Химия

8 класс

В электролизер, катод которого изготовлен из стали, а анод из графита, поместили

$2,5 м^3$ 10 %-ного раствора хлористого натрия. Электролиз производили при низкой техмпературе, обеспечивая взаимодействие образующихся продуктов реакции с раствором. Сила тока в электролизере была равна 1000 А, а напряжение подобрали таким образом, чтобы на аноде мог выделяться только хлор. Через некоторое время электролиз прекратили и из электролизера отобрали пробу раствора объемом в 50 мл. Пробу обработали раствором иодида калия и разбавленной серной кислотой. На титрование полученного в результате этого раствора израсходовано 40 мл 0,5 н. раствора

$Na_2S_2O_3$ . а. Приведите уравнения химических реакций, описанных в задаче. б. Предполагая, что во время электролиза объем раствора не изменился, вычислите массу новой соли, образовавшейся в растворе, и продолжительность процесса электролиза.

При электролизе водного раствора хлорида натрия на катоде происходит выделение водорода

$2H_2O + 2e = H_2 + 2OH^{-}$

на аноде выделяется свободный хлор

$2Cl^{-} - 2e = Cl_2$ .

Поскольку водород выделяется за счет разрушения молекул воды, в растворе накапливаются ионы

$OH^{-}$

$2NaCl + 2H_2O = H_2 + 2NaOH + Cl_2$ .

При перемешивании раствора хлор будет взаимодействовать с раствором щелочи

$Cl_2 + 2OH^{-} = Cl^{-} + OCl^{-} + H_2O$ .

Образовавшийся раствор гипохлорита окисляет раствор иодида калия

$2I^{-} + OCl^{-} + H_2O = Cl^{-} + I_2 + 2OH^{-}$ .

(Раствор иодида подкислен серной кислотой, поскольку окисление иодида гипохлоритом происходит как в щелочной, так и в кислой среде, но в щелочной или нейтральной среде, когда в ходе реакции, как показывает уравнение образуется щелочь, раствор иодида неустойчив и быстро обесцвечивается

$3I_2 + 6OH^{-} = 5I^{-} + IO_3^{-} + 3H_2O$ .

Подкисление предотвращает этот процесс, который может помешать количественному определению выделившегося иода.)

Образовавшийся при реакции иод оттитрован раствором тиосульфата натрия

$I_2 + 2Na_2S_2O_3 = 2NaI + Na_2S_4O_6$ .

По затраченному на титрование объему раствора тиосульфата известной нормальной концентрации можно установить концентрацию раствора гипохлорита:

1 моль

$NaOCl$ соответствует 1 молю

$I_2$ и 2 молям

$Na_2S_2O_3$ . В 40 мл 0,5 н. раствора

$Na_2S_2O_3$ (

$Э = M$ ) содержится

$0,04 \times 0,5 = 0,02$ г-экв, или 0,02 моля,

$Na_2S_2O_3$ , что соответствует содержанию в отобранной для анализа пробе 0,01 моля

$NaOCl$ . Если в 50 мл пробы содержится 0,01 моля, то в

$2,5 м^3$ раствора содержалось