Номер 14, страница 127 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 26. Свойства и методы получения металлов. Глава 2. Общие свойства металлов - номер 14, страница 127.

Условие.

14. Производство кальция основано на электролизе расплава его хлорида. Напишите уравнение реакции. Какой объём хлора (н. у.) выделился на аноде, если известно, что масса образовавшегося металла равна 60 кг?

Решение.

Решение 2.

Производство кальция основано на электролизе расплава его хлорида ($CaCl_2$). При прохождении электрического тока через расплав соли происходит окислительно-восстановительная реакция. На катоде (отрицательном электроде) ионы кальция принимают электроны и восстанавливаются до металлического кальция. На аноде (положительном электроде) хлорид-ионы отдают электроны и окисляются до газообразного хлора.

Суммарное уравнение реакции:

$CaCl_2 \xrightarrow{электролиз} Ca + Cl_2$

Для расчета объема выделившегося хлора решим задачу по уравнению реакции.

Дано:

Масса образовавшегося металла $m(Ca) = 60 \text{ кг}$

$m(Ca) = 60 \times 1000 = 60000 \text{ г}$

Найти:

Объем выделившегося хлора $V(Cl_2) - ?$

Решение:

1. Найдем количество вещества (в молях) образовавшегося кальция. Молярная масса кальция $M(Ca)$ составляет $40 \text{ г/моль}$.

$n(Ca) = \frac{m(Ca)}{M(Ca)} = \frac{60000 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 1500 \text{ моль}$

2. Согласно уравнению реакции $CaCl_2 \rightarrow Ca + Cl_2$, на 1 моль образовавшегося кальция ($Ca$) выделяется 1 моль хлора ($Cl_2$). Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(Cl_2) = n(Ca) = 1500 \text{ моль}$

3. Рассчитаем объем хлора, выделившегося при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22,4 \text{ л/моль}$.

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \times V_m = 1500 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 33600 \text{ л}$

Так как это промышленный масштаб, целесообразно перевести объем в кубические метры, зная, что $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$:

$V(Cl_2) = \frac{33600 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} = 33,6 \text{ м}^3$

Ответ: уравнение реакции: $CaCl_2 \xrightarrow{электролиз} Ca + Cl_2$; объем выделившегося на аноде хлора равен $33,6 \text{ м}^3$.