Через 372,5 г 20%-ного раствора хлорида калия пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на
40 г. К образовавшемуся раствору добавили 152 г 20%-ного раствора
сульфата железа(II). Определите массовую долю воды в полученном
растворе и массу газа, выделившегося на катоде

Чтобы решить эту задачу, мы разобьем ее на несколько шагов.

Шаг 1: Определение массы и количества вещества хлорида калия в исходном растворе.
Масса 20%-ного раствора хлорида калия составляет 372,5 г. Это означает, что в этом растворе содержится 20 г хлорида калия и 80 г воды (в процентном соотношении 20% и 80% соответственно).
Для определения количества вещества хлорида калия воспользуемся формулой:

масса = количество вещества × молярная масса.

Молярная масса хлорида калия (KCl) равна 74,55 г/моль. Подставим все известные значения в формулу:

20 г = количество вещества × 74,55 г/моль.

Решая уравнение относительно количества вещества, получаем:

количество вещества = 20 г ÷ 74,55 г/моль ≈ 0,27 моль.

Таким образом, в исходном растворе содержится около 0,27 моль хлорида калия.

Шаг 2: Определение массы воды, которая была удалина в результате прохождения электрического тока.
Масса раствора уменьшилась на 40 г, поэтому это количество массы должно соответствовать массе удалившейся воды. Таким образом, масса удалившейся воды равна 40 г.

Шаг 3: Определение массы раствора после удаления воды.
Масса раствора после удаления воды составляет 372,5 - 40 = 332,5 г.

Шаг 4: Определение массы и количества вещества сульфата железа(II) в добавленном растворе.
Масса 20%-ного раствора сульфата железа(II) составляет 152 г. Таким же образом, как и в шаге 1, определяем количество вещества сульфата железа(II). Молярная масса сульфата железа(II) (FeSO4) равна 151,91 г/моль. Подставляем все известные значения в формулу:

152 г = количество вещества × 151,91 г/моль.

Решаем уравнение относительно количества вещества и получаем:

количество вещества = 152 г ÷ 151,91 г/моль ≈ 1 моль.

Таким образом, в добавленном растворе содержится 1 моль сульфата железа(II).

Шаг 5: Определение массы раствора после добавления сульфата железа(II).
Масса раствора после добавления сульфата железа(II) составляет 332,5 + 152 = 484,5 г.

Шаг 6: Определение массовой доли воды в полученном растворе.
Массовая доля воды в полученном растворе будет равна массе воды, деленной на общую массу раствора и умноженной на 100%. Подставим значения:

массовая доля воды = (40 г ÷ 484,5 г) × 100% ≈ 8,25%.

Таким образом, массовая доля воды в полученном растворе составляет около 8,25%.

Шаг 7: Определение массы газа, выделившегося на катоде.
Для того чтобы определить массу газа, выделившегося на катоде, мы должны знать, какие ионы реагируют при электролизе.
В данном случае ионы хлорида (Cl-) будут реагировать и образовывать хлор (Cl2) на катоде.
С учетом заданного количества вещества хлорида калия (0,27 моль), знаем, что будет образовано столько же моль катионов калия (K+).
По правилам электролиза, воду разлагают на катоде, поэтому водородные ионы (H+) будут реагировать и образовывать водород (H2) на катоде.
Помимо этого, на аноде будет происходить окисление гидроксилных ионов (OH-) и образовываться кислород (O2).

В соответствии с балансовым уравнением для электролиза воды, соотношение масс газов водорода и кислорода равно 2:1. Таким образом, масса газа водорода (H2) будет составлять половину массы газа, выделившегося на катоде.

Для определения массы газа, выделившегося на катоде, можно воспользоваться формулой:

масса = количество вещества × молярная масса.

Молярная масса газа водорода (H2) равна 2 г/моль. Подставляем все известные значения в формулу:

масса газа водорода = 0,27 моль × 2 г/моль = 0,54 г.

Таким образом, масса газа, выделившегося на катоде, составляет 0,54 г.

В итоге, полученный раствор имеет массовую долю воды около 8,25% и при прохождении электрического тока на катоде выделяется газ водород массой 0,54 г.