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)?
Поскольку один моль NaOH производит один моль Na: Количество моль Na=100 моль
\text{Количество моль Na} = 100 \text{ моль} Количествомоль Na=100моль
Теперь найдем массу натрия, используя его молярную массу ≈23г/моль≈ 23 г/моль≈23г/моль: Масса Na=100 моль×23 г/моль=2300 г=2.3 кг
\text{Масса Na} = 100 \text{ моль} \times 23 \text{ г/моль} = 2300 \text{ г} = 2.3 \text{ кг} Масса Na=100моль×23г/моль=2300г=2.3кг
2. Провели электролиз раствора сульфата меди IIIIII. Для этого взяли 320 г соли. Назовите продукты электролиза на катоде и аноде. Какая масса металла выделилась?
При электролизе сульфата меди CuSO4CuSO₄CuSO4 происходит следующее:
На катоде будет происходить восстановление меди Cu2+Cu²⁺Cu2+: Cu2++2e−→Cu
\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu} Cu2++2e−→Cu
На аноде будет происходить окисление ионов сульфата или воды: 2H2O→O2+4H++4e−
2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4e^- 2H2O→O2+4H++4e−
Теперь найдем количество меди, выделяющейся при электролизе 320 г CuSO₄. Молярная масса CuSO₄ ≈ 160 г/моль: Количество моль CuSO4=320 г160 г/моль=2 моль
\text{Количество моль CuSO}_4 = \frac{320 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль} Количествомоль CuSO4=160г/моль320г=2моль
Поскольку из 1 моль CuSO₄ выделяется 1 моль Cu, то количество выделенной меди: Количество моль Cu=2 моль
\text{Количество моль Cu} = 2 \text{ моль} Количествомоль Cu=2моль
Масса меди: Масса Cu=2 моль×63.5 г/моль=127 г
\text{Масса Cu} = 2 \text{ моль} \times 63.5 \text{ г/моль} = 127 \text{ г} Масса Cu=2моль×63.5г/моль=127г
3. При электролизе водного раствора хлорида натрия образовалось 40 кг гидроксида натрия. Какие газы при этом выделились и чему равны их объемы?
При электролизе раствора NaCl происходят следующие реакции:
На катоде образуется гидроксид натрия, а также выделяется водород: 2H2O+2e−→H2+2OH−
2 \text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2 \text{OH}^- 2H2O+2e−→H2+2OH−
Давайте разберемся с каждым вопросом по очереди.
1. Какую массу натрия можно получить на катоде при электролизе 4 кг расплава гидроксида натрия?Процесс электролиза гидроксида натрия NaOHNaOHNaOH происходит следующим образом:
На катоде у нас будет происходить восстановление натрия Na+Na⁺Na+:
Na++e−→Na \text{Na}^+ + e^- \rightarrow \text{Na}
Na++e−→Na
На аноде будет происходить окисление гидроксида OH−OH⁻OH−:
4OH−→2H2O+O2+4e− 4 \text{OH}^- \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 + 4e^-
4OH−→2H2 O+O2 +4e−
Из 4 кг NaOH можно посчитать молекулы NaOH:
Молярная масса NaOH ≈ 40 г/моль, следовательно:Количество моль NaOH=4000 г40 г/моль=100 моль \text{Количество моль NaOH} = \frac{4000 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 100 \text{ моль}
Количество моль NaOH=40 г/моль4000 г =100 моль
Поскольку один моль NaOH производит один моль Na:
Количество моль Na=100 моль \text{Количество моль Na} = 100 \text{ моль}
Количество моль Na=100 моль
Теперь найдем массу натрия, используя его молярную массу ≈23г/моль≈ 23 г/моль≈23г/моль:
2. Провели электролиз раствора сульфата меди IIIIII. Для этого взяли 320 г соли. Назовите продукты электролиза на катоде и аноде. Какая масса металла выделилась?Масса Na=100 моль×23 г/моль=2300 г=2.3 кг \text{Масса Na} = 100 \text{ моль} \times 23 \text{ г/моль} = 2300 \text{ г} = 2.3 \text{ кг}
Масса Na=100 моль×23 г/моль=2300 г=2.3 кг
При электролизе сульфата меди CuSO4CuSO₄CuSO4 происходит следующее:
