Решение задач по химии При электролизе водного раствора сульфата никеля (2) на катоде получили никель массой 177г, выход которого составил 75%. Какой объем кислорода выделится при этом на аноде? Выход кислорода считать колличественным.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи начнем с того, что определим количество никеля, которое было получено на катоде, и на основе этого вычислим, сколько молекул кислорода выделится на аноде.

Определим количество никеля, которое было получено в процессе электролиза, учитывая, что выход составил 75%.

Выход = (фактически полученная масса / теоретически возможная масса) × 100%
75% = (177 г / X) × 100%
X = 177 г / 0.75 = 236 г (теоретически возможная масса никеля).

Теперь найдем количество молей никеля. Для этого воспользуемся молярной массой никеля (Mr(Ni) = 58.69 г/моль):

[ n(Ni) = \frac{m(Ni)}{M(Ni)} = \frac{236 \, \text{г}}{58.69 \, \text{г/моль}} \approx 4.02 \, \text{моль} ]

На аноде в процессе электролиза водного раствора происходит окисление воды, в результате чего выделяется кислород:
[ 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^- ]

Согласно уравнению реакции, на 2 моля выделившегося кислорода (O₂) расходуется 4 моля электронов. То есть 1 моль O₂ выделяется при передаче 4 молей электронов.

Теперь найдем, сколько электронов было передано для получения 4.02 моль никеля. Для восстановления 1 моль никеля требуется 2 моля электронов (Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni):

[ n(e^-) = 2 \cdot n(Ni) = 2 \cdot 4.02 \, \text{моль} = 8.04 \, \text{моль e^-} ]

Теперь определим, сколько моль кислорода выделится на аноде:

По реакции выделения кислорода:
[ n(O_2) = \frac{n(e^-)}{4} = \frac{8.04}{4} = 2.01 \, \text{моль O_2} ]

Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях (при температуре 0°C и давлении 1 атм, 1 моль газа занимает 22.4 л):

[ V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 2.01 \, \text{моль} \cdot 22.4 \, \text{л/моль} \approx 44.94 \, \text{л} ]

Таким образом, объем кислорода, который выделится на аноде, составит примерно 44.94 л.