Question

При электролизе водного раствора нитрата никеля(II) (ω = 50 %) массой 113,30 г на катоде выделился металл массой 14,75 г. Определите объем газа (н.у.), выделившегося на аноде и массу оставшегося нитрата никеля(II) после электролиза.

Answer 1

Запишем уравнение электролиза:
Ni(NO3)2 + H2O ------------ Ni + 2HNO3 + O2 + H2
Найдем количество вещества никеля, выделенного на катоде:
n(Ni) = 14,75/59=0,25 моль
По уравнению реакции: n(Ni) = 2n(HNO3), отсюда n(HNO3)=0,25*2=0,5 моль или 31,5 г
Количество кислорода составит 0,25 моль 0,25•22,4 = 5,6 дм³  или 8,0 г.
Такой же объем водорода выделяется на катоде, т.е. 5,6 дм³  или 0,5 г.

Масса раствора составит
91,50 - 14,75 - 8,50 = 68,25 г.
Откуда
 ω(HNO3) = 31,50•100/68,25 = 46,5 %.            

Answer 2

Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение электролиза и уравнение неравновесной реакции.

Уравнение электролиза: M^2+ + 2e- -> M (на катоде) 2H2O -> O2 + 4H+ + 4e- (на аноде)

Из условия задачи известно, что на катоде выделился металл массой 14,75 г. Масса нитрата никеля(II) до электролиза равна 113,30 г. Поэтому масса нитрата никеля(II) после электролиза будет равна разности масс до и после электролиза: Масса нитрата никеля(II) после электролиза = 113,30 г - 14,75 г = 98,55 г.

Теперь необходимо определить объем газа, выделившегося на аноде. Для этого воспользуемся уравнением неравновесной реакции, которое показывает, что на образование 1 моль кислорода требуется 4 моля электронов: 2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-

Масса кислорода, выделившегося на аноде, можно найти с помощью уравнения: m(O2) = (масса металла на катоде * молярная масса O2) / (2 * молярная масса металла на катоде)

где молярная масса O2 = 32 г/моль.

m(O2) = (14,75 г * 32 г/моль) / (2 * молярная масса металла на катоде)

Молярная масса никеля равна 58,69 г/моль, поэтому m(O2) = (14,75 г * 32 г/моль) / (2 * 58,69 г/моль) = 8 г.

Таким образом, на аноде выделился кислород массой 8 г.

Итак, объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, можно найти с помощью уравнения состояния идеального газа: V = (m * RT) / M

где m - масса газа, R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л * атм/моль * К), T - температура в К, а M - молярная масса газа.

Для нахождения объема газа необходимо знать температуру, при которой произошел электролиз. Предположим, что температура составляет комнатную (около 25 °C = 298 К).

V = (8 г * 0,0821 л * атм/моль * К * 298 К) / 32 г/моль = 19 л.

Таким образом, объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, составляет 19 л.