Номер 8, страница 205 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

8. Производство натрия основано на электролизе расплава его хлорида. Напишите уравнение реакции. Какой объём хлора (в пересчёте на н. у.) выделился на аноде, если известно, что масса образовавшегося металла равна 69 кг?

Производство натрия основано на электролизе расплава его хлорида (NaCl). При пропускании электрического тока через расплав соли происходит её разложение на простые вещества: металлический натрий на катоде и газообразный хлор на аноде.

Суммарное уравнение реакции электролиза расплава хлорида натрия:

$2NaCl \xrightarrow{электролиз} 2Na + Cl_2 \uparrow$

Для расчёта объёма выделившегося хлора решим задачу.

Дано:

$m(Na) = 69 \text{ кг}$

Перевод в систему СИ (в граммы для удобства расчетов с молярной массой):

$m(Na) = 69 \cdot 1000 = 69000 \text{ г}$

Найти:

$V(Cl_2)$ (н. у.) - ?

Решение:

1. Найдём количество вещества (число молей) образовавшегося металлического натрия. Для этого используем формулу $n = \frac{m}{M}$, где $m$ — масса вещества, а $M$ — его молярная масса.

Молярная масса натрия (Na) согласно периодической таблице Д. И. Менделеева равна $M(Na) = 23$ г/моль.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{69000 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 3000 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции $2NaCl \rightarrow 2Na + Cl_2$ определим количество вещества хлора, которое выделилось на аноде. Из уравнения видно, что при образовании 2 моль натрия выделяется 1 моль хлора. Таким образом, количество вещества хлора в два раза меньше количества вещества натрия.

Составим пропорцию по коэффициентам в уравнении:

$\frac{n(Na)}{2} = \frac{n(Cl_2)}{1}$

Отсюда выразим количество вещества хлора:

$n(Cl_2) = \frac{n(Na)}{2} = \frac{3000 \text{ моль}}{2} = 1500 \text{ моль}$

3. Рассчитаем объём выделившегося хлора при нормальных условиях (н. у.). При н. у. (температура 0 °C и давление 1 атм) молярный объём любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль. Объём газа можно найти по формуле $V = n \cdot V_m$.

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

Так как 1 м³ = 1000 л, можно перевести объём в кубические метры:

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

Ответ: уравнение реакции: $2NaCl \xrightarrow{электролиз} 2Na + Cl_2$; объём выделившегося хлора при н. у. составляет 33600 л (или 33,6 м³).