В 100 мл воды растворили 10 г гидроксида натрия и через полученный раствор пропускали
постоянный ток силой 4,02 А в течение 60 минут.
а) Сколько литров газа (н.у.) выделилось на катоде? ответ дайте с точностью до сотых.
б) Сколько граммов продукта образовалось на аноде? ответ дайте с точностью до десятых.
а) Для того чтобы определить количество газа (в данном случае кислорода) выделившегося на катоде, мы должны использовать электролиз воды.
Из химического уравнения электролиза воды мы знаем, что при пропускании тока через воду, на катоде выделяется водород, а на аноде - кислород.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Поэтому соотношение их количества в выделенном газе будет 2:1 (Водород: Кислород).
Теперь перейдем к расчету.
1. Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия (NaOH) в граммах. Для этого применим формулу: масса = плотность × объем.
Масса NaOH = 10 г.
2. Затем, расчет количества вещества NaOH в молях. Для этого воспользуемся молярной массой NaOH и формулой: количество вещества = масса / молярная масса.
Молярная масса NaOH = 22,99 г/моль (молярная масса натрия) + 16,00 г/моль (молярная масса кислорода) + 1,01 г/моль (молярная масса водорода) = 39,99 г/моль.
Количество вещества NaOH = 10 г / 39,99 г/моль ≈ 0,250 моль.
3. Далее, рассчитаем количество воды (H2O) в мл. Исходя из данной информации, у нас уже есть 100 мл воды.
Обратите внимание, что водяной раствор гидроксида натрия (NaOH) является электролитом, и электролиз воды пройдет только на его примере.
4. Найдем количество вещества воды (H2O) в молях. По определению, количество вещества = количество вещества / объем.
Объем воды = 100 мл = 0,1 л (так как 1 л = 1000 мл).
Количество вещества воды = 0,1 л / 18,02 г/моль (молярная масса воды) ≈ 0,00555 моль.
5. Для каждого моля гидроксида натрия (NaOH) требуется образование одного моля кислорода (O2) и двух молей водорода (H2) по химическому уравнению:
4NaOH + 4e- -> 4Na+ + 4OH- (катод, образуется водород)
4OH- -> 2H2O + O2 + 4e- (анод, образуется кислород)
Таким образом, для каждого моля гидроксида натрия (NaOH) образуется одно моль кислорода (O2).
Исходя из расчетов, у нас 0,250 моль гидроксида натрия (NaOH) и 0,00555 моль воды (H2O).
6. Теперь можем рассчитать количество молей кислорода (O2) и водорода (H2).
Количество молей кислорода (O2) = 0,250 моль (количество молей гидроксида натрия (NaOH)) * 1 (отношение 1:1) = 0,250 моль.
Количество молей водорода (H2) = 0,250 моль (количество молей гидроксида натрия (NaOH)) * 2 (отношение 1:2) = 0,500 моль.
7. Так как при электролизе образуются газы, мы можем использовать формулу для расчета объема газа:
объем газа = количество молей газа × молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.).
Молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.) равен 22,4 л/моль.
Объем кислорода (O2) = 0,250 моль (количество молей кислорода (O2)) * 22,4 л/моль = 5,6 л.
Объем водорода (H2) = 0,500 моль (количество молей водорода (H2)) * 22,4 л/моль = 11,2 л.
Таким образом, на катоде выделилось 11,2 л водорода.
ответ: а) На катоде выделилось 11,2 литра газа (н.у.) с точностью до сотых.
б) Так как из 0,250 моль гидроксида натрия (NaOH) образуется 0,250 моль кислорода (O2), а молярная масса кислорода (O2) равна 32,00 г/моль, мы можем рассчитать массу образовавшегося кислорода (O2):
Масса кислорода (O2) = 0,250 моль (количество молей кислорода (O2)) * 32,00 г/моль (молярная масса кислорода (O2)) ≈ 8,00 г.
Ответ: б) На аноде образовалось примерно 8,00 г продукта с точностью до десятых.
Надеюсь, что эти пошаговые объяснения помогут вам понять решение задачи. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь спрашивать. Я всегда готов помочь!
а)1.68, б)1.2
Объяснение: