Какова масса RbOH, образовавшаяся на катоде при электролизе раствора сульфата рубидия, если объем выделившегося

Skolzkiy_Pingvin

32

Чтобы решить эту задачу, нам нужно определить уравнения реакций, происходящих на аноде и катоде в процессе электролиза.

На аноде происходит окисление ионов сернокислого рубидия (Rb₂SO₄) следующим образом:
\[2Rb^{+} + 2SO₄^{2-} \rightarrow Rb₂SO₄ + 2e^{-}\]

На катоде происходит восстановление молекул воды:
\[2H₂O + 2e^{-} \rightarrow H₂ + 2OH^{-}\]

Теперь мы можем установить соотношение между выделившимся объемом водорода и количеством переданных электронов. Из уравнения реакции на катоде мы видим, что каждое выделение 2 моль электронов соответствует образованию 1 моля молекулы водорода. При стандартных условиях (нормальных условиях, н.у.) объем 1 моля газа составляет 22,4 литра. Таким образом, выделившийся объем водорода 1,12 литра соответствует образованию \( \frac{1,12}{22,4} = 0,05 \) моль молекул водорода.

Рассмотрим реакцию на аноде. Каждое образование иона Rb+ соответствует 2 переданным электронам. Таким образом, число электронов, переданных в реакции на аноде, равно 2 умножить на число образовавшихся ионов Rb+.

Так как электролиз раствора сульфата рубидия завершается полной реакцией образования ионов RbOH на катоде, число переданных электронов на аноде должно быть равно числу переданных электронов на катоде. Это говорит нам о том, что 0,05 моль молекул водорода должны соответствовать такому же числу молей ионов Rb+. Из реакции на аноде мы знаем, что каждое образование иона Rb+ требует 2 переданных электрона, поэтому мы можем сказать, что количество ионов Rb+, образовавшихся на аноде, равно \(0,05 \times 2 = 0,1\) моль.

Теперь мы можем найти массу RbOH, образовавшуюся на катоде, по формуле молярной массы, умноженной на количество моль:

Масса RbOH = молярная масса RbOH × количество молей RbOH.

Молярная масса RbOH составляет 102,48 г/моль (молярная масса рубидия (Rb) = 85,47 г/моль, молярная масса гидроксида рубидия (OH) = 17,01 г/моль).

Таким образом, масса RbOH, образовавшаяся на катоде, равна \(102,48 \times 0,1 = 10,248\) г. Поэтому масса RbOH, образовавшаяся на катоде при электролизе раствора сульфата рубидия, составляет 10,248 грамма.