Question

Сколько литров кислорода, измеренного при н.у., выделится у катода при электролизе водного раствора сульфата натрия, содержащего 40г. соли

Answer 1

Дано:
электролиз раствора Na₂SO₄
m(Na₂SO₄)=40г.
Vm= 22.4л./моль
----------------------------------
Найти:V(O₂) -?
1. При электролизе раствора сульфата натрия элетролизу подвергается вода. Выделяются водород и кислород.
2. Запишем уравнение реакции электролиза сульфата натрия:
Na₂SO₄ + 4H₂O +электролиз→ 2H₂ + O₂ + 2NaOH + H₂SO₄
3. Определим молярную массу сульфата натрия и его количество вещества в 40г.:
M(Na₂SO₄)=23x2+32+16x4=142г./моль
n(Na₂SO₄)=m(Na₂SO₄)÷M(Na₂SO₄)=40г÷142г./моль=0,28моль
3. По уравнению реакции из 1моль сульфата натрия образуется 1моль кислорода, значит из 0,28моль сульфата натрия образуется тоже  0,28моль кислорода. n(O₂) =0,28моль.
4. Определим объем кислорода количеством вещества 0,28моль. 
V(O₂)=n(O₂) xVm=0,28мольх 22,4л./моль=2,272л.
5. Пи электролизе 40г. сульфата натрия образуется 2,272л. кислорода.

Answer 2

Для решения этой задачи нам необходимо использовать законы электролиза и химии.

Сначала выразим количество вещества соли \(Na_2SO_4\) по формуле:

\[\text{Молярная масса } Na_2SO_4 = 2 \times \text{Молярная масса } Na + \text{Молярная масса } S + 4 \times \text{Молярная масса } O\]

\[\text{Молярная масса } Na_2SO_4 = 2 \times 23 + 32 + 4 \times 16 = 46 + 32 + 64 = 142 \text{ г/моль}\]

Теперь посчитаем количество вещества соли \(Na_2SO_4\) в граммах:

\[\text{Масса} = \frac{\text{Масса вещества}}{\text{Молярная масса}} = \frac{40 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} ≈ 0.28 \text{ моль}\]

По закону электролиза, каждый моль электролизируемого вещества даёт по два эквивалента вещества, соответственно, получится 0.56 эквивалента. При этом на катоде происходит выделение водорода \(H_2\), где каждый эквивалент вещества даёт 22.4 литра (при нормальных условиях), следовательно, у катода выделится:

\[0.56 \text{ экв} \times 22.4 \text{ л/экв} = 12.544 \text{ л}\]

Итак, при электролизе раствора сульфата натрия, содержащего 40 г соли, у катода выделится приблизительно 12.544 литра кислорода.