При электролизе раствора сульфата натрия на катоде выделяется водород 2Н+ + 2е = Н2, на аноде - кислород: 4ОН- - 4е = О2 + 2Н2О (Слева в обоих случаях записаны ионы воды, при умножении катодного уравнения на два и сложении с анодным уравнением ионы воды надо объединить в молекулы воды, получится суммарное уравнение 2Н2О = 2Н2 + О2, т. е. в данном случае происходит только электролиз воды, концентрация соли в оставшемся растворе возрастает) . Расчет у меня, возможно, нестандартный. Помню, что для получения одного квивалента вещества при электролизе требуется 26,8 ампер-часов. (Это следствие из второго закона Фарадея) . У нас через раствор 35 ампер-часов, т. е. выделилось по 35/26,8 = 1,3 экв на катоде и на аноде. В граммах это будет 1,3 г водорода и 8*1,3 = 10,4 г кислорода ( эквиваленты водорода и кислорода ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ равны соответственно 1 г и 8 г) . В соответствии с законом сохранения массы воды разложилось 11,7 г . Это один из ответов. Объемы газов: эквивалент водорода (газообразного) имеет объем 11,2 л, эквивалент кислорода 5,6 л. Каждую из этих цифр умножьте на 1,3, получится: 14,56 л вродорода и 7,28 л кислорода.
Перед тем, как приступить к решению, нам необходимо знать несколько важных данных:
1. Запомним газовую постоянную (R) в единицах, которые будут соответствовать нормальным условиям (н.у). Значение газовой постоянной R составляет 0.0821 л · атм/(моль · K).
2. Нормальные условия (н.у.) предполагают, что температура равна 273.15 К (или 0°C) и давление равно 1 атмосфере.
Теперь, для решения задачи, мы должны использовать ряд стандартных формул, таких как закон Фарадея и формула для вычисления объема газа. Начнем с первой формулы - закона Фарадея:
Q = I * t
Где:
Q - количество электричества, измеряемое в кулонах (C)
I - сила тока, измеряемая в амперах (A)
t - время электролиза, измеряемое в секундах (s)
В нашей задаче нам дано, что сила тока (I) составляет 3 А, а время электролиза (t) равно 20 минутам. Однако, для удобства, нужно перевести время в секунды:
t = 20 минут * 60 секунд/минута = 1200 секунд
Подставив значения, получим:
Q = 3 А * 1200 сек = 3600 Кл
Теперь, имея количество электричества (Q), мы можем использовать формулу для вычисления объема газа:
V = Q / (n * F)
Где:
V - объем газа, который мы хотим найти, измеряется в литрах (л)
n - количество перенесенных зарядов, измеряемое в молях (моль)
F - Фарадеевская постоянная, равная 96500 Кл/моль
Так как нам нужно найти объем водорода (H2), мы знаем, что при электролизе каждые 2 моля электронов переносятся на одну моль водорода. Следовательно, n будет равно половине количества электричества (Q / 2):
n = Q / 2 = 3600 Кл / 2 = 1800 моль
Теперь мы можем найти искомый объем:
V = 3600 Кл / (1800 моль * 96500 Кл/моль) ≈ 0.0195 л
Итак, объем водорода при нормальных условиях (н.у.), который выделяется при электролизе Na2SO4, при силе тока 3 А и времени электролиза 20 минут, составляет приблизительно 0.0195 л.
4ОН- - 4е = О2 + 2Н2О (Слева в обоих случаях записаны ионы воды, при умножении катодного уравнения на два и сложении с анодным уравнением ионы воды надо объединить в молекулы воды, получится суммарное уравнение 2Н2О = 2Н2 + О2, т. е. в данном случае происходит только электролиз воды, концентрация соли в оставшемся растворе возрастает) .
Расчет у меня, возможно, нестандартный. Помню, что для получения одного квивалента вещества при электролизе требуется 26,8 ампер-часов. (Это следствие из второго закона Фарадея) . У нас через раствор 35 ампер-часов, т. е. выделилось по 35/26,8 = 1,3 экв на катоде и на аноде. В граммах это будет 1,3 г водорода и 8*1,3 = 10,4 г кислорода ( эквиваленты водорода и кислорода ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ равны соответственно 1 г и 8 г) . В соответствии с законом сохранения массы воды разложилось 11,7 г . Это один из ответов. Объемы газов: эквивалент водорода (газообразного) имеет объем 11,2 л, эквивалент кислорода 5,6 л. Каждую из этих цифр умножьте на 1,3, получится: 14,56 л вродорода и 7,28 л кислорода.
Перед тем, как приступить к решению, нам необходимо знать несколько важных данных:
1. Запомним газовую постоянную (R) в единицах, которые будут соответствовать нормальным условиям (н.у). Значение газовой постоянной R составляет 0.0821 л · атм/(моль · K).
2. Нормальные условия (н.у.) предполагают, что температура равна 273.15 К (или 0°C) и давление равно 1 атмосфере.
Теперь, для решения задачи, мы должны использовать ряд стандартных формул, таких как закон Фарадея и формула для вычисления объема газа. Начнем с первой формулы - закона Фарадея:
Q = I * t
Где:
Q - количество электричества, измеряемое в кулонах (C)
I - сила тока, измеряемая в амперах (A)
t - время электролиза, измеряемое в секундах (s)
В нашей задаче нам дано, что сила тока (I) составляет 3 А, а время электролиза (t) равно 20 минутам. Однако, для удобства, нужно перевести время в секунды:
t = 20 минут * 60 секунд/минута = 1200 секунд
Подставив значения, получим:
Q = 3 А * 1200 сек = 3600 Кл
Теперь, имея количество электричества (Q), мы можем использовать формулу для вычисления объема газа:
V = Q / (n * F)
Где:
V - объем газа, который мы хотим найти, измеряется в литрах (л)
n - количество перенесенных зарядов, измеряемое в молях (моль)
F - Фарадеевская постоянная, равная 96500 Кл/моль
Так как нам нужно найти объем водорода (H2), мы знаем, что при электролизе каждые 2 моля электронов переносятся на одну моль водорода. Следовательно, n будет равно половине количества электричества (Q / 2):
n = Q / 2 = 3600 Кл / 2 = 1800 моль
Теперь мы можем найти искомый объем:
V = 3600 Кл / (1800 моль * 96500 Кл/моль) ≈ 0.0195 л
Итак, объем водорода при нормальных условиях (н.у.), который выделяется при электролизе Na2SO4, при силе тока 3 А и времени электролиза 20 минут, составляет приблизительно 0.0195 л.