Question

При эликтролизе раствора сульфата натрия на аноде выделилось 1,12 л газа (у.н.). Найти массу вещества,выделившегося на катоде.

Answer 1

При электролизе раствора сульфата натрия на аноде выделяется кислород, а на катоде - водород, водорода выделится в 2 раза больше чем кислорода, следовательно, на катоде выделится 2,24 л водорода

Answer 2

При электролизе раствора сульфата натрия \(Na_2SO_4\) на аноде происходит окисление ионов, образуя газ \(O_2\) и ионы натрия \(Na^+\), а на катоде ионы водорода \(H^+\) редуцируются до молекул \(H_2\).

Используем закон Фарадея, который утверждает, что количество вещества, выделившегося на электроде, пропорционально заряду, прошедшему через электролит.

Уравнения электролиза:

На аноде: \(4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^-\)

На катоде: \(4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2\)

Известно, что на аноде выделилось 1,12 литра газа. Объем газа, выделившегося при стандартных условиях, пропорционален количеству вещества, а количество вещества связано с зарядом, прошедшим через электролит.

Уравнение электролиза показывает, что для образования 1 молекулы \(O_2\) требуется 4 молекул электронов. Из этого следует, что 1 моль \(O_2\) требует 4 моль заряда.

Таким образом, общее количество заряда, прошедшего через электролит, можно выразить как:

\[\text{Заряд} = \text{число молекул газа} \times \text{заряд одной молекулы газа}\]

В данном случае, для \(O_2\) заряд равен 4 молям. Аналогично, для \(H_2\) заряд также равен 4 молям.

Теперь, используя соотношение между объемом газов, зарядом и количеством вещества, можно найти количество вещества \(H_2\) (водорода), выделившегося на катоде.

Из уравнения \(4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2\) следует, что 4 моля электронов соответствуют 2 молям \(H_2\).

Если на аноде произошло выделение \(O_2\) (с 4 молями заряда), то на катоде должно выделиться столько же заряда, что и на аноде, чтобы соответствовать закону сохранения заряда.

Таким образом, количество вещества \(H_2\) выделяется на катоде такое же, как и количество \(O_2\) на аноде.

Итак, количество вещества \(H_2\) \(=\) количество вещества \(O_2\) \(=\) 1 моль.

Молярная масса водорода \(H_2\) составляет приблизительно 2 г/моль.

Таким образом, масса вещества \(H_2\), выделившегося на катоде, равна \(1 \, \text{моль} \times 2 \, \text{г/моль} = 2 \, \text{г}\).