1.Какую массу натрия можно получить на катоде путем электролиза 4 кг расплава гидроксида натрия?
2. Провели электролиз раствора сульфата меди (II). Для этого взяли 320 г соли. Назовите продукты электролиза на катоде и аноде. Какая масса металла выделилась?
1.При электролизе водного раствора хлорида натрия образовалось 40 кг гидроксида натрия. Какие газы при этом выделились и чему равны их объемы?
2. Какую массу серебра можно получить путем электролиза 400г раствора нитрата серебра (I)?
Давайте решим эти задачи по электролизу.
**1.**
* **Какую массу натрия можно получить на катоде путем электролиза 4 кг расплава гидроксида натрия?**
Реакция электролиза расплава NaOH:
4NaOH = 4Na + O₂ + 2H₂O
Mr(NaOH) = 40 г/моль
Mr(Na) = 23 г/моль
m(NaOH) = 4000 г
По уравнению реакции:
из 4*40=160 г NaOH получается 4*23=92 г Na
из 4000 г NaOH получается x г Na
x = (4000 * 92) / 160 = 2300 г = 2,3 кг Na
**Ответ:** 2,3 кг Na
**2.**
* **Провели электролиз раствора сульфата меди (II). Для этого взяли 320 г соли. Назовите продукты электролиза на катоде и аноде. Какая масса металла выделилась?**
Реакция электролиза раствора CuSO₄:
2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄
На катоде выделяется **медь (Cu)**, на аноде – **кислород (O₂)**.
Mr(CuSO₄) = 160 г/моль
Mr(Cu) = 64 г/моль
m(CuSO₄) = 320 г
По уравнению реакции:
из 2*160=320 г CuSO₄ получается 2*64=128 г Cu
из 320 г CuSO₄ получается x г Cu
x = (320 * 128) / 320 = 128 г Cu
**Ответ:** катод - Cu, анод - O₂; масса выделившейся меди - 128 г.
**3.**
* **При электролизе водного раствора хлорида натрия образовалось 40 кг гидроксида натрия. Какие газы при этом выделились и чему равны их объемы?**
Реакция электролиза раствора NaCl:
2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂ + Cl₂
Выделяются газы: **водород (H₂)** на катоде и **хлор (Cl₂)** на аноде.
Mr(NaOH) = 40 г/моль
m(NaOH) = 40000 г
Vm = 22.4 л/моль
По уравнению реакции:
из 2*40=80 г NaOH образуется 22.4 л H₂ и 22.4 л Cl₂
из 40000 г NaOH образуется x л H₂ и x л Cl₂
x = (40000 * 22.4) / 80 = 11200 л
**Ответ:** H₂ - 11200 л, Cl₂ - 11200 л.
**4.**
* **Какую массу серебра можно получить путем электролиза 400г раствора нитрата серебра (I)?**
Здесь нужна информация о *массовой доле* нитрата серебра в растворе. Предположим, что раствор содержит чистый AgNO₃ (100% массовая доля, что маловероятно на практике, но необходимо для решения без дополнительных данных).
Реакция электролиза раствора AgNO₃:
4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag + O₂ + 4HNO₃
Mr(AgNO₃) = 170 г/моль
Mr(Ag) = 108 г/моль
m(AgNO₃) = 400 г (предполагаем 100% содержание)
По уравнению реакции:
из 4*170=680 г AgNO₃ получается 4*108=432 г Ag
из 400 г AgNO₃ получается x г Ag
x = (400 * 432) / 680 ≈ 254,1 г Ag
**Ответ (при условии 100% AgNO₃ в растворе):** ≈ 254,1 г Ag. Если известна массовая доля, нужно сначала умножить массу раствора на массовую долю, чтобы найти массу чистого AgNO₃.
1. Решение:
* Уравнение реакции электролиза расплава гидроксида натрия:
`2NaOH(расплав) → 2Na + O₂ + H₂O`
* Расчет молярной массы NaOH:
`M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль`
* Расчет количества вещества NaOH:
`n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 4000 г / 40 г/моль = 100 моль`
* Отношение количества вещества Na к NaOH из уравнения реакции:
`n(Na) = n(NaOH) = 100 моль`
* Расчет массы натрия:
`m(Na) = n(Na) * M(Na) = 100 моль * 23 г/моль = 2300 г = 2.3 кг`
* Ответ: 2.3 кг
2. Решение:
* Уравнение реакции электролиза раствора сульфата меди (II):
`2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄`
* Продукты электролиза:
* На катоде: медь (Cu)
* На аноде: кислород (O₂)
* Расчет молярной массы CuSO₄:
`M(CuSO₄) = 64 + 32 + 4 * 16 = 160 г/моль`
* Расчет количества вещества CuSO₄:
`n(CuSO₄) = m(CuSO₄) / M(CuSO₄) = 320 г / 160 г/моль = 2 моль`
* Отношение количества вещества Cu к CuSO₄ из уравнения реакции:
`n(Cu) = n(CuSO₄) = 2 моль`
* Расчет массы выделившейся меди:
`m(Cu) = n(Cu) * M(Cu) = 2 моль * 64 г/моль = 128 г`
* Ответ:
* На катоде: медь, на аноде: кислород
* Масса выделившейся меди: 128 г
3. Решение:
* Уравнение реакции электролиза раствора хлорида натрия:
`2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂`
* Газы, выделяющиеся при электролизе:
* Водород (H₂) на катоде
* Хлор (Cl₂) на аноде
* Расчет молярной массы NaOH:
`M(NaOH) = 40 г/моль`
* Расчет количества вещества NaOH:
`n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 40000 г / 40 г/моль = 1000 моль`
* Отношение количества вещества H₂ и Cl₂ к NaOH из уравнения реакции:
`n(H₂) = n(Cl₂) = 1/2 * n(NaOH) = 500 моль`
* Расчет объема H₂ и Cl₂ (при нормальных условиях):
`V(H₂) = V(Cl₂) = n * Vm = 500 моль * 22.4 л/моль = 11200 л = 11.2 м³`
* Ответ:
* Водород и хлор
* Объем каждого газа: 11.2 м³
4. Решение:
* Уравнение реакции электролиза раствора нитрата серебра (I):
`2AgNO₃ + 2H₂O → 2Ag + O₂ + 2HNO₃`
* Расчет молярной массы AgNO₃:
`M(AgNO₃) = 108 + 14 + 3 * 16 = 170 г/моль`
* Чтобы решить эту задачу, нужно знать концентрацию раствора нитрата серебра. Предположим, что в 400 г раствора содержится, например, 17 г AgNO3 (то есть 17/400 или 4.25
`n(AgNO₃) = m(AgNO₃) / M(AgNO₃) = 17 г / 170 г/моль = 0.1 моль`
* Отношение количества вещества Ag к AgNO₃ из уравнения реакции:
`n(Ag) = n(AgNO₃) = 0.1 моль`
* Расчет массы серебра:
`m(Ag) = n(Ag) * M(Ag) = 0.1 моль * 108 г/моль = 10.8 г`
* В общем виде: m(Ag) = (масса раствора * концентрация AgNo3 в растворе) / 170 *108
* Ответ: Если в 400г раствора содержится 17 г нитрата серебра, то масса выделившегося серебра равна 10.8 г. Для точного ответа нужно знать концентрацию раствора.