На катоде будет происходить восстановление меди Cu2+Cu²⁺Cu2+:
Cu2++2e−→Cu \text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}
Cu2++2e−→Cu
На аноде будет происходить окисление ионов сульфата или воды:
2H2O→O2+4H++4e− 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4e^-
2H2 O→O2 +4H++4e−
Теперь найдем количество меди, выделяющейся при электролизе 320 г CuSO₄. Молярная масса CuSO₄ ≈ 160 г/моль:
3. При электролизе водного раствора хлорида натрия образовалось 40 кг гидроксида натрия. Какие газы при этом выделились и чему равны их объемы?Количество моль CuSO4=320 г160 г/моль=2 моль \text{Количество моль CuSO}_4 = \frac{320 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}
Количество моль CuSO4 =160 г/моль320 г =2 моль Поскольку из 1 моль CuSO₄ выделяется 1 моль Cu, то количество выделенной меди:
Количество моль Cu=2 моль \text{Количество моль Cu} = 2 \text{ моль}
Количество моль Cu=2 моль Масса меди:
Масса Cu=2 моль×63.5 г/моль=127 г \text{Масса Cu} = 2 \text{ моль} \times 63.5 \text{ г/моль} = 127 \text{ г}
Масса Cu=2 моль×63.5 г/моль=127 г
При электролизе раствора NaCl происходят следующие реакции:
На катоде образуется гидроксид натрия, а также выделяется водород:
2H2O+2e−→H2+2OH− 2 \text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2 \text{OH}^-
2H2 O+2e−→H2 +2OH−
На аноде выделяется хлор:
2Cl−→Cl2+2e− 2 \text{Cl}^- \rightarrow \text{Cl}_2 + 2e^-
2Cl−→Cl2 +2e−
Согласно уравнению, 1 моль хлора и 1 моль водорода образуются из 2 моль натрия NaNaNa и 2 моль воды. Масса гидроксида натрия NaOHNaOHNaOH у нас 40 кг:
Количество моль NaOH=40000 г40 г/моль=1000 моль \text{Количество моль NaOH} = \frac{40000 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 1000 \text{ моль}
Количество моль NaOH=40 г/моль40000 г =1000 моль Так как 1000 моль NaOH выделяет 1000 моль воды, то водорода выделится:
Количество моль H2=1000 моль×1 моль H22 моль NaOH=500 моль \text{Количество моль H}_2 = 1000 \text{ моль} \times \frac{1 \text{ моль H}_2}{2 \text{ моль NaOH}} = 500 \text{ моль}
Количество моль H2 =1000 моль×2 моль NaOH1 моль H2 =500 моль Объем водорода принормальныхусловиях,22.4л/мольпри нормальных условиях, 22.4 л/мольпринормальныхусловиях,22.4л/моль:
V(H2)=500 моль×22.4 л/моль=11200 л V(\text{H}_2) = 500 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 11200 \text{ л}
V(H2 )=500 моль×22.4 л/моль=11200 л
Объем хлора аналогично будет:
4. Какую массу серебра можно получить путем электролиза 400 г раствора нитрата серебра III?V(Cl2)=1000 моль×22.4 л/моль=22400 л V(\text{Cl}_2) = 1000 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 22400 \text{ л}
V(Cl2 )=1000 моль×22.4 л/моль=22400 л
При электролизе нитрата серебра AgNO3AgNO₃AgNO3 на катоде происходит следующее:
Ag++e−→Ag \text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag}
Ag++e−→Ag
Молярная масса нитрата серебра AgNO3AgNO₃AgNO3 ≈ 170 г/моль, находим количество моль AgNO₃:
Количество моль AgNO3=400 г170 г/моль≈2.35 моль \text{Количество моль AgNO}_3 = \frac{400 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} \approx 2.35 \text{ моль}
Количество моль AgNO3 =170 г/моль400 г ≈2.35 моль Из 1 моль AgNO₃ выделяется 1 моль Ag, следовательно, количество выделенного серебра:
Масса Ag=2.35 моль×107.9 г/моль≈253.57 г \text{Масса Ag} = 2.35 \text{ моль} \times 107.9 \text{ г/моль} \approx 253.57 \text{ г}
Масса Ag=2.35 моль×107.9 г/моль≈253.57 г
Итак, итоговые ответы:
2.3 кг Na. Катод: Cu, анод: Cl₂; масса Cu = 127 г. Объемы: H₂ = 11200 л, Cl₂ = 22400 л. Масса Ag ≈ 253.57 г.