Электролиз раствора K2SO4 проводили при силе тока 5 А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, вычислите объем выделяющихся на электродах веществ.

Добрый день! Я буду играть роль школьного учителя и объясню вам, как решить эту задачу.

Для начала, давайте разберемся, что такое электролиз. Электролиз - это процесс разложения электролита под действием электрического тока. В данном случае у нас электролитом является раствор K2SO4, то есть калия сернокислого.

Теперь нам нужно составить электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Как вы знаете, в процессе электролиза происходит окисление на аноде (положительном электроде) и восстановление на катоде (отрицательном электроде).

Давайте начнем с анода. При разложении K2SO4 на аноде происходит окисление. Распишем это реакцию:

2K+ + 2e- -> 2K

Теперь перейдем к катоду. На катоде происходит восстановление. Распишем это так:

2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-

Важно знать, что при электролизе воды в данном случае катодом служит настоящий металлический катод (например, платиновый), а не сам электрод в растворе.

Теперь, когда мы составили электронные уравнения для анода и катода, давайте вычислим объем выделяющихся на электродах веществ.

Для этого сначала определим количество протекших через электролит кулонов (C), используя формулу:

Q = I * t,

где Q - количество протекших электричества (в кулонах), I - сила тока (в амперах) и t - время (в секундах). В данном случае, сила тока равна 5 А и время равно 3 часа, что равно 3 * 60 * 60 секунд. Подставим эти значения:

Q = 5 * (3 * 60 * 60) = 54 000 Кл.

Теперь учтем, что каждое протекшее через электролит вещество соответствует переданным молям электронов (1 электрон - 1 моль вещества). Вспомним, что уравнениями процессов на аноде и катоде были соответственно 2K+ + 2e- -> 2K и 2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-. Здесь можно заметить, что на каждом электроде требуется два электрона для каждой происходящей реакции.

Следовательно, количество электронов (в молях) равно половине количества протекших кулонов:

n = Q / F,

где n - количество электронов (в молях) и F - постоянная Фарадея, которая составляет 96 485 Кл/моль. Подставим значения:

n = 54 000 / 96 485 ≈ 0.56 моль.

Теперь, для определения объема выделяющихся веществ на каждом электроде, нам понадобятся данные о стандартных условиях (объем одного моля газа при стандартных условиях составляет 22.4 литра). Поскольку газ выделяется на катоде, воспользуемся уравнением идеального газа:

V = n * Vm,

где V - объем выделяющегося вещества (в литрах), n - количество вещества (в молях) и Vm - объем одного моля газа при стандартных условиях. Подставим значения:

V = 0.56 * 22.4 ≈ 12.5 литров.

Итак, получается, что на аноде выделяется 2 моля калия (K) и на катоде выделяется 0.56 моля водорода (H2). Объем выделяющихся веществ равен примерно 12.5 литров.

Надеюсь, данное объяснение было понятным и помогло вам разобраться в вопросе электролиза раствора K2SO4. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их. Я всегда готов помочь!