Химия

Запишем схему электролиза водного раствора:

$NaNO_{3} \leftrightarrow Na^{+} + NO_{3}^{-}$
$4H_{2}O \leftrightarrow 4H^{+} + 4OH^{-}$

(-) Катод Анод ( + )
$Na^{+}$ $NO_{3}^{-}$
$4H^{+} + 4 \bar{e} = 2H_{2}$ $4(OH)^{-} - 2 \bar{e} = O_{2} \uparrow + 2H_{2}O$

При электролизе водного раствора $NaNO_{3}$ происходит электролитическое разложение воды, масса самой соли в растворе не изменяется, но уменьшается масса растворителя - воды, ионы которой разряжаются, и, естественно, должна увеличиваться концентрация соли. Решение задачи сводится к определению количества вещества разложившейся воды и к пересчету концентрации раствора.

Из приведенной выше схемы электролиза следует уравнение электролитического разложения воды:

$2H_{2}O = 2H_{2} + O_{2}$

Теперь мы должны рассчитать, сколько молей $O_{2}$ соответствует объему кислорода 80 л, измеренному при данных в задаче условиях:

$\nu = \frac{pV}{RT} = \frac{1,24 \cdot 10^{5} Па \cdot 80 л}{8,314 \cdot 10^{3} \frac{л \cdot Па}{моль \cdot К} \cdot 298 К} = 4 моль$

Следовательно, электролитическому разложению подвергли 8 моль $H_{2}O$, т. е. $(8 \cdot 18) 144 \: г \: H_{2}O$.

По определению массовой доли компонента в растворе находим, что исходный раствор содержит 50 г $NaNO_{3}$. После электролиза массовая доля (%) $NaNO_{3}$ составит:

$\omega \text{%} (NaNO_{3}) = \frac{50 г}{1000 - 144) г} \cdot 100 \text{%} = 5,8$%

Ответ: массовая доля (%) $NaNO_{3}$ равна 5,8%.