дано:
- масса раствора NaCl = 100 г
- массовая доля NaCl в растворе = 25%
- объем выделившихся газов = 3,36 л
найти:
массовую долю хлорида натрия после электролиза.
решение:
1. Найдем массу хлорида натрия в исходном растворе:
mass(NaCl) = 100 г * 25% = 25 г.
2. Определим, какие газы выделяются при электролизе раствора NaCl:
- На аноде выделяется хлор (Cl2).
- На катоде выделяется водород (H2).
3. Рассчитаем количество молей выделившихся газов. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:
n = V / Vm, где Vm = 22,4 л/моль (при нормальных условиях).
n(gases) = 3,36 л / 22,4 л/моль ≈ 0,15 моль.
4. При электролизе 2 моли NaCl дают 1 моль Cl2 и 1 моль H2. Значит, соотношение газов:
- 1 моль Cl2 + 2 моль NaCl.
Мы имеем 0,15 моль газов, следовательно, общее количество моль NaCl, которое прореагировало:
0,15 моль газов соответствует 0,15 моль Cl2 и 0,3 моль NaCl.
5. Найдем массу NaCl, которая прореагировала:
mass(NaCl_reacted) = 0,3 моль * 58,5 г/моль ≈ 17,55 г (молярная масса NaCl = 58,5 г/моль).
6. Теперь найдем массу NaCl, оставшуюся после электролиза:
mass(NaCl_remaining) = mass(NaCl_initial) - mass(NaCl_reacted),
mass(NaCl_remaining) = 25 г - 17,55 г = 7,45 г.
7. Чтобы найти массовую долю NaCl после электролиза, нужно учитывать, что масса раствора не изменяется существенно (предполагаем, что вода осталась в растворе):
mass_solution_after = mass_solution_initial = 100 г.
Массовая доля NaCl будет равна:
mass_fraction(NaCl) = (mass(NaCl_remaining) / mass_solution_after) * 100%,
mass_fraction(NaCl) = (7,45 г / 100 г) * 100% ≈ 7,45%.
ответ:
Массовая доля хлорида натрия после электролиза составляет примерно 7,45%.