Question

Ток силой 6А пропускали через водный р-р серной к-ты в течение 1,5 ч. Вычислите массу разложившейся воды и объем выделившихся кислорода и водорода (н.у.)

Answer 1

Дано:
I = 6A
t= 1.5 ч = 5400 с
Найти:
m(H2O)- ?
V(H2)-?
V(O2)-?
 Решение.
Из уравнения закона Фарадея находим массу разложившейся воды, имея в виду, что
Э(Н2О)=9 г/моль
m(H2O) = ЭIt/F = 9*6*5400/96500 = 3,02 г
При вычислении объемов выделившихся газов преобразуем уравнение закона Фарадея в следующую форму:
V=VэIt/F
Vэ(H2) = 11,2 л/моль
Vэ(О2) = 5,6 л/моль
V(H2) = 11,2*6*5400/96500 = 3,76 л
V(О2) = 5,6*6*5400/96500 = 1,88 л
Ответ: 3,02 г воды; 3,76 л водорода и 1,88 л кислорода

Answer 2

Для рассчета массы разложившейся воды и объема выделившегося кислорода и водорода необходимо знать электролиз водного раствора серной кислоты.

В электролизе водного раствора серной кислоты на аноде происходит окисление воды с выделением кислорода, а на катоде происходит восстановление водорода.

Масса разложившейся воды можно рассчитать по закону Фарадея. Согласно закону Фарадея, 1 моль электролита, в данном случае серной кислоты (H2SO4), разлагается при погонной проводимости 96485 Кл (количество заряда, соответствующее элементарному заряду).

Ток, пропускаемый через водный раствор серной кислоты, составляет 6А. Время пропускания тока - 1,5 часа, что равно 5400 секундам.

Значит, количество электричества, протекшего через раствор, можно рассчитать следующим образом:

Q = I * t
Q = 6А * 5400 секунд = 32400 Кл

Так как электролиз воды осуществляется с образованием 2 молей водорода на 1 моль кислорода, то количество водорода равно половине количества электричества, прошедшего через раствор.

Моль водорода:
n(H2) = Q / (2 * 96485)
n(H2) = 32400 Кл / (2 * 96485) = 0,167 моль

Масса разложившейся воды можно рассчитать, зная моль водорода (0,167 моль) и моль кислорода (0,084 моль) по их молярной массе:

M(H2O) = 2 * M(H2) + M(O)
M(H2O) = 2 * (1,00794 г/моль) + 15,999 г/моль
M(H2O) = 18,015 г/моль

m(H2O) = n(H2O) * M(H2O)
m(H2O) = 0,251 г

Таким образом, масса разложившейся воды составляет 0,251 г.

Объем выделившегося кислорода и водорода можно рассчитать, зная массу разложившейся воды.

Объем газа связан с его молярным объемом при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем газа составляет около 22,4 л/моль.

Объем выделившегося кислорода и водорода можно рассчитать следующим образом:

V(H2O) = m(H2O) / M(H2O) * V(н.у.)
V(H2O) = 0,251 г / 18,015 г/моль * 22,4 л/моль
V(H2O) = 0,313 л

V(H2) = 2 * V(H2O)
V(H2) = 2 * 0,313 л = 0,626 л

V(O2) = V(H2O) / 2
V(O2) = 0,313 л / 2 = 0,157 л

Таким образом, объем выделившегося водорода составляет 0,626 л, а объем выделившегося кислорода составляет 0,157 л.