1. Какова концентрация сульфата магния в растворе, в котором растворили магний, полученный электролизом, в 1,5

Kedr

39

Давайте решим поставленные задачи пошагово.

1. Расчет концентрации сульфата магния в растворе:
В данной задаче нам дано, что был получен магний электролизом в растворе 25% серной кислоты. Нас интересует концентрация сульфата магния.

Чтобы решить эту задачу, нужно найти количество магния, полученного в процессе электролиза, и затем посчитать его концентрацию. Воспользуемся формулой Нернста:

\(m = \frac{It}{nF}\)

Где:
\(m\) - количество вещества магния (в молях),
\(I\) - сила тока (в амперах),
\(t\) - время электролиза (в секундах),
\(n\) - количество электронов, перенесенных магнием (у магния n=2),
\(F\) - постоянная Фарадея (F=96500 Кл/моль).

Масса магния, полученного электролизом, может быть найдена с использованием молярной массы магния (24 г/моль) и количества вещества магния:

\(M = m \cdot M_m\)

Где:
\(M\) - масса магния (в граммах),
\(M_m\) - молярная масса магния (24 г/моль).

Затем мы можем найти объем серной кислоты, в котором растворился магний, если известна плотность и объем серной кислоты:

\(V = \frac{M}{d}\)

Где:
\(V\) - объем серной кислоты (в литрах),
\(M\) - масса серной кислоты (в граммах),
\(d\) - плотность серной кислоты (1,178 г/мл).

И, наконец, чтобы найти концентрацию сульфата магния в растворе, мы рассчитываем его концентрацию в молях:

\(C = \frac{m}{V}\)

Где:
\(C\) - концентрация сульфата магния (в молях).

Для нашего расчета, плотность серной кислоты должна быть преобразована в граммы на литр. Поделим плотность на 1000:

\(d = 1,178 \frac{г}{мл} \cdot \frac{1}{1000} = 0,001178 \frac{г}{мл}\)

Решим эти уравнения, подставляя известные значения:

\(m = \frac{10 \cdot 200 \cdot 60}{2 \cdot 96500} = 0,1243 моль\)

\(M = 0,1243 \frac{г}{моль} \cdot 24 \frac{г}{моль} = 2,982 г\)

\(V = \frac{2,982 г}{0,001178 \frac{г}{мл}} = 2529,97 мл = 2,529 л\)

\(C = \frac{0,1243 моль}{2,529 л} = 0,049 \frac{моль}{л}\)

Таким образом, концентрация сульфата магния в растворе составляет 0,049 моль/л.

2. Расчет массовой доли хлороводорода в полученной соляной кислоте:
В данной задаче нам дан объем воды, в котором растворился хлороводород, и масса хлорида натрия, подвергнутого электролизу. Нас интересует массовая доля хлороводорода в полученной соляной кислоте.

Для решения задачи, нужно найти количество вещества хлорида натрия, подвергнутого электролизу, и затем посчитать количество вещества хлороводорода, полученного реакцией.

Масса хлорида натрия (NaCl) может быть найдена с использованием молярной массы NaCl (58,5 г/моль) и количества вещества NaCl:

\(M = m \cdot M_{NaCl}\)

Где:
\(M\) - масса NaCl (в граммах),
\(M_{NaCl}\) - молярная масса NaCl (58,5 г/моль).

Количество вещества NaCl может быть вычислено с использованием массы и молярной массы:

\(n_{NaCl} = \frac{M}{M_{NaCl}}\)

Где:
\(n_{NaCl}\) - количество вещества NaCl (в молях).

Так как уравнение электролиза NaCl выглядит следующим образом:

\(2NaCl + 2H_2O -> 2NaOH + H_2 + Cl_2\)

Молярное соотношение хлорида натрия к хлороводороду равно 2:2.

Таким образом, количество вещества хлороводорода (HCl) также равно \(n_{NaCl}\).

Масса воды (H2O), в которой был растворен хлороводород, равна объему воды:

\(M_{H2O} = V_{H2O} \cdot d_{H2O}\)

Где:
\(M_{H2O}\) - масса H2O (в граммах),
\(V_{H2O}\) - объем H2O (в литрах),
\(d_{H2O}\) - плотность H2O (1 г/мл).

Рассчитаем массу воды:

\(M_{H2O} = 708 \cdot 1 = 708 г\)

Найдем количество вещества воды:

\(n_{H2O} = \frac{M_{H2O}}{M_{H2O}}\)

Где:
\(n_{H2O}\) - количество вещества H2O (в молях).

Теперь мы можем найти количество вещества хлороводорода:

\(n_{HCl} = n_{NaCl} = \frac{468 кг}{58,5 \frac{г}{моль}}\)

Масса хлороводорода (HCl) вычисляется с использованием массы и количества вещества:

\(M_{HCl} = n_{HCl} \cdot M_{HCl}\)

Концентрация хлороводорода в растворе:

\(C_{HCl} = \frac{M_{HCl}}{V_{H2O}}\)

Массовая доля хлороводорода в растворе равна:

\(m.d.\; \%\; HCl = \frac{M_{HCl}}{M_{H2O}+M_{HCl}}\)

Решим эти уравнения, подставив известные значения:

\(n_{NaCl} = \frac{468 кг}{58,5 \frac{г}{моль}} = 8 моль\)

\(n_{H2O} = \frac{708 г}{18 \frac{г}{моль}} = 39,3 моль\)

\(n_{HCl} = n_{NaCl} = 8 моль\)

\(M_{HCl} = 8 моль \cdot 36,5 \frac{г}{моль} = 292 г\)

\(C_{HCl} = \frac{292 г}{708 л} = 0,41 \frac{г}{л}\)

\(m.d.\; \%\; HCl = \frac{292 г}{292 г + 708 г} \approx 0,29\)

Таким образом, массовая доля хлороводорода в полученной соляной кислоте составляет примерно 0,29%.