Номер 201, страница 323 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.201. Сколько молей электронов требуется для полного разложения одного моля воды посредством электролиза? Какой заряд должен пройти через раствор?

Дано:

Найти:

Решение:

Сколько молей электронов требуется для полного разложения одного моля воды посредством электролиза?

Электролиз воды — это окислительно-восстановительный процесс, описываемый суммарным уравнением:

$2H_2O \rightarrow 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Процесс состоит из двух полуреакций, протекающих на электродах:

• Анод (окисление): $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+$
• Катод (восстановление): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-$

Из этих полуреакций и суммарного уравнения видно, что для полного разложения 2 молей воды требуется перенос 4 молей электронов.

Например, из анодной полуреакции следует, что для образования 1 моля $O_2$ (что соответствует разложению 2 молей $H_2O$ в суммарной реакции) необходимо 4 моля электронов.

Составим пропорцию, чтобы найти количество молей электронов ($n(e^-)$) для разложения 1 моля воды:

При разложении 2 моль $H_2O$ — требуется 4 моль $e^-$

При разложении 1 моль $H_2O$ — требуется $x$ моль $e^-$

$x = n(e^-) = \frac{1 \text{ моль } H_2O \cdot 4 \text{ моль } e^-}{2 \text{ моль } H_2O} = 2 \text{ моль } e^-$

Ответ: для полного разложения одного моля воды требуется 2 моля электронов.

Какой заряд должен пройти через раствор?

Электрический заряд ($q$), прошедший через электролит, вычисляется по первому закону Фарадея:

$q = n(e^-) \cdot F$

где $n(e^-)$ — количество вещества электронов, а $F$ — постоянная Фарадея, равная заряду одного моля электронов ($F \approx 96485$ Кл/моль).

Используя найденное ранее значение $n(e^-) = 2$ моль, рассчитаем заряд:

$q = 2 \text{ моль} \cdot 96485 \frac{\text{Кл}}{\text{моль}} = 192970 \text{ Кл}$

Результат можно также представить в стандартной форме: $q \approx 1,93 \cdot 10^5$ Кл.

Ответ: через раствор должен пройти заряд, равный 192970 Кл.