Каков объем кислорода, выделившегося на аноде при электролизе раствора сульфата марганца (II) объемом 16,8

Давид

1

Для решения данной задачи нам потребуется знать реакции, происходящие на каждом из электродов в процессе электролиза. Для начала составим схему электролиза раствора сульфата марганца (II):

Anode: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e-
Cathode: Mn2+(aq) + 4e- → Mn(s)

На аноде происходит окисление молекул воды с образованием молекул кислорода, протононов \(H+\) и электронов. На катоде ионы марганца принимают электроны и осаждается марганец в металлической форме.

Теперь посчитаем количество электронов, необходимых для выделения объема кислорода, равного 16,8 л. Зная, что на каждый молекулу кислорода требуется четыре электрона, мы можем использовать формулу:

n = V / Vm,

где n - количество молей газа (кислорода), V - объем газа, Vm - молярный объем газа при стандартных условиях (22,4 л/моль).

Подставляя значения в формулу, получаем:

n = 16,8 / 22,4 = 0,75 моль.

Таким образом, для образования 16,8 л кислорода необходимо 0,75 моль электронов.

Теперь мы можем рассчитать массу марганца, которая выделится на катоде. Известно, что выход металла составляет 84%, что означает, что 84% электронов будет использовано для выделения марганца, а остальные 16% будут использованы для выделения водорода на катоде. Таким образом, электрохимическая эквивалентность марганца равна:

E = 84% * 0,75 моль = 0,63 моль.

Атомный вес марганца (Mn) равен 54,94 г/моль. Для расчета массы марганца (m) используем формулу:

m = E * Mm,

где E - количество моль марганца, Mm - атомный вес марганца.

Подставив значения:

m = 0,63 * 54,94 = 34,64 г.

Таким образом, масса марганца, выделившегося на катоде, составляет 34,64 г.