Question

При электролизе 1000 г 5% р-ра нитрата натрия на аноде выделилось 80 л кислорода, измеренного при темп 25 гр. и давлении 1,24*10^5 Па. Рассчитайте массовую долю нитрата натрия в растворе после проведения электролиза.

Answer 1

..............................................................................

Answer 2

Для решения данной задачи, сначала, нужно определить количество вещества кислорода, выделившегося на аноде. Затем, используя закон электролиза Фарадея, мы сможем рассчитать количество вещества натрия, прошедшее через электролит. После этого найдем изменение концентрации нитрата натрия в растворе и выразим его в массовой доле.

Шаг 1: Найдем количество вещества кислорода (O2) при стандартных условиях (0°C, 1 атм):

Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа: PV = nRT

где: P = давление (1,24 * 10^5 Па), V = объем кислорода (80 л = 0,08 м³), n = количество вещества кислорода, R = универсальная газовая постоянная (8,314 м³·Па/(моль·К)), T = температура в Кельвинах (25°C = 298,15 K).

Найдем n: n = PV / RT n = (1,24 * 10^5 Па * 0,08 м³) / (8,314 м³·Па/(моль·К) * 298,15 K) ≈ 0,00304 моль

Шаг 2: Рассчитаем количество вещества натрия (Na) прошедшее через электролит, используя закон электролиза Фарадея:

Молярное соотношение между кислородом (O2) и натрием (Na) в реакции на аноде: 4 грамма O2 на 1 грамм Na.

Масса натрия (m_Na): m_Na = m_O2 / 4 m_Na = 0,00304 моль * молярная масса Na Молярная масса натрия (Na) = 22,99 г/моль m_Na = 0,00304 моль * 22,99 г/моль ≈ 0,0699 г

Шаг 3: Найдем изменение концентрации нитрата натрия (NaNO3) в растворе.

Изначально в растворе было 1000 г 5%-го раствора NaNO3, что составляет 50 г NaNO3.

После проведения электролиза масса натрия уменьшилась на 0,0699 г, что означает, что количество NaNO3 уменьшилось на:

Δm_NaNO3 = 0,0699 г / 22,99 г/моль ≈ 0,00304 моль

Так как в реакции на аноде моль кислорода (O2) соответствует 2 молям нитрата натрия (2:1), то изменение концентрации NaNO3 составит:

Δm_NaNO3 = 2 * 0,00304 моль = 0,00608 моль

Шаг 4: Рассчитаем конечную массу NaNO3 в растворе:

Масса конечного NaNO3: m_NaNO3 = m_начальное - Δm_NaNO3 m_NaNO3 = 50 г - 0,00608 моль * молярная масса NaNO3 Молярная масса NaNO3 = 85,0 г/моль m_NaNO3 = 50 г - 0,00608 моль * 85,0 г/моль ≈ 49,48 г

Шаг 5: Рассчитаем массовую долю NaNO3 в растворе:

Массовая доля NaNO3: %NaNO3 = (m_NaNO3 / m_конечное) * 100% %NaNO3 = (49,48 г / 1000 г) * 100% ≈ 4,948%

Ответ: Массовая доля нитрата натрия в растворе после проведения электролиза составляет примерно 4,948%.