Номер 8, страница 229 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 6. Окислительно-восстановительные процессы. Параграф 31. Электролиз - номер 8, страница 229.

Условие.

8. При электролизе 240 г 15%-ного раствора гидроксида натрия на аноде выделилось 89,6 л кислорода (н. у.). Рассчитайте массовую долю щёлочи в растворе после окончания процесса.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра1}(\text{NaOH}) = 240 \text{ г}$

$w_1(\text{NaOH}) = 15\% = 0.15$

$V(O_2) = 89.6 \text{ л}$ (н.у.)

Найти:

$w_2(\text{NaOH}) - ?$

Решение:

При электролизе водного раствора гидроксида натрия сама щёлочь не расходуется, а происходит электролиз воды. Суммарное уравнение этого процесса:

$2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

1. Найдём массу гидроксида натрия в исходном растворе. Эта масса не изменится в ходе процесса.

$m(\text{NaOH}) = m_{р-ра1}(\text{NaOH}) \cdot w_1(\text{NaOH}) = 240 \text{ г} \cdot 0.15 = 36 \text{ г}$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) выделившегося кислорода. Молярный объём газа при нормальных условиях ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$n(O_2) = \frac{V(O_2)}{V_m} = \frac{89.6 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 4 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции электролиза воды найдём количество вещества и массу разложившейся воды. Масса раствора уменьшится на массу разложившейся воды, которая ушла в виде газов ($H_2$ и $O_2$).

Из уравнения реакции следует, что $n(H_2O) = 2 \cdot n(O_2)$.

$n(H_2O) = 2 \cdot 4 \text{ моль} = 8 \text{ моль}$

Молярная масса воды $M(H_2O) = 18 \text{ г/моль}$.

$m(H_2O)_{\text{разл.}} = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 8 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 144 \text{ г}$

4. Найдём массу раствора после окончания электролиза.

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} - m(H_2O)_{\text{разл.}} = 240 \text{ г} - 144 \text{ г} = 96 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовую долю щёлочи в конечном растворе.

$w_2(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{m_{р-ра2}} = \frac{36 \text{ г}}{96 \text{ г}} = 0.375$

В процентах: $0.375 \cdot 100\% = 37.5\%$

Ответ: массовая доля щёлочи в растворе после окончания процесса составляет 37,5%.