Химия
8 класс
Вопрос
Водный раствор объемом 1200 мл, содержащий 85,675 г хлорида калия, поместили в электролизер, снабженный диафрагмой и платиновыми электродами. Через раствор в течение 4 ч 75 с пропускали ток силой 1 А. Продукты электролиза непрерывно удаляли из электролизера.
а. Какова концентрация хлорида калия до начала и после окончания электролиза?
б. Какие продукты и в каком количестве (по массе и объему) образовались на электродах?
в. Какие вещества и в каком количестве можно получить при выпаривании воды из раствора, образовавшегося после электролиза?
Ответ
В 1200 мл раствора содержалось 85,675 г $KCl$ ($M = 74,5$), т. е. $85,675 : 74,5 = 1,15$ моля, $KCl$. В 1000 мл будет содержаться $x$ молей $KCl$
$x = \frac{1000 \cdot 1,15}{1200} = 0,96$ моль/л.
Через раствор пропущено
$q = 1 \cdot t = 1A (4 \cdot 60 \cdot 60 + 75) С = 14 475$ Кл (кулонов).
По закону Фарадея 96 500 Кл вызывают электролиз 1 г-экв вещества, 14 475 Кл вызовет разложение $n$ г-экв:
$n = 14475 : 96500 = 0,15$ г-экв.
При электролизе происходят процессы
на аноде: $2Cl^{-} - 2 e \rightarrow Cl_2$,
на катоде: $2H_2O + 2 e - H_2 + 2OH^{-}$.
На катоде выделяется 0,15 г-экв водорода, т. е. $11,2 \times 0,15 = 1,68$ л, или $1,008 \cdot 0,15 = 0,1512$ г, $H_2$.
На аноде выделяется 0,15 г-экв хлора, т. е. $11,2 \cdot 0,15 = 1,68$ л, или $35,46 \cdot 0,15 = 5,325$ г, $Cl_2$.
Концентрация ионов калия в растворе, если пренебречь изменением объема раствора за счет разложения $0,15 \: г-экв \approx 3$ г воды, не изменилась, количество ионов хлора уменьшилось по сравнению с исходным на 0,15 г-экв и стало $1,15 - 0,15 = 1$ моль ионов. Таким образом, концентрация $KCl$ оказалась равной $1/1,2 = 0,833$ н. При этом в растворе образовалось 0,15 г-экв ионов $OH^{-}$, следовательно, в растворе содержится 0,15 г-экв, или 0,15 моля, $KOH$ ($M = 56$).
После выпаривания раствора получается смесь, содержащая $1 \cdot 74,5 = 74,5 \: г \: KCl$ и $56 \cdot 0,15 = 8,4 \: г \: KOH$.