Через раствор, содержащий 129,7 г хлорида никеля, про- пускали постоянный ток силой 5 а в течение 5,36 ч. определи- те массу хлорида никеля, оставшегося в растворе, и объём выде- лившегося газа (н. ответ - 64,85 г; 11,2 л.
Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать формулы электрохимии и законы Фарадея.
1) Найдем количество электричества, прошедшего через раствор. Нам дано, что сила тока равна 5 А, а время равно 5,36 ч.
Q = I * t
Q = 5 А * 5,36 ч * 3600 с/ч
Q = 96360 Кл
2) Так как сила тока не изменилась, то заряд, прошедший через раствор, равен заряду, переданному на ионы никеля:
Q = n * F
где n - количество ионов никеля, F - фаредаевская постоянная (96 485 Кл/моль).
n = Q / F
n = 96360 Кл / 96 485 Кл/моль
n = 1 моль
3) Найдем молярную массу хлорида никеля (NiCl2).
M = m / n
m - масса вещества (хлорида никеля), г
n - количество вещества (моль)
Молярная масса хлорида никеля равна 129,7 г / 1 моль = 129,7 г/моль.
4) Найдем массу хлорида никеля, оставшегося в растворе.
Для этого вычтем из начальной массы хлорида никеля массу вещества, которое выделилось на электродах.
Масса вещества, выделившегося на электродах, равна массе никеля (Ni), так как каждый ион Ni2+ теряет 2 электрона и превращается в атом никеля:
M(Ni) = 58,69 г/моль
M(NiCl2) = 129,7 г/моль
Масса никеля, выделившегося на электродах:
m(Ni) = n * M(Ni) = 1 моль * 58,69 г/моль = 58,69 г
Масса хлорида никеля, оставшегося в растворе:
m(оставшийся) = m(начальный) - m(Ni)
m(оставшийся) = 129,7 г - 58,69 г = 71,01 г
Ответ: масса хлорида никеля, оставшегося в растворе, равна 71,01 г.
5) Теперь найдем объем газа, выделившегося при электролизе.
По закону Фарея, для перехода каждого моля электричества на электроды необходимо освободиться одному молю газа.
Так как никель образуется в атомарной форме, а хлор образуется в молекулярной форме (Cl2), мы можем сказать, что одна моль электричества приводит к образованию одного моля никеля и одной моли хлора.
Зная, что нам дано 1 моль никеля, мы знаем, что это же количество молей хлора выделилось как газ:
V = n * Vm
Где V - объем газа, л
n - количество вещества, моль
Vm - молярный объем газа, равный 22,4 л/моль при стандартных условиях.
1) Найдем количество электричества, прошедшего через раствор. Нам дано, что сила тока равна 5 А, а время равно 5,36 ч.
Q = I * t
Q = 5 А * 5,36 ч * 3600 с/ч
Q = 96360 Кл
2) Так как сила тока не изменилась, то заряд, прошедший через раствор, равен заряду, переданному на ионы никеля:
Q = n * F
где n - количество ионов никеля, F - фаредаевская постоянная (96 485 Кл/моль).
n = Q / F
n = 96360 Кл / 96 485 Кл/моль
n = 1 моль
3) Найдем молярную массу хлорида никеля (NiCl2).
M = m / n
m - масса вещества (хлорида никеля), г
n - количество вещества (моль)
Молярная масса хлорида никеля равна 129,7 г / 1 моль = 129,7 г/моль.
4) Найдем массу хлорида никеля, оставшегося в растворе.
Для этого вычтем из начальной массы хлорида никеля массу вещества, которое выделилось на электродах.
Масса вещества, выделившегося на электродах, равна массе никеля (Ni), так как каждый ион Ni2+ теряет 2 электрона и превращается в атом никеля:
M(Ni) = 58,69 г/моль
M(NiCl2) = 129,7 г/моль
Масса никеля, выделившегося на электродах:
m(Ni) = n * M(Ni) = 1 моль * 58,69 г/моль = 58,69 г
Масса хлорида никеля, оставшегося в растворе:
m(оставшийся) = m(начальный) - m(Ni)
m(оставшийся) = 129,7 г - 58,69 г = 71,01 г
Ответ: масса хлорида никеля, оставшегося в растворе, равна 71,01 г.
5) Теперь найдем объем газа, выделившегося при электролизе.
По закону Фарея, для перехода каждого моля электричества на электроды необходимо освободиться одному молю газа.
Так как никель образуется в атомарной форме, а хлор образуется в молекулярной форме (Cl2), мы можем сказать, что одна моль электричества приводит к образованию одного моля никеля и одной моли хлора.
Зная, что нам дано 1 моль никеля, мы знаем, что это же количество молей хлора выделилось как газ:
V = n * Vm
Где V - объем газа, л
n - количество вещества, моль
Vm - молярный объем газа, равный 22,4 л/моль при стандартных условиях.
V = 1 моль * 22,4 л/моль = 22,4 л
Ответ: объем выделенного газа равен 22,4 л.