный произведению объема газа на его давление (при нормальных условиях).
Теперь мы можем расчитать объем газа кислорода при нормальных условиях:
V = 1,12 л * (273 К / 273 К) * (1 атм / 1,01325 * 10^5 Па) = 1,1029 л.
Переводим полученный объем газа в моли через уравнение состояния газов:
n = V / Vм,
где Vм - молярный объем газа при нормальных условиях (Vм = 22,4 л/моль).
n = 1,1029 л / 22,4 л/моль = 0,0493 моль электронов.
Теперь посчитаем массу вещества, выделяющегося на катоде, при помощи пропорции:
0,0493 моль электронов * (2 г водорода / 2 моль электронов) = 0,0493 г водорода.
Таким образом, масса вещества, выделяющегося на катоде, равна приблизительно 0,0493 г.
Вывод:
Масса серной кислоты, образующейся около нерастворимого анода, составляет около 109,76 г. Масса вещества, выделяющегося на катоде, составляет около 0,0493 г.
Надеюсь, мой ответ понятен и полезен! Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.
Для решения данной задачи мы сначала должны записать химическое уравнение главной реакции, происходящей на аноде и на катоде.
На аноде происходит окисление сульфата натрия (Na2SO4):
2Na2SO4 → 2Na2O + 4SO2 + O2
На катоде происходит восстановление воды (H2O):
2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
Из химического уравнения для реакции на аноде видно, что на 1 моль кислорода образуется 2 моль серной кислоты (H2SO4). Соответственно, на 1 литр кислорода при нормальных условиях образуется масса серной кислоты, равная молярной массе (98 г/моль).
Таким образом, для вычисления массы серной кислоты, образующейся на аноде, мы можем использовать следующую пропорцию:
1 л кислорода = 98 г серной кислоты.
Согласно условию, на аноде выделился кислород объемом 1,12 л при нормальных условиях. Подставляем числа в пропорцию:
1,12 л кислорода * (98 г серной кислоты / 1 л кислорода) = 109,76 г серной кислоты.
Таким образом, масса серной кислоты, образующейся на аноде, равна примерно 109,76 г.
Теперь давайте рассчитаем массу вещества, выделяющегося на катоде. Из химического уравнения для реакции на катоде видно, что на 2 моля электронов образуется 1 моль водорода. Соответственно, на 2 моля электронов образуется масса водорода, равная молярной массе (2 г/моль).
Согласно условию, мы не знаем точное количество электронов, поэтому нам нужно найти количество молей электронов, используя уравнение Нернста, которое гласит:
q = nF,
где q - заряд (в нашем случае нам известен объем выделившегося газа кислорода, измеренный при н.у.), n - количество молей электронов (то, что мы и ищем), F - постоянная Фарадея.
Заряд, выраженный через количество молей электронов, можно выразить следующим образом:
q = n * e,
где e - заряд одного электрона.
Зная численное значение постоянной Фарадея (F = 96 485 Кл/моль) и заряд одного электрона (e = 1,6 * 10^-19 Кл), мы можем найти количество молей электронов:
n = q / e,
где q - заряд, равный произведению объема газа на его давление (при нормальных условиях).
Теперь мы можем расчитать объем газа кислорода при нормальных условиях:
V = 1,12 л * (273 К / 273 К) * (1 атм / 1,01325 * 10^5 Па) = 1,1029 л.
Переводим полученный объем газа в моли через уравнение состояния газов:
n = V / Vм,
где Vм - молярный объем газа при нормальных условиях (Vм = 22,4 л/моль).
n = 1,1029 л / 22,4 л/моль = 0,0493 моль электронов.
Теперь посчитаем массу вещества, выделяющегося на катоде, при помощи пропорции:
0,0493 моль электронов * (2 г водорода / 2 моль электронов) = 0,0493 г водорода.
Таким образом, масса вещества, выделяющегося на катоде, равна приблизительно 0,0493 г.
Вывод:
Масса серной кислоты, образующейся около нерастворимого анода, составляет около 109,76 г. Масса вещества, выделяющегося на катоде, составляет около 0,0493 г.
Надеюсь, мой ответ понятен и полезен! Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их.