Чтобы ответить на этот вопрос, сначала нам нужно знать основные концепции электролиза и химической реакции между натрием и хлором.
Во время электролиза NaCl, электрический ток проходит через раствор соли, и происходит химическая реакция: NaCl разлагается на натриевые и хлоровые ионы. Натриевые ионы будут притягиваться к отрицательному электроду, тогда как хлоровые ионы будут притягиваться к положительному электроду.
Уравнение реакции, происходящей на положительном электроде, может быть записано как Cl- → 1/2Cl2 + e-. Это означает, что на положительном электроде хлоровые ионы превращаются в молекулы хлора (Cl2), при этом освобождается один электрон.
Теперь, зная это, давайте рассчитаем объем Cl2, который будет образовываться при электролизе NaCl при заданных условиях.
Первый шаг - расчет количества зарядов, которые проходят через электроды. Для этого мы будем использовать уравнение Q = I * t, где Q - заряд, I - сила тока и t - время.
Q = 10 А * 30 мин = 300 Кл
Второй шаг - перевод количества зарядов в количество молей хлоровых ионов. Заряд одного моля электронов составляет 1 Фарадей, поэтому можно использовать уравнение:
1 Фарадей = 96 500 Кл/моль
Молярная масса хлора (Cl) = 35,45 г/моль, следовательно, каждый моль хлоровых ионов будет соответствовать 1 молю хлора (Cl2).
Для начала рассмотрим химическую реакцию между натрием и водой:
2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
Произведенный при этом гидроген можно вычислить, зная количество вещества натрия и его молярную массу.
1. Вычисление количества вещества натрия (Na):
Молярная масса натрия (Na) равна 22,99 г/моль.
Используем формулу: количество вещества (моль) = масса (г) / молярная масса (г/моль).
Количество вещества натрия = 9,2 г / 22,99 г/моль ≈ 0,4 моль.
2. Расчет количества вещества гидрогена (H2):
Согласно сбалансированной химической реакции, на каждые 2 моля Na образуется 1 моль H2.
Таким образом, в нашем случае образуется такое же количество вещества гидрогена (H2) – 0,4 моль.
3. Вычисление объема гидрогена (H2):
Мы можем использовать соотношение между объемом газа и его количеством вещества для вычисления объема гидрогена.
Согласно уравнению состояния газа (равенства Гей-Люссака), при стандартных условиях (температура 273 К и давление 1 атм), 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
Поэтому, объем гидрогена (H2) равен 0,4 моль × 22,4 л/моль = 8,96 л.
Таким образом, при реакции 9,2 г натрия с водой образуется 8,96 л водорода (H2).
Теперь перейдем к расчету количества вещества получившейся щелочи (NaOH):
Сморим на выражение реакции: 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2.
Оно показывает, что для каждых 2 моль Na образуется 2 моль NaOH.
В нашем случае мы имеем 0,4 моль Na (как вычислено ранее).
Соответственно, образуется 0,4 моль NaOH.
Надеюсь, что эти объяснения помогут вам лучше понять процесс расчета объема водорода и количества вещества полученной щелочи при реакции натрия с водой. Если у вас остались вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь их задавать!
