дано:
V(раствора KOH) = 298 мл = 0.298 л ω(KOH) = 22% = 0.22 ρ(раствора KOH) = 1.21 г/мл V(газов) = 12.27 л
найти:
массовые доли веществ в растворе после электролиза
решение:
Масса раствора KOH:
m(раствора KOH) = V(раствора KOH) * ρ(раствора KOH) = 298 мл * 1.21 г/мл = 360.4 г
Масса KOH в растворе:
m(KOH) = ω(KOH) * m(раствора KOH) = 0.22 * 360.4 г ≈ 79.3 г
Количество вещества KOH:
M(KOH) = 56 г/моль n(KOH) = 79.3 г / 56 г/моль ≈ 1.416 моль
Электролиз водного раствора KOH:
2H2O = 2H2 + O2
Объем водорода и кислорода:
По уравнению реакции, объемы водорода и кислорода относятся как 2:1. Общий объем газов - 12.27 л.
V(H2) = (2/3) * 12.27 л ≈ 8.18 л V(O2) = (1/3) * 12.27 л ≈ 4.09 л
Количество вещества водорода и кислорода:
n(H2) = V(H2) / Vm = 8.18 л / 22.4 л/моль ≈ 0.365 моль n(O2) = V(O2) / Vm = 4.09 л / 22.4 л/моль ≈ 0.183 моль
Количество вещества воды, разложившейся:
n(H2O) = n(H2) = 0.365 моль
Масса воды, разложившейся:
m(H2O) = 0.365 моль * 18 г/моль ≈ 6.57 г
Масса воды в растворе изначально:
m(H2O)исходн = 360.4 г - 79.3 г = 281.1 г
Масса воды в растворе после электролиза:
m(H2O)кон = 281.1 г - 6.57 г ≈ 274.53 г
Общая масса раствора после электролиза:
m(раствор)кон = 79.3 г + 274.53 г = 353.83 г
Массовые доли веществ в конечном растворе:
ω(KOH) = 79.3 г / 353.83 г ≈ 0.224 ≈ 22.4% ω(H2O) = 274.53 г / 353.83 г ≈ 0.776 ≈ 77.6%
Ответ:
ω(KOH) ≈ 22.4% ω(H2O) ≈ 77.6%