Дано:
Масса бромата цинка (Zn(BrO3)2) = 136,2 г
Масса металла на катоде = 9,55 г
Концентрация начального раствора Zn(BrO3)2 = 50%
Найти:
Объемы газов (н.у.), выделившихся на электродах.
Содержание кислоты в растворе (%) после электролиза.
Решение с расчетом:
Определим количество вещества Zn(BrO3)2:
n(Zn(BrO3)2) = масса / молярная масса
n(Zn(BrO3)2) = 136,2 г / (65,38 г/моль + 2 * 79,904 г/моль + 6 * 16 г/моль)
n(Zn(BrO3)2) ≈ 1,15 моль
Найдем количество пройденного заряда:
Q = n * F
где n - количество электронов, а F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль)
Q = 2 * 96500 Кл/моль * 1,15 моль
Q ≈ 221900 Кл
Так как на катоде выделился металл, то он соединился с 2 электронами:
m = Q * M_zn / (n * F)
m = 221900 Кл * 65,38 г/моль / (2 * 96500 Кл/моль)
m ≈ 75,5 г
Найдем количество выделившегося кислорода на аноде:
m(O2) = (Q * M_O2) / (4 * F)
m(O2) = (221900 Кл * 32 г/моль) / (4 * 96500 Кл/моль)
m(O2) ≈ 23,2 г
Рассчитаем объемы газов по закону Гей-Люссака (при нормальных условиях):
V = (m * V_m) / M
где V_m - молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль), M - молярная масса газа
V(H2) = (75,5 г * 22,4 л/моль) / 65 г/моль ≈ 26 л
V(O2) = (23,2 г * 22,4 л/моль) / 32 г/моль ≈ 16 л
Найдем содержание кислоты в растворе после электролиза:
Изначально количество вещества HBrO3 в растворе равно количеству вещества Zn(BrO3)2.
После выделения газов количество вещества уменьшится за счет образования кислорода.
Содержание кислоты можно найти по формуле:
% кислоты = (n(HBrO3) / n(исходное)) * 100%
% кислоты = ((n(Zn(BrO3)2) - n(O2)) / n(Zn(BrO3)2)) * 100%
% кислоты = ((1,15 моль - 1,15 моль) / 1,15 моль) * 100% = 0%
Ответ:
Объем выделившегося водорода ≈ 26 л Объем выделившегося кислорода ≈ 16 л
Содержание кислоты в растворе после электролиза составляет 0%