Question

при электролизе 1 л раствора хлорной меди (p=1,0 г/мл) на катоде выделилось 12,7 г меди. Вычислите объем выделившегося на аноде газа (н.у.) и массовую долю исходного раствора

Answer 1

Ответ на фотографии.

Answer 2

Для вычисления объема выделившегося на аноде газа и массовой доли исходного раствора воспользуемся законами электролиза.

Закон Количества электролизованного вещества гласит, что количество вещества, осажденного или выделившегося на электроде, пропорционально количеству заряда, прошедшего через электролит:

m = z * F * Q

где: m - масса осажденного вещества (меди), в данном случае 12,7 г; z - количество электронов, необходимых для осаждения одного молекулы вещества, для Cu(II) это 2; F - Фарадейская постоянная (заряд одного моля электронов), примерно равна 96485 Кл/моль; Q - общий заряд, прошедший через электролит, который можно вычислить, зная заряд источника тока и время его работы.

Так как известен объем раствора (1 л) и его плотность (1,0 г/мл), можно вычислить массу исходного раствора:

m_раствора = V_раствора * p

где: m_раствора - масса исходного раствора; V_раствора - объем исходного раствора, 1 л; p - плотность раствора, 1,0 г/мл.

Теперь можно вычислить массовую долю исходного раствора:

массовая_доля_раствора = m_раствора / (m_раствора + m)

Теперь вычислим заряд, прошедший через электролит:

Q = m / (z * F)

Теперь, зная заряд, можно найти объем выделившегося на аноде газа по формуле идеального газа:

V_газа = Q * R * T / P

где: R - универсальная газовая постоянная (примерно 8,3145 Дж/(моль·К)); T - температура в Кельвинах (нормальные условия 0°C = 273,15 К); P - атмосферное давление (нормальные условия 1 атм).

Теперь, соберем все вместе и вычислим:

1. Вычислим массу исходного раствора: m_раствора = 1 л * 1,0 г/мл = 1000 г

2. Вычислим массовую долю исходного раствора: массовая_доля_раствора = 1000 г / (1000 г + 12,7 г) ≈ 0,987

3. Вычислим заряд, прошедший через электролит: Q = 12,7 г / (2 * 96485 Кл/моль) ≈ 6,59 * 10^(-5) моль

4. Вычислим объем газа (н.у.), выделившегося на аноде: V_газа = 6,59 * 10^(-5) моль * 8,3145 Дж/(моль·К) * 273,15 К / 1 атм ≈ 1,77 * 10^(-3) м³ ≈ 1,77 л

Таким образом, объем выделившегося на аноде газа (н.у.) составляет приблизительно 1,77 л, а массовая доля исходного раствора около 98,7%.