Решение задач по химии При электролизе водного раствора сульфата никеля (2) на катоде получили никель массой 177г, выход которого составил 75%. Какой объем кислорода выделится при этом на аноде? Выход кислорода считать колличественным.
Для решения данной задачи начнем с того, что определим количество никеля, которое было получено на катоде, и на основе этого вычислим, сколько молекул кислорода выделится на аноде.
Определим количество никеля, которое было получено в процессе электролиза, учитывая, что выход составил 75%.
Выход = фактическиполученнаямасса/теоретическивозможнаямассафактически полученная масса / теоретически возможная массафактическиполученнаямасса/теоретическивозможнаямасса × 100% 75% = 177г/X177 г / X177г/X × 100% X = 177 г / 0.75 = 236 г теоретическивозможнаямассаникелятеоретически возможная масса никелятеоретическивозможнаямассаникеля.
Теперь найдем количество молей никеля. Для этого воспользуемся молярной массой никеля Mr(Ni)=58.69г/мольMr(Ni) = 58.69 г/мольMr(Ni)=58.69г/моль:
На аноде в процессе электролиза водного раствора происходит окисление воды, в результате чего выделяется кислород: 2H2O→O2+4H++4e− 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^- 2H2O→O2+4H++4e−
Согласно уравнению реакции, на 2 моля выделившегося кислорода O2O₂O2 расходуется 4 моля электронов. То есть 1 моль O₂ выделяется при передаче 4 молей электронов.
Теперь найдем, сколько электронов было передано для получения 4.02 моль никеля. Для восстановления 1 моль никеля требуется 2 моля электронов Ni2++2e−→NiNi²⁺ + 2e⁻ → NiNi2++2e−→Ni:
Теперь определим, сколько моль кислорода выделится на аноде:
По реакции выделения кислорода: [ n(O_2) = \frac{n(e^-)}{4} = \frac{8.04}{4} = 2.01 \, \text{моль O_2} ]
Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях притемпературе0°Cидавлении1атм,1мольгазазанимает22.4лпри температуре 0°C и давлении 1 атм, 1 моль газа занимает 22.4 лпритемпературе0°Cидавлении1атм,1мольгазазанимает22.4л:
Для решения данной задачи начнем с того, что определим количество никеля, которое было получено на катоде, и на основе этого вычислим, сколько молекул кислорода выделится на аноде.
Определим количество никеля, которое было получено в процессе электролиза, учитывая, что выход составил 75%.Выход = фактическиполученнаямасса/теоретическивозможнаямассафактически полученная масса / теоретически возможная массафактическиполученнаямасса/теоретическивозможнаямасса × 100%
Теперь найдем количество молей никеля. Для этого воспользуемся молярной массой никеля Mr(Ni)=58.69г/мольMr(Ni) = 58.69 г/мольMr(Ni)=58.69г/моль:75% = 177г/X177 г / X177г/X × 100%
X = 177 г / 0.75 = 236 г теоретическивозможнаямассаникелятеоретически возможная масса никелятеоретическивозможнаямассаникеля.
n(Ni)=m(Ni)M(Ni)=236 г58.69 г/моль≈4.02 моль n(Ni) = \frac{m(Ni)}{M(Ni)} = \frac{236 \, \text{г}}{58.69 \, \text{г/моль}} \approx 4.02 \, \text{моль} n(Ni)=M(Ni)m(Ni) =58.69г/моль236г ≈4.02моль
На аноде в процессе электролиза водного раствора происходит окисление воды, в результате чего выделяется кислород:2H2O→O2+4H++4e− 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^- 2H2 O→O2 +4H++4e−
Согласно уравнению реакции, на 2 моля выделившегося кислорода O2O₂O2 расходуется 4 моля электронов. То есть 1 моль O₂ выделяется при передаче 4 молей электронов.
Теперь найдем, сколько электронов было передано для получения 4.02 моль никеля. Для восстановления 1 моль никеля требуется 2 моля электронов Ni2++2e−→NiNi²⁺ + 2e⁻ → NiNi2++2e−→Ni:[ n(e^-) = 2 \cdot n(Ni) = 2 \cdot 4.02 \, \text{моль} = 8.04 \, \text{моль e^-} ]
Теперь определим, сколько моль кислорода выделится на аноде:По реакции выделения кислорода:
Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях притемпературе0°Cидавлении1атм,1мольгазазанимает22.4лпри температуре 0°C и давлении 1 атм, 1 моль газа занимает 22.4 лпритемпературе0°Cидавлении1атм,1мольгазазанимает22.4л:[ n(O_2) = \frac{n(e^-)}{4} = \frac{8.04}{4} = 2.01 \, \text{моль O_2} ]
V(O2)=n(O2)⋅Vm=2.01 моль⋅22.4 л/моль≈44.94 л V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 2.01 \, \text{моль} \cdot 22.4 \, \text{л/моль} \approx 44.94 \, \text{л} V(O2 )=n(O2 )⋅Vm =2.01моль⋅22.4л/моль≈44.94л
Таким образом, объем кислорода, который выделится на аноде, составит примерно 44.94 л.