Взяли 234 г 20-% раствора хлорида натрия для электролиза на инертных электродах. После того, как на катоде выделилось 6.72 л (н.у) газа, процесс остановили и к образовавшемуся раствору добавили 160 г 20-% раствора сульфата меди(II). Необходимо определить массовую долю щелочи в полученном растворе.
Пошаговый ответ:
1. Найдем массу хлорида натрия в исходном растворе.
Масса хлорида натрия = масса раствора хлорида натрия * концентрация раствора
Масса хлорида натрия = 234 г * 0.2 = 46.8 г
2. Найдем количество вещества хлорида натрия в исходном растворе.
Количество вещества хлорида натрия = масса хлорида натрия / молярную массу хлорида натрия
Молярная масса хлорида натрия (NaCl) = масса атома натрия + масса атома хлора = 23 + 35.5 = 58.5 г/моль
Количество вещества хлорида натрия = 46.8 г / 58.5 г/моль ≈ 0.8 моль
3. Найдем количество вещества хлора, выделившегося на катоде.
Между хлором и хлоридом натрия существует соотношение 1:2, следовательно, количество вещества хлора будет вдвое больше количества вещества хлорида натрия.
Количество вещества хлора = 2 * количество вещества хлорида натрия = 2 * 0.8 моль = 1.6 моль
4. Найдем объем газа в нормальных условиях (н.у) по уравнению состояния идеального газа (V = n * V0).
Объем газа в нормальных условиях = количество вещества хлора * объем моля газа в нормальных условиях
Объем моля газа в нормальных условиях (V0) = 22.4 л/моль
Объем газа в нормальных условиях = 1.6 моль * 22.4 л/моль = 35.84 л
5. Найдем молекулярную массу газа хлора по формуле.
Молекулярная масса хлора (Cl2) = 2 * атомная масса хлора = 2 * 35.5 г/моль = 71 г/моль
6. Найдем массу газа хлора, выделенного на катоде.
Масса газа хлора = количество вещества хлора * молекулярную массу хлора
Масса газа хлора = 1.6 моль * 71 г/моль = 113.6 г
7. Найдем массу полученного раствора после добавления раствора сульфата меди(II).
Масса полученного раствора = масса исходного раствора + масса добавленного раствора
Масса полученного раствора = 234 г + 160 г = 394 г
8. Найдем количество вещества сульфата меди(II) в добавленном растворе.
Количество вещества сульфата меди(II) = масса сульфата меди(II) / молярную массу сульфата меди(II)
Молярная масса сульфата меди(II) (CuSO4) = масса атома меди + масса атомов серы + 4 * масса атомов кислорода = 63.5 + 32 + (4 * 16) = 159.5 г/моль
Количество вещества сульфата меди(II) = 160 г / 159.5 г/моль ≈ 1 моль
9. Найдем количество вещества щелочи в полученном растворе.
Между щелочью (NaOH) и хлоридом натрия существует соотношение 1:1, следовательно, количество вещества щелочи будет равно количеству вещества хлорида натрия.
Количество вещества щелочи = количество вещества хлорида натрия = 0.8 моль
10. Найдем массовую долю щелочи в полученном растворе.
Массовая доля щелочи = масса щелочи / масса полученного раствора
Масса щелочи = количество вещества щелочи * молярная масса щелочи
Молярная масса щелочи (NaOH) = масса атома натрия + масса атома кислорода + масса атома водорода = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль
Масса щелочи = 0.8 моль * 40 г/моль = 32 г
Массовая доля щелочи = 32 г / 394 г ≈ 0.0813 или округлим до 0.081 (или 8.1 %)
Таким образом, массовая доля щелочи в полученном растворе составляет около 8.1 %.