Какая масса гидроксида калия образовалась у катода при электролизе раствора K2SO4, если на аноде выделилось 11,2 л кислорода, измеренного при н.у.?

Добрый день! Рад принять роль школьного учителя и помочь вам разобраться с этим вопросом.

Перед тем, как приступить к решению, давайте разберемся с основной информацией, которую мы имеем:

- Мы проводим электролиз раствора K2SO4, что означает, что у нас есть растворенный K+ и SO4^2- водородные и окислительно-восстановительные реакции происходят параллельно;
- На аноде выделился кислород, измеренный при н.у. (нормальных условиях), что означает, что мы замеряем его объем при температуре 0°C и давлении 1 атмосферы.

Для решения этого вопроса мы можем использовать закон Фарадея, который устанавливает пропорциональность между количеством вещества, которое продуцируется или реагирует во время электролиза, и количеством электричества, прошедшего через электролит. Формула для использования закона Фарадея:

n = Q / F,

где n - количество вещества (в данном случае гидроксида калия), Q - количество электричества, F - постоянная Фарадея (96,485 Кл/моль).

Теперь переходим к пошаговому решению:

1. Начнем с расчета количества электричества, прошедшего через электролит (Q). Мы знаем, что 1 Фарадей соответствует набору 1 моль электрона. Таким образом, мы можем использовать следующую формулу для расчета количества электричества:

Q = I * t,

где Q - количество электричества, I - сила тока, t - время, в течение которого протекал электролиз.

2. Теперь нам нужно определить количество протекших электролиза моль электронов (n). Поскольку закон Фарадея связывает количество вещества с количеством электричества, мы можем использовать следующую формулу:

n = Q / F,

где n - количество вещества (гидроксид калия), Q - количество электричества, F - постоянная Фарадея.

3. Теперь нам остается только использовать уравнение реакции, чтобы определить соотношение между образованием гидроксида калия и выделением кислорода на аноде. Исходя из уравнения реакции электролиза серной кислоты K2SO4:

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

мы видим, что за каждые 4 электрона, прошедших через реакцию, образуется 2 моль гидроксида калия. Таким образом, мы можем сохранить следующее соотношение:

1 моль кислорода -> 4 электрона -> 2 моль гидроксида калия.

4. Теперь мы имеем всю необходимую информацию для расчета количества гидроксида калия, образовавшегося на катоде.

Теперь, пользуясь этими шагами, давайте решим задачу:

Дано: объем кислорода на аноде - 11,2 л.

1. Рассчитаем количество электричества, прошедшего через электролит (Q):
Q = I * t.

2. Рассчитаем количество молей электронов, протекших через электролит (n):
n = Q / F.

3. Рассчитаем количество моль гидроксида калия, используя соотношение из уравнения реакции:
n(KOH) = 2 * n(H2O).

4. Найдем массу гидроксида калия, используя молярную массу и количество моль гидроксида калия:
m(KOH) = n(KOH) * M(KOH).

Вот таким образом мы можем расчитать массу гидроксида калия, образовавшегося на катоде при электролизе раствора K2SO4.

Надеюсь, это решение понятно и помогает вам. Если у вас есть еще вопросы, пожалуйста, спрашивайте!