Каковы массовые доли веществ в растворе после окончания электролиза, если при электролизе 200 г раствора хлорида натрия

Водопад_2100

41

Для решения этой задачи, нам необходимо использовать законы электролиза и применить их пошагово.

Шаг 1: Записываем уравнение электролиза.
Уравнение электролиза для раствора хлорида натрия (NaCl) можно записать следующим образом:
2NaCl → 2Na + Cl2

Шаг 2: Определяем количество вещества хлора.
Для этого, используем уравнение электролиза и объем хлора (3,36 л) при нормальных условиях (н.у.).
Используя уравнение идеального газа (PV = nRT), можно определить количество вещества хлора следующим образом:
n = PV / RT, где P - давление, V - объем, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

Объем хлора под нормальными условиями - 3,36 л.
Универсальная газовая постоянная (R) составляет 0,0821 л * атм / (моль * К).
Температура (T) под нормальными условиями составляет 273,15 К.
Допустим, давление (P) также равно атмосферному давлению, то есть 1 атм.

Используя формулу, получаем:
n = (3,36 л * 1 атм) / (0,0821 л * атм / (моль * К) * 273,15 К)
n = 0,128 моль хлора

Шаг 3: Определяем количество вещества NaCl.
Обращаемся к изначальному условию задачи, где указано, что в первоначальном растворе хлорида натрия (NaCl) массовая доля соли составляет 17,55%.
Масса исходного раствора NaCl:
m(NaCl) = 200 г * 0,1755.
m(NaCl) ≈ 35,1 г NaCl.

Весовое соотношение между хлором и хлоридом натрия составляет 1:2, так как стехиометрический коэффициент для NaCl в уравнении электролиза равен 2.
Таким образом, количество вещества NaCl:
n(NaCl) = (35,1 г NaCl) / (58,44 г/моль)
n(NaCl) ≈ 0,6 моль NaCl

Шаг 4: Находим массовую долю каждого вещества в растворе.
Для этого, запишем уравнение выделения хлора:
2NaCl → 2Na + Cl2

Массовая доля хлора:
m(Cl2) = (n(Cl2) * M(Cl2)) / (m(NaCl) * M(NaCl))
где n(Cl2) - количество вещества хлора, M(Cl2) - молярная масса хлора, m(NaCl) - масса NaCl, M(NaCl) - молярная масса NaCl.

M(Cl2) = 2 * (35,45 г/моль) ≈ 70,9 г/моль (m(Cl2) = (0,128 моль * 70,9 г/моль) / (0,6 моль * 58,44 г/моль) ≈ 37,6%.)

Массовая доля натрия:
m(Na) = (n(Na) * M(Na)) / (m(NaCl) * M(NaCl))
где n(Na) - количество вещества натрия, M(Na) - молярная масса натрия.

M(Na) = 2 * (22,99 г/моль) ≈ 45,98 г/моль (m(Na) = (2 * 0,128 моль * 45,98 г/моль) / (0,6 моль * 58,44 г/моль) ≈ 48,5%.)

Итак, массовая доля хлора составляет примерно 37,6%, а массовая доля натрия - примерно 48,5%. Их сумма должна составлять около 100%, причем остальное будет приходиться на другие вещества, такие как вода (H2O).