Сколько газа было выделено на аноде при электролизе водного раствора KNO3, если его объем составил 450

Парящая_Фея

63

Для решения этой задачи нам понадобится использовать законы электролиза и стехиометрию химических реакций.

Сначала определим электродные процессы, которые происходят при электролизе водного раствора KNO3. В данном случае анод выполнен из платины, поэтому нам необходимо рассмотреть реакции, которые могут происходить на аноде и катоде.

На аноде могут происходить следующие реакции:
1) Окисление воды:
2H2O(l) -> O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

На катоде может происходить редукция ионов K+ до элементарного состояния:
2K+(aq) + 2e- -> 2K(s)

Следующим шагом является вычисление количества газа, выделенного на аноде. Для этого нужно знать объем газа (450 мл), а также температуру (290 К) и давление (1 атм). Для дальнейших расчетов нам понадобится использовать уравнение состояния газа:

PV = nRT

где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

Нам известны значения для P (1 атм), V (450 мл) и T (290 К). Значение R равняется 0.0821 л*атм/(моль*К). Теперь можем вычислить количество вещества газа:

n = PV / RT

Подставим известные значения:

n = (1 атм * 450 мл) / (0.0821 л*атм/(моль*К) * 290 К)

n = 18.333 ммоль

Теперь найдем массу вещества, выделившегося на катоде. Для этого воспользуемся стехиометрией химической реакции на катоде:

2 mol K+ + 2 mol e- -> 2 mol K(s)

Так как каждый моль K+ соответствует непосредственно выделению одного моля электронов, количество молей электронов равно количеству молей выделенного металла. В нашем случае K(s). Таким образом, количество молей potassium, и, следовательно, его масса, выделившееся на катоде, равняется количеству молей электронов n:

m(K) = n(M(K))

Периодическая система дает нам молярную массу калия M(K) равной 39.10 г/моль. Теперь можем вычислить массу калия:

m(K) = 18.333 ммоль * 39.10 г/моль

m(K) = 717.027 г

Таким образом, масса вещества, выделившегося на катоде, составляет 717.027 г.

В заключение, на аноде при электролизе выделилось \(18.333\) ммоль \(O_2\) газа, а на катоде выделилась масса \(K\) вещества, равная \(717.027\) г.