Какова масса, объем и количество вещества водорода, получившегося при электролизе воды массой

Zolotoy_Robin Gud

51

Для решения данной задачи нам понадобятся некоторые физические константы и знание основ электролиза. Начнем с составления уравнения электролиза воды.

Уравнение электролиза воды: \[2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2\]

Из уравнения видно, что при электролизе воды образуется водород \(H_2\) и кислород \(O_2\). Учитывая, что водород и кислород образуются в соотношении 2:1, мы можем сказать, что количество вещества водорода будет в два раза больше количества вещества кислорода. Теперь можно перейти к решению задачи.

Исходя из информации о массе воды и знаний о пропорциях, заложенных в уравнении электролиза воды, мы можем рассчитать массу водорода.

Представим, что масса водорода, полученного при электролизе, равна \(x\) грамм. По уравнению электролиза воды, количество вещества \(n\) водорода будет равно количеству вещества \(n\) воды, деленному на 2.

Так как количество вещества связано с массой \(m\) и молярной массой \(M\) следующим образом: \(n = \frac{m}{M}\), где \(M\) - молярная масса вещества, можем записать следующее уравнение:

\[\frac{x}{2M(H_2)} = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)}\]

Обратите внимание, что здесь мы использовали \(m(H_2O)\) для обозначения массы воды.

Далее, мы знаем, что масса вещества равна его плотности, умноженной на объем. Формула плотности: \(d = \frac{m}{V}\), откуда получаем \(m = d \cdot V\).

Известно, что плотность воды \(d(H_2O)\) при данной температуре равна 1 г/см³, а объем воды \(V(H_2O)\) можно рассчитать, разделив массу воды на плотность: \(V(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{d(H_2O)}\).

Теперь подставим полученные формулы и данные в нашу исходную формулу:

\[\frac{x}{2M(H_2)} = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{d(H_2O) \cdot V(H_2O)}{M(H_2O)}\]

Осталось только найти значения соответствующих величин и подставить их в формулу. Молярная масса воды \(M(H_2O)\) равна 18 г/моль. Молярная масса водорода \(M(H_2)\) равна 2 г/моль.

Подставляя эти значения, мы получаем окончательное уравнение:

\[\frac{x}{2 \cdot 2} = \frac{1 \cdot \frac{m(H_2O)}{1}}{18}\]

Упрощая уравнение, получим:

\[\frac{x}{4} = \frac{m(H_2O)}{18}\]

Для нахождения массы водорода (\(x\)), умножим обе части уравнения на 4:

\[x = \frac{4 \cdot m(H_2O)}{18}\]

Таким образом, мы получили формулу для расчета массы водорода. Осталось только подставить значения массы воды, данной в условии задачи.

Пожалуйста, укажите массу воды, и я помогу вам рассчитать массу водорода, объем водорода и количество вещества водорода при электролизе.