Задача № 13 Задача на электролиз

При проведении испытаний в лаборатории было подвергнуто электролизу 2 л 20%-ного раствора хлорида натрия с удельной плотностью 1,15 г/мл. Электролиз прекратили после того, как общий объем выделившихся газов, приведенный к нормальным условиям, составил 33,6 л (н.у.). Дайте характеристику катодного и анодного процессов. Какие вещества и в каких количествах ( в граммах) находятся в растворе после прекращения электролиза? Каково значение рН этого раствора?

Анализ :

Дано:

(KI) = 8,3%

V (раствора NaCl) = 2 л

ω (NaCl) = 20%

ρ = 1,15г/мл

V(газов) = 33,6 л

V_m = 22,4 л

m (веществ после электролиза) - ?

Методика

При электролизе водного раствора хлорида натрия на катоде происходит процесс восстановления ионов водорода (ионы натрия Na⁺ не восстанавливаются из водного раствора), на аноде – процесс окисления ионов хлора Cl^-. Согласно уравнению реакции, количество веществ H₂ и Cl₂ одинаковы.

К атод Н₂ Сl₂ Анод

в осст-е окисл-е

2H⁺ + 2ē = H₂↑ 2Cl^- - 2ē - Cl₂ по 0,75 моль каждое

1,5 моль 33,6 л 1,5 моль

Общее уравнение 2NaCl + 2H₂O = H₂↑ + Cl₂ ↑ + 2NaOH

ν : 2 моль 2 моль 1 моль 1 моль 2 моль

М: 58,5 г/моль 22,4 л/моль 22,4 л/моль 40 г/моль

1. масса раствора NaCl = 2000 мл ^. 1,15 г/мл = 2300г.

2. m(безводного NaCl) = 2300 ^. 20% /100% = 460 г.

3. ν = 33,6 / 22,4 = 1,5 моль, значит, ν(Cl₂) = 1,5 / 2 = 0,75 л, ν(Н₂) = 1,5 / 2 = 0,75 л; тогда NaOH образовалось в два раза больше, т.е. ν(NaОН) = 1,5 моль, а в реакцию вступило ν(NaCl) = 1,5 моль, что составляет m(NaCl) = 1,5 моль ^. 58,5 г/моль = 87,75 г .

4. В растворе осталось хлорида натрия m(NaCl) = 460-87,75 = 372,25 г: и образовалось m(NaОН) = 1,5 моль ^. 40 г/моль = 60 г.

5. Ответ: после окончания электролиза в растворе содержатся m(NaCl) = 372,25 и m(NaОН) = 60 г.

6. рН раствора > 7, т.к. в ходе электролиза образуется щелочь.

Задача № 14 В 4-х пронумерованных пробирках без этикеток даны растворы солей: хлорида, сульфата, карбоната и нитрата натрия. Определите каждое вещество, пользуясь минимальным количеством реагентов. Пишите уравнения всех упомянутых в задании реакций.

Решение: Прежде всего, надо составить план решения, последовательность действий при определении веществ. Сначала легче определить карбонат. От всех растворов исследуемых веществ немного отлить в другие 4 пробирки, затем во все пробирки прилить раствор кислоты (любой сильной кислоты).

Ж еня, показать 4 пробирки прилить в движении кислоту и только в одной из них видим выделение пузырьков газа – это углекислый газ :

1 2 3 4

При этом только в одной из них видим выделение пузырьков газа – углекислого газа, значит, в этой пробирке находится карбонат натрия. Осталось три пробирки, теперь можно определить сульфат натрия, в оставшиеся три пробирки приливаем раствор хлорида бария, т.к. реактивом на сульфаты является BaCl₂, при этом выпадает белый молочный осадок сульфата бария BaSO₄. (Женя, показать три пробирки, в одной из них выпадает белый осадок). Осталось определить два вещества. Теперь, определим хлорид натрия, зная, что реактивом на хлорид является нитрат серебра. (нарисовать две пробирки, приливаем нитрат серебра – выпадает осадок).

О стался нитрат, его можно определить с помощью серной концентрированной кислоты и медной проволоки, при этом сначала образуется азотная концентрированная кислота, которая потом взаимодействует с медью с образованием бурого газа (показать . Cu

Решение этой задачи облегчается, если построить таблицу.

Реактивы	NaCl	Na2SO4	Na2CO3	NaNO3
HCl (или H2SO4)	-	-	↑(бесцветн.)	-
BaCl2	-	↓ (белый, молочный)	////////////////////	-
AgNO3	↓ (белый, творож.)	///////////////////////////////	////////////////////	-
H2SO4 и Cu	////////////////////////////	////////////////////////////////	////////////////////	↑ (бурый), р. зеленеет