Question

Вычислите объем водорода при нормальных условиях (н.у), который выделяется при электролизе Na2SO4, если сила тока 3 А время электролиза 20 минут.

Answer 1

При электролизе раствора сульфата натрия на катоде выделяется водород 2Н+ + 2е = Н2, на аноде - кислород:
4ОН- - 4е = О2 + 2Н2О (Слева в обоих случаях записаны ионы воды, при умножении катодного уравнения на два и сложении с анодным уравнением ионы воды надо объединить в молекулы воды, получится суммарное уравнение 2Н2О = 2Н2 + О2, т. е. в данном случае происходит только электролиз воды, концентрация соли в оставшемся растворе возрастает) .
Расчет у меня, возможно, нестандартный. Помню, что для получения одного квивалента вещества при электролизе требуется 26,8 ампер-часов. (Это следствие из второго закона Фарадея) . У нас прошло через раствор 35 ампер-часов, т. е. выделилось по 35/26,8 = 1,3 экв на катоде и на аноде. В граммах это будет 1,3 г водорода и 8*1,3 = 10,4 г кислорода ( эквиваленты водорода и кислорода ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ равны соответственно 1 г и 8 г) . В соответствии с законом сохранения массы воды разложилось 11,7 г . Это один из ответов. Объемы газов: эквивалент водорода (газообразного) имеет объем 11,2 л, эквивалент кислорода 5,6 л. Каждую из этих цифр умножьте на 1,3, получится: 14,56 л вродорода и 7,28 л кислорода.

Answer 2

Расчет объема водорода при нормальных условиях

Для расчета объема водорода, выделяющегося при электролизе Na2SO4, при заданных условиях (сила тока 3 А, время электролиза 20 минут), мы можем использовать закон Фарадея.

Закон Фарадея устанавливает, что количество вещества, выделяющегося или осаждаемого на электродах, пропорционально количеству электричества, прошедшего через электролит. Формула для расчета количества вещества (n) можно записать следующим образом:

n = (Q * t) / (F * z)

где: - n - количество вещества (в молях) - Q - заряд (в кулонах) - t - время (в секундах) - F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль) - z - число электронов, участвующих в реакции

В данном случае, при электролизе Na2SO4, вода разлагается на водород и кислород. Реакция выглядит следующим образом:

2H2O(l) -> 2H2(g) + O2(g)

Из уравнения реакции видно, что для образования 1 моля водорода требуется 2 моля воды. Таким образом, z = 2.

Теперь мы можем подставить известные значения в формулу и рассчитать количество вещества водорода:

n = (Q * t) / (F * z) = (3 A * 20 min * 60 s/min) / (96485 C/mol * 2) = 0.059 моль

Так как объем водорода при нормальных условиях равен 22.4 л/моль, мы можем рассчитать объем водорода:

V = n * Vm = 0.059 моль * 22.4 л/моль = 1.32 л

Таким образом, объем водорода, выделяющегося при электролизе Na2SO4 при заданных условиях, составляет 1.32 л.