Каковы массовые доли веществ в конечном растворе после процесса электролиза 120 г 12,5%-го раствора иодида натрия

Владимирович

19

Для решения данной задачи нам необходимо выполнить несколько шагов. Давайте разберемся подробно.

Шаг 1: Найдем количество вещества иода в исходном растворе.

Масса исходного раствора равна 120 г, а концентрация иода в растворе составляет 12,5%. Давайте вычислим количество вещества иода в начальном растворе.

Масса иода = масса раствора × концентрация иода / 100
Масса иода = 120 г × 12,5 / 100
Масса иода = 15 г

Таким образом, количество вещества иода в начальном растворе составляет 15 г.

Шаг 2: Определим количество вещества воды, образовавшейся на аноде при процессе электролиза.

При электролизе иодида натрия на аноде происходит окисление иодида до элементарного состояния и образуется вода. Объем газа, выделившегося на катоде, составляет 448 мл при н.у. (нормальных условиях, т.е. при температуре 0°C и давлении 1 атм).

Для расчета количества вещества воды воспользуемся уравнением состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Найдем количество вещества воды:
n(H2O) = PV / RT

Нам известны объем выделившегося газа (448 мл), давление (1 атм) и температура (0°C = 273 К).
n(H2O) = (448 мл × 1 атм) / (0,0821 атм·л/моль·К × 273 К)
n(H2O) ≈ 18,02 / 24,05 ≈ 0,748 моль

Таким образом, количество вещества воды, образовавшейся при электролизе, составляет примерно 0,748 моль.

Шаг 3: Определим количество вещества гидрокарбоната калия.

Масса гидрокарбоната калия равна 8 г. Для расчета количества вещества воспользуемся химической формулой гидрокарбоната калия (KHCO3), где K - калий, H - водород, С - углерод, O - кислород.

Молярная масса KHCO3 = (39,1 г/моль + 1 г/моль + 12 г/моль + (16 г/моль × 3)) = 99,1 г/моль

Найдем количество вещества гидрокарбоната калия:
n(KHCO3) = масса / молярная масса
n(KHCO3) = 8 г / 99,1 г/моль
n(KHCO3) ≈ 0,081 моль

Таким образом, количество вещества гидрокарбоната калия составляет примерно 0,081 моль.

Шаг 4: Определим количество вещества йода в конечном растворе.

После проведения электролиза и обработки раствора углекислым газом, ключевым фактором является то, что при этом не происходит реакции с йодом, поэтому количество вещества йода не изменяется. Таким образом, количество йода в конечном растворе также равно 15 г.

Шаг 5: Найдем массовые доли веществ в конечном растворе.

Массовая доля йода в конечном растворе:
массовая доля йода = (масса иода / масса конечного раствора) × 100%
массовая доля йода = (15 г / (15 г + масса воды + масса гидрокарбоната калия)) × 100%

Масса воды составляет 0,748 моль × (2 г/моль) = примерно 1,496 г,
а масса гидрокарбоната калия составляет 0,081 моль × (99,1 г/моль) = примерно 8,018 г.

Подставим значения в формулу:
массовая доля йода = (15 г / (15 г + 1,496 г + 8,018 г)) × 100%
массовая доля йода ≈ 57,3%

Таким образом, массовая доля йода в конечном растворе после процесса электролиза и обработки раствора углекислым газом составляет примерно 57,3%.

Обоснование: Для решения задачи использовались основные принципы химических реакций и расчетов. Применение стандартных химических уравнений и формулы концентрации позволило нам определить количество вещества каждого компонента в растворе и, следовательно, найти массовые доли веществ в конечном растворе.