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=1000⋅1,151200=0,96 моль/л.
Через раствор пропущено
q=1⋅t=1A(4⋅60⋅60+75)С=14475 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−−2e→Cl2,
на катоде: 2H2O+2e−H2+2OH−.
На катоде выделяется 0,15 г-экв водорода, т. е. 11,2×0,15=1,68 л, или 1,008⋅0,15=0,1512 г, H2.
На аноде выделяется 0,15 г-экв хлора, т. е. 11,2⋅0,15=1,68 л, или 35,46⋅0,15=5,325 г, Cl2.
Концентрация ионов калия в растворе, если пренебречь изменением объема раствора за счет разложения 0,15г−экв≈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⋅74,5=74,5гKCl и 56⋅0,15=8,4гKOH.