Каков объем кислорода в литрах при стандартных условиях, если при атмосферной коррозии масса металла Mg сократилась

Крошка

24

Для решения данной задачи нам потребуется знать некоторые физико-химические основы. Атмосферная коррозия металлов является электрохимическим процессом, в котором идут одновременно анодный и катодный процессы.

Анодный процесс — это процесс окисления металла, а катодный процесс — процесс восстановления кислорода. В случае данной задачи, металлом является магний (Mg).

Рассчитаем количество молей металла, которое перешло в окисленное состояние. Масса, на которую сократилась масса Mg, равна 0,05 грамма. Молярная масса магния (Mg) равна 24,31 г/моль.

Количество молей металла можно рассчитать по формуле:

\[ \text{количество молей} = \frac{\text{масса металла}}{\text{молярная масса металла}} = \frac{0,05}{24,31} \approx 0,0021 \text{ моль} \]

Так как анодный и катодный процессы происходят в равных количествах, то количество моль кислорода, участвующего в реакции, также будет равно 0,0021 моль.

Теперь, чтобы рассчитать объем кислорода при стандартных условиях, воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[ V = \frac{n \times R \times T}{P} \]

где:
- V — объем газа,
- n — количество молей газа,
- R — универсальная газовая постоянная (R = 0,0821 л·атм/К·моль),
- T — абсолютная температура газа (T = 273,15 К),
- P — давление газа.

Учитывая, что мы ищем объем кислорода при стандартных условиях, то давление газа будет равно атмосферному давлению (P = 1 атм).

Подставим все значения в уравнение и рассчитаем объем кислорода:

\[ V = \frac{0,0021 \times 0,0821 \times 273,15}{1} \approx 0,47 \text{ л} \]

Таким образом, объем кислорода при стандартных условиях будет составлять около 0,47 литра.

Теперь рассмотрим анодный и катодный процессы:

Анодный процесс:
Mg -> Mg^{2+} + 2e^-

Катодный процесс:
O2 + 4e^- -> 2O^{2-}

В анодном процессе магний окисляется и оставляет 2 электрона, а в катодном процессе кислород принимает 4 электрона и образует ионы O^{2-}. Таким образом, уравнения для анодного и катодного процессов будут выглядеть следующим образом:

Анодный процесс:
\[ Mg -> Mg^{2+} + 2e^- \]

Катодный процесс:
\[ O2 + 4e^- -> 2O^{2-} \]