Question

Помогите пожалуйста решить задачу по химии!) при электролизе водного раствора хлорида цинка,на катод выделился цинк массой 69,25,а на аноде хлор объемом 28,24 л (н.у).Определите выход цинка,если выход хлора составил 90% от теоретически возможного.

Answer 1

Ответ:

Для определения выхода цинка необходимо рассчитать теоретическую массу цинка, которая должна выделяться на катоде, и сравнить ее с фактической массой, чтобы вычислить процент выхода цинка.

1. Рассчитаем массу цинка, которая должна выделяться на катоде. По химическому уравнению реакции электролиза водного раствора хлорида цинка, для каждого моля цинка, выделяющегося на катоде, выделяется 2 моля хлора.

M(Zn) = 69.25 г

V(Cl2) = 28.24 л (н.у)

Молярная масса цинка (Zn) = 65.38 г/моль

Молярный объем газа (н.у) = 22.4 л/моль

Моль цинка = Масса цинка / Молярная масса цинка

Моль хлора = V(Cl2) / Молярный объем газа

Моль цинка = 69.25 г / 65.38 г/моль ≈ 1.058 моль

Моль хлора = 28.24 л / 22.4 л/моль ≈ 1.259 моль

2. Так как для каждого моля цинка должно выделяться 2 моля хлора, можно сказать, что теоретическое количество цинка равно половине количества хлора:

Теоретическое количество цинка = 1.259 моль / 2 ≈ 0.6295 моль

3. Рассчитаем теоретическую массу цинка, которая должна была выделяться на катоде:

Теоретическая масса цинка = Теоретическое количество цинка × Молярная масса цинка

Теоретическая масса цинка = 0.6295 моль × 65.38 г/моль ≈ 41.17 г

4. Вычислим выход цинка в процентах, используя фактическую массу цинка:

Выход цинка = (Фактическая масса цинка / Теоретическая масса цинка) × 100%

Выход цинка = (69.25 г / 41.17 г) × 100% ≈ 168.03%

Таким образом, выход цинка составляет около 168.03%. Это значение больше 100%, что может указывать на возможные ошибки в измерениях или предположениях о реакции.

Answer 2

Для решения этой задачи нам нужно использовать законы электролиза и химические реакции, которые происходят на аноде и катоде.

1. На катоде происходит реакция восстановления ионов цинка: Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn

2. На аноде происходит реакция окисления ионов хлора: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

Сначала определим количество электронов, которые переносятся в процессе электролиза. Это можно сделать с помощью уравнения Нернста-Планка:

Q = nF

Где: Q - количество электричества в кулонах (кол-во переданных электронов) n - количество молей вещества, прошедших через электролит F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль)

Для цинка: n(Zn) = масса(Zn) / молярная масса(Zn)

Молярная масса цинка (Zn) = 65,38 г/моль

n(Zn) = 69,25 г / 65,38 г/моль ≈ 1,058 моль

Для хлора: n(Cl₂) = V(Cl₂) / (22,4 л/моль) # По объему газа

n(Cl₂) = 28,24 л / (22,4 л/моль) ≈ 1,26 моль

Теперь мы знаем количество молей электронов, переносящихся при электролизе:

Q(Zn) = n(Zn) * F = 1,058 моль * 96485 Кл/моль ≈ 102139 Кл Q(Cl₂) = n(Cl₂) * F = 1,26 моль * 96485 Кл/моль ≈ 122085 Кл

Теперь, учитывая, что выход хлора составил 90% от теоретически возможного, мы можем найти теоретически возможный выход хлора и выход цинка:

Теоретически возможный Q(Cl₂) = 100% (полный выход хлора) Теоретически возможный Q(Zn) = Q(Cl₂) / 2 (по уравнению реакции на аноде)

Теоретически возможный Q(Zn) = 122085 Кл / 2 = 61042,5 Кл

Теперь, чтобы найти выход цинка, мы можем найти отношение фактического количества электролиза к теоретически возможному выходу цинка:

Выход(Zn) = (Q(Zn) фактический / Q(Zn) теоретический) * 100%

Выход(Zn) = (102139 Кл / 61042,5 Кл) * 100% ≈ 167,42%

Итак, выход цинка составляет около 167,42%. Так как выходы не могут превышать 100%, возможно была допущена ошибка при измерении или расчете.