Какова массовая доля гидроксида натрия (в %) в полученном растворе после пропускания постоянного тока силой 4,02

Zvezdnyy_Lis

14

Для решения этой задачи мы можем использовать формулу электролиза, а именно закон Фарадея. Закон Фарадея гласит, что количество вещества, произведенного или израсходованного при электролизе, пропорционально количеству электричества, протекшего через электролит. Формула для расчета количества вещества, произведенного в процессе электролиза, имеет вид:

\( m = M \cdot I \cdot t / n \cdot F \)

Где:
\( m \) - масса вещества,
\( M \) - молярная масса вещества (г/моль),
\( I \) - сила тока (Ампер),
\( t \) - время электролиза (секунды),
\( n \) - количество электронов, участвующих в реакции,
\( F \) - постоянная Фарадея (96 485 Кл/моль).

В нашем случае, мы хотим найти массовую долю гидроксида натрия, поэтому рассчитаем общую массу раствора и массу гидроксида натрия в нем.

Масса раствора:

Масса воды = объем воды × плотность воды

Так как у нас 100 мл воды, а плотность воды составляет 1 г/мл, то масса воды будет равна 100 г.

Масса гидроксида натрия:

Масса гидроксида натрия = масса раствора - масса воды = (100 г + 10 г) - 100 г = 10 г.

Теперь, зная массу гидроксида натрия, силу тока и время, подставим значения в формулу электролиза:

\[ m = M \cdot I \cdot t / n \cdot F \]

В нашем случае:
\( M = 40.00 \, \text{г/моль} \) (это молярная масса гидроксида натрия),
\( I = 4.02 \, \text{А} \),
\( t = 120 \, \text{мин} \times 60 \, \text{сек/мин} = 7200 \, \text{сек} \),
\( n = 1 \) (гидроксид натрия диссоциирует на натрий и гидроксид ион),
\( F = 96485 \, \text{Кл/моль} \).

\[ m = 40.00 \cdot 4.02 \cdot 7200 / 1 \cdot 96485 = 5.349 \, \text{г моля} \]

Таким образом, при электролизе в течение 120 минут в полученном растворе будет образовано 5.349 г гидроксида натрия.

Теперь мы можем рассчитать массовую долю гидроксида натрия в растворе, используя формулу:

Массовая доля = (масса гидроксида натрия / масса раствора) × 100%

В нашем случае:
Масса гидроксида натрия = 5.349 г,
Масса раствора = 110 г (100 г воды + 10 г гидроксида натрия).

\[ \text{Массовая доля} = (5.349 \, \text{г} / 110 \, \text{г}) \times 100\% = 4.86\% \]

Таким образом, массовая доля гидроксида натрия в полученном растворе после пропускания постоянного тока составляет 4.86%.