Определите массу и объем газообразных продуктов (н.у.),выделяющихся при электролизе водного раствора KNO3,если через раствор в течение 1 часа проходит электрический ток силой 5 А.
Для того чтобы решить данную задачу, нам необходимо знать основные законы электролиза и иметь информацию о массе и объеме газов, образующихся при этом процессе.
В данном случае, электролиз происходит водного раствора KNO3, что означает, что в растворе находятся ионы K+ (калия), NO3- (нитрат) и H+ (водорода).
1. Вначале необходимо определить количество переданного электричества в кулон-секундах (Coulombs). Для этого мы знаем, что электрический ток равен 5 А и время равно 1 часу, что составляет 3600 секунд.
Q = I * t
= 5 А * 3600 с
= 18000 Кл
2. Затем необходимо рассмотреть электрохимические реакции, которые могут происходить во время электролиза водного раствора KNO3.
При положительном электроде (аноде), ионы NO3- могут окисляться, образуя газовую молекулу кислорода (O2) и ионы водорода (H+):
4NO3- -> 2O2 + 4H+ + 4e-
При отрицательном электроде (катоде), происходит выделение ионов водорода (H+) и их превращение в газообразный водород (H2):
4H+ + 4e- -> 2H2
3. Далее мы должны установить соотношение между количеством электричества и количеством газа, используя стехиометрические коэффициенты обеих реакций.
Из уравнения реакции окисления NO3- можно видеть, что для образования 2 молекул кислорода, необходимо 4 молекул ионов NO3- и 4 электрона.
Из уравнения реакции восстановления H+ видно, что для образования 2 молекул водорода, необходимо 4 ионов H+ и 4 электрона.
Таким образом, для 4 электронов, переданных через раствор, образуется 2 молекулы кислорода и 2 молекулы водорода.
4. Наконец, используем атомную массу каждого газа и его молярный объем для определения массы и объема продуктов.
Молярная масса кислорода (O2) равна около 32 г/моль, а его молярный объем основан на условиях нормальной температуры (0 °C) и давления (1 атмосфера), и равен 22,4 л/моль.
Молярная масса водорода (H2) равна около 2 г/моль, а его молярный объем также равен 22,4 л/моль.
Так как образуется 2 молекулы кислорода и 2 молекулы водорода, масса кислорода будет равна (2 * 32 г = 64 г), а масса водорода будет равна (2 * 2 г = 4 г).
Молярный объем кислорода будет (2 * 22,4 л = 44,8 л), а молярный объем водорода (также 22,4 л).
Поэтому, при электролизе водного раствора KNO3, через раствор в течение 1 часа проходит электрический ток силой 5 А, масса кислорода, выделяющегося при этом, составит 64 г, а масса водорода - 4 г. Объем кислорода равен 44,8 л, а объем водорода - 22,4 л.
В данном случае, электролиз происходит водного раствора KNO3, что означает, что в растворе находятся ионы K+ (калия), NO3- (нитрат) и H+ (водорода).
1. Вначале необходимо определить количество переданного электричества в кулон-секундах (Coulombs). Для этого мы знаем, что электрический ток равен 5 А и время равно 1 часу, что составляет 3600 секунд.
Q = I * t
= 5 А * 3600 с
= 18000 Кл
2. Затем необходимо рассмотреть электрохимические реакции, которые могут происходить во время электролиза водного раствора KNO3.
При положительном электроде (аноде), ионы NO3- могут окисляться, образуя газовую молекулу кислорода (O2) и ионы водорода (H+):
4NO3- -> 2O2 + 4H+ + 4e-
При отрицательном электроде (катоде), происходит выделение ионов водорода (H+) и их превращение в газообразный водород (H2):
4H+ + 4e- -> 2H2
3. Далее мы должны установить соотношение между количеством электричества и количеством газа, используя стехиометрические коэффициенты обеих реакций.
Из уравнения реакции окисления NO3- можно видеть, что для образования 2 молекул кислорода, необходимо 4 молекул ионов NO3- и 4 электрона.
Из уравнения реакции восстановления H+ видно, что для образования 2 молекул водорода, необходимо 4 ионов H+ и 4 электрона.
Таким образом, для 4 электронов, переданных через раствор, образуется 2 молекулы кислорода и 2 молекулы водорода.
4. Наконец, используем атомную массу каждого газа и его молярный объем для определения массы и объема продуктов.
Молярная масса кислорода (O2) равна около 32 г/моль, а его молярный объем основан на условиях нормальной температуры (0 °C) и давления (1 атмосфера), и равен 22,4 л/моль.
Молярная масса водорода (H2) равна около 2 г/моль, а его молярный объем также равен 22,4 л/моль.
Так как образуется 2 молекулы кислорода и 2 молекулы водорода, масса кислорода будет равна (2 * 32 г = 64 г), а масса водорода будет равна (2 * 2 г = 4 г).
Молярный объем кислорода будет (2 * 22,4 л = 44,8 л), а молярный объем водорода (также 22,4 л).
Поэтому, при электролизе водного раствора KNO3, через раствор в течение 1 часа проходит электрический ток силой 5 А, масса кислорода, выделяющегося при этом, составит 64 г, а масса водорода - 4 г. Объем кислорода равен 44,8 л, а объем водорода - 22,4 л.