Question

При электролизе водного раствора сульфата цинка на аноде выделилось 350мл кислорода (нормальные условия). Какое вещество и какой массы выделилось на катоде?

Answer 1

ZnSO4 + 2H2O = Zn + H2 + O2 + H2SO4
Ню (O2) = 0,35\22,4=0,015625 моль
Продукты на катоде (цинк средней активности-> выделяется и металл и водород)
m(H2)=0,015625*2=0,3 г
m(Zn)=0,015625*65=1,02г

Answer 2

При электролизе водного раствора сульфата цинка (ZnSO4) происходят два основных процесса: окисление на аноде и восстановление на катоде.

На аноде происходит окисление воды с образованием кислорода: 2H2O(l) -> O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

На катоде происходит восстановление цинка: Zn2+(aq) + 2e- -> Zn(s)

Теперь давайте рассчитаем количество вещества кислорода, выделенного на аноде:

V(O2) = 350 мл = 0.35 л (переводим в литры, так как обычно газы измеряются в литрах)

Для вычисления количества вещества (в молях) кислорода используем уравнение состояния идеального газа: PV = nRT

где P - давление, V - объем газа, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

При нормальных условиях (0°C и 1 атм): P = 1 атм = 101.325 кПа (переведем в паскали, так как универсальная газовая постоянная R выражается в Дж/(моль·К) или Па·м³/(моль·К)) R = 8.314 Дж/(моль·К) T = 0°C = 273.15 К

Подставляем значения и находим количество молей кислорода: n(O2) = (101.325 кПа * 0.35 л) / (8.314 Дж/(моль·К) * 273.15 К) ≈ 0.0154 моль

Теперь, согласно уравнению реакции, каждые 4 молекулы электронов соответствуют 1 молекуле кислорода, таким образом, количество молекул электронов (или элементарных зарядов) будет равно 4 * 0.0154 ≈ 0.0616 моль.

Так как на катоде каждые 2 электрона требуются для восстановления одного атома цинка, то количество молекул цинка будет равно 0.0616 моль / 2 ≈ 0.0308 моль.

Теперь рассчитаем массу цинка: Молярная масса цинка (Zn) ≈ 65.38 г/моль (взято из периодической таблицы)

Масса цинка = количество молей * молярная масса: Масса цинка = 0.0308 моль * 65.38 г/моль ≈ 2.014 г

Таким образом, на катоде выделилось около 2.014 г цинка.