Химия

По закону Фарадея на выделение 1 г-экв вещества в процессе электролиза расходуется 96500 Кл. За 2 ч при силе тока 2 А через электролизер прошло $q = J \cdot t = 7200 \cdot 2 = 14400$ Кл, которые выделили 0,15 г-экв металла. Если по массе 0,15 г-экв составляют 1,034 г, то $Э_1$ металла

$Э_1 = 1,034 : 0,15 = 6,93$.

Этот эквивалент равен эквиваленту и атомной массе лития,

(Практически такой же эквивалент имеет кремний $Э = 28 : 4 = 7$, но кремний не дает солеобразных соединений, в которых он образовывал бы в расплаве катионы, разряжающиеся на катоде, $SiCl_4$ и аналогичные соединения - жидкости, не проводящие электрического тока.) Следовательно, в состав неизвестного вещества входил литий.

По известному из условий соотношению между массами элементов, входящих в состав соединения, вычислий массу второго компонента, приходящегося на 1,034 г лития; $1 : 0,145 = 1,034 : m_1$, $m_1 = 0,15$ г. Если 0,15 г составляют 0,15 г-экв, то $Э_2 = 1$, т. е. вторым компонентом соединения является водород. Этот вывод можно подтвердить и другим путем: объем газа, выделившегося на аноде, в пересчете на нормальные условия

$V_0 = \frac{pVT_0}{p_0T} = \frac{1800 \cdot 273}{298} = 1671$ мл ($p = p_0$);

моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, т. е. было получено $1,671 : 22,4 = 0,0746$ моля газа, а масса газа 0,15 г, отсюда $M = 0,15 : 0,0746 = 2,011$. Итак, действительно на аноде выделился водород, а, следовательно, электролизу подвергался расплав гидрида лития:

на катоде: $Li^{+} + e = Li$,
на аноде: $2H^{-} - 2 e = H_2$.

[В условиях задачи не оговорено, масса какого из элементов в 1,034 больше, поэтому $1 : 0,145 = m_2 : 1,034$ (второй вариант решения), $m_2 = 7,13$ г. Если 7,13 г элемента составляют 0,15 г-экв, то $Э_3 = 47,54$. Однако, не существует элементов с атомными массами, равными или кратными 47,54, которые были бы газами. Вычисленная по второму способу молекулярная масса газа $M = 7,13 : 0,6746 = 95,6$ также не отвечает молекулярной массе ни одного из газообразных простых веществ. Таким образом, единственное решение задачи получено в основном варианте решения, т. е. неизвестным веществом является гидрид лития $LiH$. К сожалению гидрид лития разлагается до плавления, его электроkbз можно осуществить в смесях расплавов фторидов или гидроксидов щелочных металлов и гидрида лития.]